Evidence for Training-Induced Changes in miRNA Levels in the Skeletal Muscle of Patients With Type 2 Diabetes Mellitus

Abstract

Durch körperliche Aktivität kann bei PatientInnen mit Diabetes mellitus Typ II (DM Typ II) die glykämische Kontrolle positiv beeinflusst werden. Die dieser Verbesserung zugrunde liegenden molekularen Mechanismen sind jedoch noch nicht vollständig erforscht. MicroRNAs (miRNAs), bekannt als wichtige Regulatoren der Proteinexpression, könnten hier einen neuen Ansatzpunkt darstellen. Einige miRNAs wurden bereits sowohl mit einer reduzierten glykämischen Kontrolle (nachgewiesen bei in vivo und/ oder in vitro Studien) als auch mit einer veränderten Regulation in der Skelettmuskulatur bei DM Typ II PatientInnen in Zusammenhang gebracht. In der nachfolgenden Pilotstudie wurde untersucht, ob durch körperliche Aktivität (dreimonatiges Ausdauertraining, drei Mal pro Woche bei einer Herzfrequenz von 70-80% der maximalen Herzfrequenz) bei männlichen DM Typ II Patienten (n=7) diese muskulären miRNAs eine Veränderung in ihrer Menge erfahren. Den Patienten wurde eine Muskelbiopsie aus dem Musculus vastus lateralis zu drei verschiedenen Zeitpunkten entnommen (T1= sechs Wochen vor Trainingsbeginn; T2= eine Woche vor Trainingsbeginn, T3= drei bis vier Tage nach der Trainingsphase). Mittels Echtzeit-PCR wurden die Level von miRNA-27a-3p, -29a-3p, -29b-3p, -29c-3p, -106b-5p, -135a-5p, -143-3p, -144-3p, -194-5p und -206 analysiert. Nach statistischer Analyse durch Friedman Test mit Post-hoc-Tests zeigten die Ergebnisse, dass die Level von miRNA-29b-3p, -29c-3p und -135a-5p nach dem Training signifikant reduziert waren (T3 gegenüber T2 und/ oder T1). Beim glykierten Hämoglobin (HbA1c) sowie dem HOMA Index kam es zu keinen signifikanten Veränderungen, jedoch zeigte sich nach dem Training eine Reduktion des HbA1c Wertes bei sechs von sieben Patienten. Der Rangkorrelationskoeffizient nach Spearman zeigte signifikante negative Korrelationen zwischen den Leveln von miRNA-29c-3p, -106b-5p, -144-3p und -194-5p und der kardiorespiratorischen Fitness (VO2peak). Die Ergebnisse implizieren, dass körperliche Aktivität einen Effekt auf die Regulation der miRNAs im Skelettmuskel bei DM Typ II Patienten haben kann. Inwiefern hierdurch auch eine tatsächliche Veränderung der klinischen Situation bei DM Typ II Patienten erzielt werden kann, erfordert weitere Forschung