Home About Browse Search
Svenska


Studies on exercise and glycogen re-synthesis in skeletal muscles of pigs with the PRKAG3 mutation

Granlund, Anna (2011). Studies on exercise and glycogen re-synthesis in skeletal muscles of pigs with the PRKAG3 mutation. Diss. (sammanfattning/summary) Uppsala : Sveriges lantbruksuniv., Acta Universitatis agriculturae Sueciae, 1652-6880 ; 2011:56
ISBN 978-01-576-7600-9
[Doctoral thesis]

[img]
Preview
PDF
1MB

Abstract

AMP-activated protein kinase (AMPK) plays an important role in the regulation of glucose and lipid metabolism in skeletal muscle. Many pigs of Hampshire origin have a naturally occurring mutation situated in the PRKAG3 gene which encodes a muscle-specific isoform of the AMPK γ3-subunit. This mutation results in excessive glycogen storage mainly in white glycolytic skeletal muscle and an increased muscle oxidative capacity.

This thesis examined the in vivo effect of the PRKAG3 mutation on skeletal muscles in association with exercise. The pigs performed standardised treadmill exercise tests before and after a 5-week training period. Muscle samples (m. biceps femoris) and blood samples were taken before and after exercise and in the recovery phase. Muscle samples from m. masseter, m. biceps femoris, m. semitendinosus and m. longissimus dorsi were taken after euthanasia. Glycogen content and its two fractions (proglycogen and macroglycogen), enzyme activity, fibre type characteristics and expression/phosphorylation of signalling proteins were analysed. Insulin, glucose, lactate and free fatty acid concentrations were analysed on the blood samples.

Compared with non-carriers, carriers of the PRKAG3 mutation had higher macroglycogen content in skeletal muscles. At 3 h but not 6 h of recovery following exercise, re-synthesis of glycogen, especially of macroglycogen was higher in carriers than in non-carriers. The metabolic blood response did not differ between the genotypes. Expression of AMPK in muscle was lower in carriers than in non-carriers. The increased rate of glycogen synthesis following exercise in carriers was correlated with an increased signalling response of Akt and its substrate AS160 and a higher activity of hexokinase. This indicated increased glucose influx and phosphorylation of glucose, directed towards glycogen synthesis. The carriers had a lower percentage and relative area of type IIB fibres in m. biceps femoris and m. longissimus dorsi than non-carriers. In m. longissimus dorsi, carriers had a higher percentage of type IIAX fibres and higher citrate synthase activity.

In conclusion, the PRKAG3 mutation influences, mainly the macroglycogen fraction and muscle characteristics in exercise-trained pigs, promoting varying degrees of oxidative phenotype in muscles with different functions.

Authors/Creators:Granlund, Anna
Title:Studies on exercise and glycogen re-synthesis in skeletal muscles of pigs with the PRKAG3 mutation
Alternative abstract:
LanguageAbstract
Swedish

