Mitochondrial Function and Exercise in Cardiovascular Diseases

Abstract

Kardiovaskulær sykdom er den vanligste dødsårsaken i verden, men epidemiologiske undersøkelser indikerer at trening kan redusere denne dødeligheten. Mekanismene bak den positive effekten av trening på kardiovaskulær helse er ikke helt kjent. Cellenes energifabrikker, mitokondriene, er dysfunksjonelle i flere kardiovaskulære sykdommer, og det har vært spekulert i om denne dysfunksjonen kan være en av årsakene til at flere av sykdommene oppstår. Det er godt dokumentert at trening bedrer mitokondriefunksjonen i skjelettmuskulatur hos friske individer. I hvilken grad dette også gjelder hjertet og skjelettmuskulatur hos hjertesyke er uklart. Målet med denne avhandlingen var å undersøke effekten av trening på mitokondriefunksjonen i hjertesvikt, hjertedysfunksjon i type 2 diabetes mellitus (T2DM) og iskemisk hjertesykdom (IHD). I rotter med hjertesvikt fant vi redusert mitokondriefunksjon i den viktigste respirasjonsmuskelen (diafragma) og skjelettmuskel i leggen (soleus). Dette sammenfalt med økt grad av muskeltretthet målt in vitro i begge musklene. Trening bedret både mitokondriefunksjonen og muskeltrettheten i diafragma og soleus. I motsetning til funnene i diafragma og soleus, fant vi ingen nedsatt mitokondriefunksjon i hjertet, og det var heller ingen effekt av trening. I mus med T2DM fant vi nedsatt mitokondriefunksjon i tillegg til strukturelle endringer av mitokondriene i hjertet, sammenlignet med friske kontroller. Det var flere mitokondrier i hjertet hos musene med T2DM, men størrelsen var mindre, slik at det det totalet arealet dekket av mitokondrier var uendret. I tillegg fant vi at mitokondriene var dårligere på å tilpasse seg en økning i cellens energibehov. Vi simulerte en økning i energibehov ved å utsette mitokondriene for kalsium mens vi målte oksygenopptaket. Kalsium gir signal til mitokondriene om å øke energiomsettingen og oksygenforbruk, men denne effekten var nedsatt i musene med T2DM. Trening bedret mitokondriefunksjonen og hadde en svak positiv effekt på de strukturelle endringene i mitokondriene i T2DM. Det var ingen treningseffekt på kalsium-stimulering av respirasjonen. Vi undersøkte også om effekten av en enkelt treningsøkt 24 timer før koronar bypassoperasjon ville beskytte mot hjerteskade. Under en slik operasjon blir hjertet rutinemessig utsatt for iskemi og reperfusjon, som skader hjertet. Vi fant ikke en beskyttende effekt av treningsøkten. Funnene tydet tvert imot på at treningsøkten kan ha gjort hjertet sårbart og økt skaden, i hvert fall på mitokondriene.