86 FYSIOTERAPEUTEN 5/24 FAGKRONIKK å holde seg fungerende. Når disse fabrikkene vokser i størrelse, trenger også arbeiderne mer av ressursene fra utsiden for å opprettholde produksjonen. Men her er det en utfordring: mengden ressurser som kan passere gjennom cellemembranen er begrenset av hvor stor overflate fabrikken har. Samtidig øker behovet for energi i forhold til mengden av «fabrikkens innhold» – eller cellevolum – som må opprettholdes. Dette betyr at når fabrikken blir større, trenger den mer ressurser, men den kan ikke alltid få tak i nok gjennom celleoverflaten. I tillegg styres produksjonen inne i fabrikkene av «arbeidere» eller antall kjerner (DNA-mengden). DNA spiller en avgjørende rolle ved å inneholde oppskriften på alle nødvendige proteiner for en celle. Men selv arbeidskapasiteten til cellekjernene har sine grenser, som igjen påvirkes av tilgjengeligheten av ressurser gjennom membranen – altså celleoverflaten. Derfor krever større celler (fabrikker) flere kjerner (arbeidere) via kjerneinnsetting, i stedet for å overbelaste hver enkelt kjerne. Dette gjør det mulig å øke produksjonen effektivt ved å fordele arbeidsbyrden på flere kjerner (7). Med tanke på hvor avgjørende det er for cellene å sikre tilstrekkelige ressurser, gir samspillet mellom fabrikkenes størrelse, antall arbeidere og ressursene som er tilgjengelige, innsikt i hvorfor muskelfibrene dine justerer både antall kjerner og overflateareal på en lineær måte, i stedet for å følge cellevolumet direkte (7). Er muskelhukommelsen knyttet til celleoverflaten? Muskelhukommelsen legger derfor til et ekstra lag til denne historien. Det mest spennende med muskelhukommelse er imidlertid ikke selve prosessen med å sette inn nye cellekjerner, men heller det faktum at disse nye cellekjernene vedvarer over tid (1,2,8,9,10). Selv etter at vi har sluttet å trene i en periode, forblir disse nye cellekjernene i muskelcellene våre, klare til å aktiveres igjen når vi gjenopptar treningen (8,11). Evnen til å legge til nye cellekjerner skiller muskelhukommelse fra andre former for hukommelse i kroppen. Mens hjernen vår kan glemme/fjerne informasjon over tid, ser det ut til at musklene våre har en mer vedvarende hukommelse når det gjelder trening. Når muskelfibrene blir utsatt for trening og økt belastning, tilpasser de seg ved å legge til flere cellekjerner (og dermed DNA-mengde) for å øke sin produksjonskapasitet, samtidig som cellene øker i størrelse siden styrken skalerer i forhold til tverrsnittsarealet av fibrene. Overraskende nok virker det som om denne økningen i DNA-mengde er varig, selv når treningen avtar og muskelen mister sin styrke. Dette betyr at når du kommer tilbake til treningen senere, har muskelfibrene allerede de nødvendige «arbeiderne» for å svare mer effektivt på belastningene. Dermed blir det enklere å bygge opp ny muskelmasse. Denne imponerende prosessen, kjent som cellulær muskelhukommelse (1), gir en mer effektiv respons på treningsstimuli i fremtiden. Med andre ord er ikke størrelse bare et spørsmål om vekst, men også om cellenes evne til å tilpasse seg og håndtere endringer. Det ser ut til at denne «hukommelsen» og reguleringen av størrelsen er knyttet til muskelfibrenes overflate, og ikke bare til volumet, slik det tidligere ble antatt (5,7). Dette bør tas i betraktning når man studerer reguleringen av fiberstørrelse under trening, inaktivitet, sykdom og aldersrelatert muskeltap. Dette kan bidra til å forbedre forståelsen av de grunnleggende biologiske prosessene som påvirker muskelstørrelse og funksjon negativt. Selv om vi nå forstår mye om mekanismene bak muskelhukommelse, er det fortsatt mange mysterier å løse. Hvordan reguleres antallet kjerner nøyaktig, og hvordan kan vi utnytte denne prosessen til vår fordel? Fremtidig forskning vil forhåpentligvis gi oss svar på disse spørsmålene, og mer. Referanser 1. Gundersen K. Muscle memory and a new cellular model for muscle atrophy and hypertrophy. J Exp Biol 219, 235-242 (2016) DOI: 10.1242/jeb.124495. 2. Bruusgaard JC, Johansen IB, Egner IM, Rana ZA, Gundersen K. Myonuclei acquired by overload exercise precede hypertrophy and are not lost on detraining. Proc Natl Acad Sci U S A 107, 15111-15116 (2010) DOI: 10.1073/pnas.0913935107. 3. Bruusgaard JC, Liestol K, Ekmark M, Kollstad K, Gundersen K. Number and spatial distribution of nuclei in the muscle fibres of normal mice studied in vivo. J Physiol 551, 467-478 (2003) DOI: 10.1113/jphysiol.2003.045328. 4. Hansson KA, Solbra AV, Gundersen K, Bruusgaard JC. Computational Assessment of Transport Distances in Living Skeletal Muscle Fibers Studied In Situ. Biophys J 119, 2166-2178 (2020) DOI: 10.1016/j.bpj.2020.10.016. 5. Hansson KA, et al. Myonuclear content regulates cell size with similar scaling properties in mice and humans. Nat Commun 11, 6288 (2020) DOI: 10.1038/ s41467-020-20057-8. 6. Cramer AAW, et al. Nuclear numbers in syncytial muscle fibers promote size but limit the development of larger myonuclear domains. Nat Commun 11, 6287 (2020) DOI: 10.1038/s41467-020-20058-7. 7. Hansson KA, Eftestol E. Scaling of nuclear numbers and their spatial arrangement in skeletal muscle cell size regulation. Mol Biol Cell 34, (2023) DOI: 10.1091/ mbc.E22-09-0424. 8. Egner IM, Bruusgaard JC, Eftestol E, Gundersen K. A cellular memory mechanism aids overload hypertrophy in muscle long after an episodic exposure to anabolic steroids. J Physiol 591, 6221-6230 (2013) DOI: 10.1113/jphysiol.2013.264457. 9. Egner IM, Bruusgaard JC, Gundersen K. Satellite cell depletion prevents fiber hypertrophy in skeletal muscle. Development 143, 2898-2906 (2016) DOI: 10.1242/ dev.134411. 10. Schwartz LM, Gundersen K. Cross Talk opposing view: Myonuclei do not undergo apoptosis during skeletal muscle atrophy. J Physiol 600, 2081-2084 (2022) DOI: 10.1113/JP282381. 11. Eftestol E, Ochi E, Juvkam IS, Hansson KA, Gundersen K. A juvenile climbing exercise establishes a muscle memory boosting the effects of exercise in adult rats. Acta Physiol (Oxf) 236, e13879 (2022) DOI: 10.1111/apha.13879. Mens hjernen vår kan glemme/fjerne informasjon over tid, ser det ut til at musklene våre har en mer vedvarende hukommelse når det gjelder trening. www.fysioterapeuten.no
RkJQdWJsaXNoZXIy MTQ3Mzgy