Populärvetenskaplig sammanfattning
Ett flertal grisar av Hampshire ursprung har den dominanta RN mutationen vilket medför att dessa grisar har ett nästan fördubblat glykogeninnehåll i sin muskulatur. Mekanismen bakom det höga glykogeninnehållet är inte känt men mutationen har visat sig vara ett enkelt basparsbyte i PRKAG3 genen. Mutationen leder till en förändring i enzymet AMP kinas som medverkar i regleringen av glukosomsättningen vid metabolisk stress. Glukos transporteras in i cellen med hjälp av bl.a. insulin och lagras till stor del som
glykogen i skelettmuskulaturen. Glukosmolekylen kan inte diffundera fritt in i cellen utan behöver hjälp av transportproteiner. Muskel och fettväv uttrycker en speciell glukostransportör, GLUT4, som i basalt tillstånd
återfinns inuti själva cellen. Med hjälp av speciella signaleringssystem förflyttas GLUT4 till plasmamembranet och gör det möjligt för glukos att passera cellmembranet och komma in i cellen. Signalering till GLUT4 kan
ske via hormonet insulin men även medieras av fysisk aktivitet. Glykogen är ett viktigt substrat som utnyttjas för energiproduktion i samband med muskelarbete och vid slakt är muskulaturens innehåll av glykogen en viktig faktor som påverkar köttkvaliteten. Det finns olika former av glykogen (prooch makroglykogen) som anses ha olika funktion och reglering i muskulaturen. Nedbrytning och återuppbyggning av pro- och makroglykogen sker på olika sätt i samband med muskelarbete. Målsättning med detta arbete var att studera skillnader mellan bärare och icke bärare av PRKAG3 mutationen när det gäller fibertyper, enzymprofiler, resyntes av glykogen(pro- och makroglykogen) efter arbete på rullmatta och uttryck och fosforylering (aktivering) av signalproteiner involverade i insulin och
icke insulin beroende glukosupptag. Grisar som var bärare eller inte bärare av mutationen utförde standardiserade fysiska arbeten på rullmatta före och efter en träningsperiod. Muskelprover (m. biceps femoris) och blodprover togs före och efter arbete samt i återhämtningsfasen. Vävnadsprover från m. 50 masseter, m. biceps femoris, m. semitendinosus och m. longissimus dorsi togs omedelbart efter avlivning. Bärare av mutationen hade jämfört med icke bärare högre glykogeninnehåll i alla provtagna muskler och framförallt var
makroglykogen fraktionen högre. Efter 3 timmars återhämtning efter arbete var resyntesen, särskilt av makroglykogen, högre hos bärarna av mutationen.
Detta sågs inte efter 6 timmars återhämtning. Det fanns inga skillnader mellan bärare och icke bärare när det gällde blodkoncentrationer av insulin, glukos, laktat och fria fettsyror efter arbete. Uttrycket av AMP kinas i
muskeln var lägre hos bärare jämfört med icke bärare. Den ökade glykogensyntesen efter arbete kan korreleras med ett ökat Aktsignaleringssvar och dess substrat AS 160 och högre hexokinasaktivitet, vilket tyder på ökat inflöde av glukos och fosforylering av glukos som styrs mot glykogensyntes. Immunohistokemiska metoder visade att bärare jämfört
med icke bärare hade lägre procent typ IIB fibrer i m. biceps femoris . I m.longissimus dorsi hade bärare av mutationen en lägre procent typ IIB fibrer än icke bärare och dessutom en högre procent typ IIAX fibrer. I båda dessa muskler var den relativa arean av typ IIB fibrerna lägre hos bärare än hos icke bärare. PRKAG3 mutationen påverkar muskelkaraktäristika hos tränade grisar och stimulerar en oxidativ fenotyp i varierad grad i muskler med olika
funktioner.

Series/Journal:Acta Universitatis agriculturae Sueciae (1652-6880)
Year of publishing :2011
Volume:2011:56
Number of Pages:62
Papers/manuscripts:
NumberReferences
I.Granlund, A., Kotova, O., Benziane, B., Galuska, D., Jensen-Waern, M., Chibalin, A.V. & Essén-Gustavsson, B. (2010) Effects of exercise on muscle glycogen synthesis signalling and enzyme activities in pigs carrying the PRKAG3 mutation. Exp Physiol 95, 541-549.
II.Essén-Gustavsson, B., Granlund, A., Benziane, B., Jensen-Waern, M. & Chibalin, A.V. (2011). Muscle glycogen re-synthesis, signalling and metabolic responses following acute exercise in exercise-trained pigs carrying the PRKAG3 mutation. Submitted.
III.Granlund, A., Jensen-Waern, M. & Essén-Gustavsson, B. (2011). The influence of the PRKAG3 mutation on glycogen, enzyme activities and fibre types in different skeletal muscles of exercise trained pigs. Acta Vet Scand 24, 53-20.
IV.Granlund, A., Jensen-Waern, M. & Essén-Gustavsson, B. (2011). The effect of exercise on proglycogen and macroglycogen re-synthesis in skeletal muscles in pigs carrying the PRKAG3 mutation. In manuscript.
Place of Publication:Uppsala
Publisher:Institutionen för kliniska vetenskaper, Sveriges lantbruksuniversitet
ISBN for printed version:978-01-576-7600-9
ISSN:1652-6880
Language:English
Publication Type:Doctoral thesis
Full Text Status:Public
Agris subject categories.:L Animal production > L52 Animal physiology - Growth and development
Subjects:(A) Swedish standard research categories 2011 > 3 Medical and Health Sciences > 301 Basic Medicine > Physiology
Agrovoc terms:swine, glycogen, muscles, skeletal development
Keywords:glycogen, skeletal muscle, AMPK
URN:NBN:urn:nbn:se:slu:epsilon-e-98
Permanent URL:
http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:slu:epsilon-e-98
ID Code:8129
Department:(VH) > Dept. of Clinical Sciences
External funders:FORMAS
Deposited By: anna granlund
Deposited On:17 May 2011 11:21
Metadata Last Modified:02 Dec 2014 10:46

Repository Staff Only: item control page

Downloads

Downloads per year (since September 2012)

View more statistics

Downloads
Hits