Parameter des Muskelenergiestoffwechsels in genetisch differenten Schweinen

Mit der vorliegenden Arbeit sollten genetische Grundlagen der engen Verknüpfung zwischen Muskelstruktur und Energiestoffwechsel auf molekularbiologischer Ebene näher charakteri­siert werden. Das zu diesem Zweck gewählte Tiermodell umfaßte Schweine der Rassen Piétrain und Leicoma, die hinsichtlich Muskel- und Fettansatz Unterschiede aufwiesen. Mit Hilfe der Histomorphologie wurden Merkmale der Muskelstruktur im M. longissimus (LD) dieser Schweine erfaßt. Zusätzlich erfolgte die Bestimmung der Aktivitäten zweier Leiten­zyme des Energiestoffwechsels, der Isozitratdehydrogenase (ICDH) und der Laktatdehydro­genase (LDH). Mittels Northern Analysen wurden die mRNA-Expressionsni­veaus von Wach­stums­hormonrezeptor (GHR), Glukosetransporter IV (GLUT4) und beiden α-Isoformen der 5’AMP-aktivierten Proteinkinase (AMPK) im LD der Tiere semiquantitativ ermittelt. Ein zweiter Versuch umfaßte Muskelstruktur-, Enzym- und Genexpressionsanalysen in LD, Zwerchfell (ZF) und Herzmuskel (HZ) von acht ausgewählten Schweinen etwa gleichen Al­ters (vier pro Rasse). Damit sollten Hinweise auf Unterschiede in der mRNA-Expression der untersuchten Gene in Muskeln mit unterschiedlichen metabolischen Eigenschaften gewonnen werden. Im ersten Versuch erwiesen sich die Strukturmerkmale Faserflächenanteil der fast-twitch oxi­dative- (FO)- und der fast-twitch glycolytic- (FG)-Fasern, sowie die Faserquerschnittsfläche der FO-Fasern im LD als signifikant verschieden zwischen den Tieren der beiden Rassen. Außerdem zeigten die Piétrain-Tiere eine signifikant höhere LDH-Aktivität im LD als die der Rasse Leicoma. Die Unterschiede zwischen den Leicoma- und Piétrain-Tieren bezüglich morphologischer und funktionelle Merkmale des LD waren nicht von Unterschieden bezüg­lich der mRNA-Expres­sion von GHR, GLUT4 und den beiden α-Isoformen der AMPK be­gleitet. Diesbezüglich fanden sich jedoch signifikante Unterschiede zwischen den Muskeln: die mRNA-Expression von beiden  α-Isoformen der AMPK und des GHR war im LD am höch­sten und im HZ am niedrigsten, während GLUT4-mRNA im ZF am höchsten und im HZ am niedrig­sten exprimiert wurde. Neben diesen absoluten Vergleichen konnten mit Hilfe von Korrelationen Hinweise auf di­rekte Beziehungen zwischen morpho-funktionellen Merkmalen und den Ergebnissen der Ge­nexpressionsstudien erarbeitet werden. So zeigten sich Beziehungen zwischen mRNA-Expression von GHR, GLUT4 und AMPK und Stoffwechsel-assoziierten Merkmalen in LD, ZF und HZ insofern, als daß Merkmale gly­kolytischen Stoff­wechsels positiv und Merkmale oxidativen Stoffwechsels negativ mit der GHR-mRNA-Ex­pression korreliert waren. Demgegenüber korrelierte die GLUT4-mRNA-Expression im LD positiv mit oxidativen und negativ mit glykolytischen Merkmalen. Auch die Expression der α1-Isoform der AMPK korrelierte innerhalb des LD negativ mit dem gly­kolytischen Faseranteil und positiv mit dem FO-Faseranteil (Leicoma) bzw. dem slow-twitch oxidative- (SO)-Faseranteil (Piétrain). Die mRNA-Expression der α2-Isoform korre­lierte in keinem der drei Muskeln mit morphologischen oder funktionellen Merkmalen, dafür jedoch mit der Expression der α1-Isoform in LD und ZF, sowie mit der des GLUT4 im LD. Ebenso fand sich eine positive Korrelation zwischen α1-Isoform- und GLUT4-mRNA-Ex­pression im ZF. Zuletzt wurde mittels Immunhistochemie überprüft, inwieweit sich die Hinweise der mRNA-Expressionsdaten auf eine fasertypenassoziierte Expression der α1-Untereinheit der AMPK auf Ebene der Proteinexpression bestätigen ließen. Diese Versuche zeigten im LD deutliche Koexpression der α1-Isoform mit dem Typ-I-Myosin, das in diesem Muskel in der Regel von oxidativen Fasern exprimiert wurde. Obwohl sich die mRNA-Expressionsniveaus dieser Gene zwischen den Rassen nicht unter­schieden, weisen diese Ergebnisse auf eine Bedeutung von GHR, GLUT4 und α1- AMPK für die Beziehung zwischen Muskelstruktur und Muskelenergiestoffwechsel in Muskeln des Schweines hin.