Die kombinierte Wirkung von körperlichem Training und Allulose-Aufnahme auf die Ausdauer von Mäusen

 

Quelle: National Library of Medicine National Center for Biotechnology Information

(Offizielle Website der Regierung der Vereinigten Staaten)

 

Autoren

1. Pharmazeutische Fakultät, Meijo-Universität, Nagoya, Aichi, Japan:

• Takamasa Tsuzuki
• Ryo Suzuki
• Risa Kadžun
• Yukiyasu Toyoda
• Takayuki Negishi
• Kazunori Yukawa

2. Forschung und Entwicklung, Matsutani Chemical Industry Co., Ltd., Itami, Hyogo, Japan:

• Takako Yamada
• Tetsuo Iida

3. Fachbereich Sportmedizin, Medizinische Fakultät, Universität Nagoya, Nagoya, Aichi, Japan:

•  Bingyang Liu
• Teruhiko Koike

4. Forschungszentrum für Gesundheit, Fitness und Sport, Universität Nagoya, Nagoya, Aichi, Japan:

• Teruhiko Koike

 

Abstract

Diese Studie untersuchte die kombinierte Wirkung von Bewegung und Alluloseaufnahme auf die Ausdauer von Mäusen.

Männliche C57BL/6J-Mäuse wurden entweder mit einer Kontrolldiät (Con) oder einer 3%-igen Allulose-Diät (Allu) gefüttert und dann weiter in Gruppen mit Bewegungsmangel (Sed) oder Training (Ex) unterteilt (Con-Sed, Con-Ex, Allu-Sed, Allu-Ex; n = 6–7/Gruppe).

Die Mäuse der Ex-Gruppen trainierten 4 Wochen lang an 5 Tagen pro Woche auf einem motorisierten Laufband (15–18 m/min, 60 Minuten).

Nach der Trainingsphase wurde bei allen Mäusen ein Erschöpfungslauf-Test zur Bewertung ihrer Ausdauer durchgeführt.

48 Stunden nach dem Lauf-Test wurden die Mäuse der Ex-Gruppen erneut für 60 Minuten mit einer Geschwindigkeit von 18 m/min laufen gelassen. Unmittelbar nach dieser Übungseinheit wurden Proben aus dem Musculus gastrocnemius und der Leber entnommen.

Die Laufzeit bis zur Erschöpfung war in der Allu-Ex-Gruppe tendenziell höher als in der Con-Ex-Gruppe (p = 0,08).

Der Muskelglykogengehalt war in der Con-Ex-Gruppe signifikant niedriger als in der Con-Sed-Gruppe und signifikant höher in der Allu-Ex-Gruppe als in der Con-Ex-Gruppe (p < 0,05).

Darüber hinaus erhöhte körperliches Training das Phosphorylierungsniveau der Adenosinmonophosphat-aktivierten Proteinkinase (AMPK) im Muskel und in der Leber.

Das Phosphorylierungsniveau der Acetyl-CoA-Carboxylase (ACC), einer nachgeschalteten Region der AMPK, war im Muskel und in der Leber in der Allu-Ex-Gruppe signifikant höher als in der Con-Sed-Gruppe (p < 0,05), was darauf hindeutet, dass die Kombination aus Bewegung und D-Allulose den AMPK-ACC-Signalweg aktivieren könnte, der mit der Fettsäureoxidation im Muskel und in der Leber zusammenhängt.

 

Zusammenfassung

Unsere Daten deuten darauf hin, dass die Kombination aus Bewegung und Alluloseaufnahme eine wirksame Strategie zur Steigerung der Ausdauer bei Mäusen ist.

Dies könnte mit der Einsparung von Glykogengehalt und der verstärkten Aktivierung der AMPK-ACC-Signalübertragung in der Skelettmuskulatur zusammenhängen.

 

Abb. 1 Veränderungen des Körpergewichts und der Nahrungsaufnahme während des Versuchszeitraums

Körpergewicht (a) und Nahrungsaufnahme (b).

Die Werte sind als Mittelwert ± Standardfehler angegeben. * p 0,05 vs. Con-Sed, † p 0,05 vs. Con-Ex

• Das Körpergewicht der Kontrollgruppe mit Bewegungsmangel (Con-Sed) ist am höchsten, während das der trainierenden und Allulose konsumierenden Gruppe (Allu-Ex) am niedrigsten ist.
• Das Körpergewicht der trainierenden Gruppe mit Kontrolldiät (Con-Ex) stieg stärker an als das der Gruppe mit Bewegungsmangel und Allulose-Diät (Allu-Sed).
• Die Nahrungsaufnahme zeigte signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen (p<0,05).

 

Abb. 2 Auswirkung von Bewegung und Alluloseaufnahme auf die Größe der Fettzellen im Nebenhodenfettgewebe

H&E-Färbung von Nebenhodenfettschnitten (20-fache Vergrößerung, Skala = 100 μm) (a). Histogramm zur Darstellung der Größenverteilung der gemessenen weißen Fettzellen im Nebenhodenfettgewebe (b).

