גן הסיבולת

גן הסיבולת - PPARd

כמו הצלחה בלימודים, כדי לזכות בריצת מרתון יש להשקיע הרבה עבודה קשה. לרצים למרחקים ארוכים יש הרבה יותר מיטוכונדריה בשרירי הרגליים מאשר לרובנו. האנרגיה הכימית הנאגרת בקשרי ATP במיטוכונדריה הללו הופכת לאנרגיה מיכאנית המשמשת להזזת השרירים.

ישנם שני סוגי סיבים של שריר. לרוב בני האדם ישנם יחסים דומים מכל אחד מהסוגים. אבל השרירים של אצני מרתון מהשורה הראשונה, מורכבים ברובם (90%) מסיבי שריר של "כיווץ איטי" (slow-twitch). התאים המרכיבים את סיבי השריר הללו מכילים מיטוכונדריה רבה ומשתמשים בחמצן כדי לפרק שומנים ופחמימות ליצירת ATP. בניגוד לכך, השרירים של ספרינטרים מכילים כ- 80% סיבים "מהירי-כיווץ" (fast-twitch), בהם יש פחות מיטוכונדריה. הסיבים מהירי הכיווץ מייצרים פרצים קצרים של ATP במצב של חוסר בחמצן, אבל ה- ATP מתכלה מהר. מחקר יסודי עם אתלטים הראה שאימון יכול לשפר את יעילות זרימת הדם לסיבי השריר, לספק יותר חמצן ואף לשנות את היחס בין מספר הסיבים מהירי כיווץ לסיבים של כיווץ איטי.

לכאן נכנס עכבר המרתון. זו איננה דמות מסרטים מצוירים או משחק מחשב, אלא עכבר אמתי שתוכנן באופן גנטי על ידי רון אוונס מ- Salk Institute שבסן דיאגו לבטא רמות גבוהות של החלבון PPARd בשרירים שלו. עכברים שעוברים שינוי גנטי במעבדה ומועבר אליהם גן חדש, נקראים עכברים טרנסגנים. חלבון זה הוא רצפטור הנמצא בתוך גרעין התא, שם הוא מווסת את השיעתוק של גנים המעורבים בפירוק שומן לייצור ATP. אוונס ושותפיו למחקר ציפו שעכבר שלהם יפרק שומן טוב יותר, ושיהיה רזה יותר. אבל התקבלה תוספת מפתיעה. עם הרמות הגבוהות של PPARd הגיעה גם עליה במספר סיבי הכיווץ האיטי וירידה במספר סיבי הכיווץ המהיר. מבנה השרירים של העכבר היה דומה לזה של אצנים המתאמנים לריצת מרתון זמן רב מאד!

עכברי המרתון אכן רזים יותר מעכברים רגילים (WT, wild type, זן בר) ומפרקים שומן בקצב גבוה. וכצפוי יש להם יכולת לרוץ למרחקים ארוכים. למשל עכבר WT רץ 90 דק' וכ- 900 מטר על גלגל לפני שמתעייף. עכבר PPARd רץ למרחק כמעט כפול במשך זמן כמעט כפול, סימנים מובהקים לרצים למרחקים ארוכים.

האם אפשר לשנות את הגנים כדי להגביר את הביצועים ואת שריפת השומנים בבני אדם?

הנדסה גנטית של בני אדם, אם אפשרית, לא תתרחש בעתיד הקרוב. אבל השתלת רקמת שריר שעברה שינויי גנטי אינה רעיון מופרך כיום, וכבר התעוררה דאגה לגבי טיפולים בעייתיים באתלטים לצורך הגברת התפקוד. לדוגמה פותחה תרופה בשם Aicar המפעילה את החלבון PPARd . כשאוונס ועמיתיו טיפלו בעכברים WT בתרופה הם הציגו מדדים דומים כמו העכברים הטרנסגנים. פותחו בדיקות דם ושתן כדי לזהות את נוכחות התרופה ולמנוע שימוש ע"י אתלטים להשגת יתרון תחרותי. חשוב יותר, לתרופה יש פוטנציאל לטפל בעודף משקל וסוכרת, מאחר שהתרופה ממריצה פירוק שומן. עודף משקל הוא מרכיב חשוב בהפרעה הנקראת סינדרום מטבולי, הכוללת גם לחץ דם גבוה, מחלת לב וסוכרת.