Blood and lymphatic vessels and their growth factors in skeletal muscle

Effects of exercise and diates
Kivelä, Riikka
978-951-790-251-9; 0357-2498
LIKES Research Center for Sport and Health Sciences / Liikunnan ja kansanterveyden edistämissäätiö LIKES.
LIKES Research Reports on Sport and Health / Liikunnan ja kansanterveyden julkaisuja (209)
2008

Veri- ja imusuonet ovat elintärkeitä lähes kaikille elimistömme kudoksille. Terveillä henkilöillä kestävyysharjoittelun tiedetään lisäävän lihasten verisuonten määrää, kun taas diabeteksen on havaittu vaikuttavan haitallisesti lihasten verisuonten kasvuun. Riikka Kivelä selvitti väitöstutkimuksessaan, mitkä mekanismit heikentävät verisuonten kasvua diabeteksessa, ja mikä kestävyysharjoittelussa puolestaan edistää verisuonten kasvua. Lisäksi hän tarkasteli, voidaanko diabeteksen aiheuttamia muutoksia ehkäistä liikuntaharjoittelun avulla.

Kivelä havaitsi tutkimuksessaan, että diabetes alentaa verisuonten määrää lihaksissa ja vaikuttaa monien verisuonten kasvuun liittyvien geenien ilmenemiseen. Diabeettisessa lihaksessa useat verisuonten kasvua lisäävät geenit ovat vähentyneet ja kasvua estävät geenit lisääntyneet. Tämä osoittaa diabeteksen vaikuttavan haitallisesti verisuonia säätelevien signaalireittien toimintaan. Jo viiden viikon kestävyysharjoittelu vähensi diabeteksen aiheuttamia muutoksia geenien ilmenemisessä. Tämä voi osaltaan selittää liikunnan aikaansaamia tunnettuja hyötyjä diabeteksessa.

Lisäksi Kivelä osoitti väitöksessään ensimmäistä kertaa, että raajalihasten imusuonisto ulottuu myös yksittäisten lihassolujen väliin eikä ainoastaan lihassolukimppujen välissä sijaitsevien suurten verisuonten lähettyville. Havainnot osoittivat, että imusuonikapillaarit sijaitsevat verisuonikapillaarien läheisyydessä, mutta niiden lukumäärä on vain noin kymmenesosa verrattuna verisuonikapillaareihin. Liikunnalla ei näyttäisi olevan vaikutusta imusuonten kasvuun toisin kuin verisuonten kasvuun.

Geeniterapian uskotaan tulevaisuudessa olevan tehokas hoitokeino sairauksissa, joissa raajalihasten verisuonitus on heikentynyt. Kliiniset tutkimukset, joissa lihaksiin on viety verisuonten kasvutekijöitä, eivät kuitenkaan vielä ole olleet kovinkaan lupaavia. Tämä voi johtua siitä, ettei yksittäinen geeni ole riittävän tehokas lisätäkseen verisuonten kasvua, koska taustalla olevat sairaudet, kuten esimerkiksi diabetes, ovat voineet vaikuttaa heikentävästi useisiin geeneihin.

- Liikuntaharjoittelu lisää lihasten verisuonten kasvua edistävien geenien ilmenemistä lihaksissa. Liikunta näyttäisi siis olevan tehokas keino moniin sairauksiin liittyvien verisuoniongelmien ennaltaehkäisyyn ja hoitoon, Kivelä kertoo.

Abstract

The structure and function of the circulatory system are essential for the metabolism and function of skeletal muscles. In healthy muscles exercise promotes the growth of new capillaries; a process called angiogenesis, and increases the production of angiogenic growth factors. In diabetic skeletal muscles angiogenesis has been shown to be impaired. The purpose of the present study was to investigate the effects of exercise and diabetes on blood and lymphatic vessels and their growth factors in skeletal muscle.

Diabetes decreased the mRNA level of many genes known to be involved in the regulation of angiogenesis, most interestingly those of VEGF-A and VEGF-B together with their receptors VEGFR-1, VEGFR-2 and neuropilin-1. Diabetes also increased mRNA levels of TSP-1, a known inhibitor of angiogenesis. The present study showed that streptozotocin-induced diabetes and the subsequent hyperglycemia reduce the mRNA levels of proangiogenic proteins and increase those of antiangiogenic ones together with decreased capillarization.

This change of balance may be one of the major reasons for the markedly increased risk for peripheral vascular complications in diabetes. Endurance training alleviated some of