Die Werte sind als Mittelwert ± Standardfehler angegeben. * p < 0,05 vs. Con-Sed, † p < 0,05 vs. Con-Ex, # p < 0,05 vs. All-Sed. H&E, Hämatoxylin und Eosin

Das Bild besteht aus zwei Teilen, die wissenschaftliche Daten zu Fettzellen (Adipozyten) zeigen:

• Lichtmikroskopische Aufnahmen (a): Zeigen den Einfluss verschiedener Versuchsgruppen (Con, Allu) und Behandlungen (Sed – sitzender Lebensstil, Ex – Training) auf die Struktur des Fettgewebes.
• Histogramm (b): Veranschaulicht die Größenverteilung der Fettzellen in verschiedenen Kategorien, ausgedrückt in prozentualer Häufigkeit.
• Statistische Analyse: Die im Diagramm angegebenen p-Werte geben die statistische Signifikanz der Größenunterschiede (p<0,05) und der Interaktion (p<0,05) zwischen den Gruppen an.

 

Abb. 3 Auswirkung von Bewegung und Alluloseaufnahme auf die Ausdauer

Laufpopulation (a) und Laufzeit bis zur Erschöpfung (b). Die Werte sind als Mittelwert ± Standardfehler angegeben. * p < 0,05

(a) Anteil der laufenden Mäuse (%) Zeit bis zur Erschöpfung (min) (b) Laufzeit (min) Sitzend Training Interaktion: p=0,07 Ernährung: n.s. Bewegung: p<0,05

• Körperliche Bewegung steigerte die Laufzeit bei beiden Ernährungsformen (Kontrolle und Allulose) signifikant.
• Allulose allein zeigte in der Gruppe mit Bewegungsmangel keine signifikante Wirkung auf die Ausdauer.
• Die längste Laufzeit erreichte die Gruppe, die Allulose konsumierte und körperliche Bewegung ausführte (Allu-Ex).
• Die Daten deuten darauf hin, dass es einen synergistischen Effekt zwischen Allulose und körperlicher Bewegung bei der Verbesserung der Ausdauer geben könnte (p=0,07 Interaktionseffekt).

 

Abb. 4 Auswirkung von Bewegung und Alluloseaufnahme auf den Glykogengehalt und die GSK3β-Phosphorylierung

Glykogengehalt im Musculus gastrocnemius (a) und in der Leber (b) sowie GSK3β-Phosphorylierung im Muskel (c) und in der Leber (d) nach dem letzten Training.

Die Werte sind als Mittelwert ± Standardfehler angegeben. * p < 0,05. GSK, Glykogensynthase-Kinase

(a) Muskelglykogen (µg/mg Protein)

Interaktion: p < 0.05

Ernährung: n.s. 

Bewegung: p < 0.05

(b) Leberglykogen (µg/mg Protein)

(c) GSK-3β-Phosphorylierung (AU)

Die Abbildung zeigt Grafiken, die die Auswirkungen auf Muskelglykogen, Leberglykogen und GSK-3β-Phosphorylierung darstellen, wobei die Wirkungen von Allulose auf Mäuse untersucht werden. 

Der Muskelglykogenspiegel sinkt durch Bewegung sowohl in der Kontroll- als auch in der Allulose-Gruppe (Allu) signifikant.

Der Leberglykogenspiegel sinkt durch Bewegung ebenfalls in beiden Gruppen.

Die Phosphorylierung von GSK-3β in der Leber sinkt durch Bewegung signifikant.

 

Abb. 5 Auswirkung von Bewegung und Alluloseaufnahme auf die Phosphorylierung der AMPK-ACC-Signalkaskade

Repräsentative Western Blots (a, d) und Phosphorylierungsraten von AMPK (b, e) und ACC (c, f) im Musculus gastrocnemius und in der Leber nach der letzten Trainingsserie.

Die Werte sind als Mittelwert ± Standardfehler angegeben. * p < 0,05. AMPK, Adenosinmonophosphat-aktivierte Proteinkinase; ACC, Acetyl-CoA-Carboxylase

 

1. Analyse im Musculus gastrocnemius

Die wissenschaftlichen Grafiken zeigen die Phosphorylierung der AMPK- und ACC-Proteine im Gastrocnemius-Muskel und in der Leber in Abhängigkeit von der Kontrolldiät (Con) oder Allulose-Diät (Allu) sowie den Zuständen Bewegungsmangel (Sed) und Training (Ex).

• Im Gastrocnemius-Muskel erhöhte das Training die AMPK-Phosphorylierung unabhängig von der Ernährung signifikant (p<0,05).
• Die Ernährung hatte einen signifikanten Einfluss auf die ACC-Phosphorylierung (p<0,05), die in der Allulose-Gruppe höher war.

 

2. Analyse in der Leber 

Die Daten für die Leber zeigen ähnliche Tendenzen.

• Auch hier erhöhte das Training die AMPK-Phosphorylierung signifikant (p<0,05).
• Aufgrund der Ernährung war die ACC-Phosphorylierung auch in der Leber in der Allulose-Gruppe signifikant höher (p<0,05).

Körperliche Bewegung steigerte die Laufzeit bei beiden Ernährungsformen (Kontrolle und Allulose) signifikant.

Allulose allein zeigte in der Gruppe mit Bewegungsmangel keine signifikante Wirkung auf die Ausdauer.

Die längste Laufzeit erreichte die Gruppe, die Allulose konsumierte und körperliche Bewegung ausführte (Allu-Ex).

Die Daten deuten darauf hin, dass es einen synergistischen Effekt zwischen Allulose und körperlicher Bewegung bei der Verbesserung der Ausdauer geben könnte (p=0,07 Interaktionseffekt).