על ידי שיפור התפקוד של חלבון יחיד, הווארד יוז רפואי מכון החוקרים יצרו "עכבר מרתון" עם הרכב שונה שריר וסיבולת גופנית מספיק כדי להפעיל פעמיים ככל לעכברים רגילים.
עכברים עם חלבון מוגברת גם הראו עמידות מולדת לעלייה במשקל, גם כאשר תזונה עתירת שומן שגרם לעכברים רגילים להיות שמנים.
לדברי החוקרים, ממצא שלהם יציע תובנות חשובות מכונות כי סמכויות פיתוח שרירים שינויים פיזיולוגיים המיוצר על ידי פעילות גופנית. הממצאים גם מציע מסלול לעיצוב תרופות המשפרות פיתוח שרירים לחקות את כל היתרונות של פעילות גופנית. לדברי החוקרים, התרופות כזה יכול לסייע לחולים במחלות אשר מתישה למנוע מהם פעילות גופנית. החוקרים מכירים בכך תרופות כאלה - כבר נבדק על ידי חברות התרופות - יכול להיות מנוצל לרעה כדרך לשפר ביצועים אתלטיים.
בראשות הווארד יוז רפואי מכון החוקר רונלד מ אוונס במכון סאלק, החוקרים פרסמו את ממצאיהם אוגוסט מקוון 24, 2004, בספרייה הציבורית של כתב העת Science Biology. אחרים המחברים הם מן האוניברסיטה הלאומית בסיאול בקוריאה.
במחקרים שלהם, החוקרים בוחנים את ההשפעות של שינוי גנטי של פרוטאין הנקרא PPAR-delta רגולטור - על של גנים רבים - כדי לשפר את הפעילות של החלבון. לדברי אוונס, הם לא ציפו את ההשפעות הפיזיולוגיות עמוקה ומרחיקת לכת זו של שינוי גנטי יחיד.
"בעבודה הקודמת, אנו הראו כי ברקמות שונות, בעיקר ברקמות השומן, הפעלת גדל PPAR-delta שריפת שומן, וכתוצאה מכך, ירידה במסת השומן, רקמות," אמרה אוונס. "במבט לתוך הניסוי הזה, את האפשרות של השפעה על סיבי השריר לא היה על מסך הרדאר שלנו".
עם זאת, כאשר החוקרים המיוצר עכברים עם פעילות PPAR-delta משופרת, הם ראו שינוי גדול סיבי שריר השלד. עכברים הראו שיפור משמעותי של מה שנקרא "איטי עווית" סיבי השריר וירידה "עווית מהיר" סיבי שריר.
עווית איטי סיבים הם ללא ספק עמיד יותר עייפות של סיבי שריר. זאת בשל מספרם הגדול של המיטוכונדריה - של תא צמחי כוח מטבולית, שבה הם להמיר שומן לאנרגיה. לעומת זאת, עווית שרירים מהיר יש הרבה מיטוכונדריה פחות, ויש להפיק את האנרגיה שלהם מן הגלוקוז במקום שומן. כתוצאה מכך, אלה עייפות סיבי השריר במהירות. עד הייצור של העכבר שינו גנטית, הדרך היחידה הידועה כדי להגדיל את הסיבולת היה באמצעות אימון גופני.
"חשבנו כי משופרת PPAR-delta פשוט לאפשר לשריר לשרוף יותר שומן, אבל לא ציפינו שזה יהיה לעשות זאת על ידי הגדלת האוכלוסייה של סיבי עווית איטי", אמר אוונס.
כדי לאשר את הגידול בפעילות PPAR-delta גרם לשינוי השריר, החוקרים נתנו לעכברים רגילים תרופה ניסיונית בשם GW501516, המפעיל את החלבון. התרופה שמפתחת GlaxoSmithKline לטיפול באנשים עם הפרעות במטבוליזם השומנים. אוונס ועמיתיו מצאו כי טיפול בתרופה המיוצר שרירים היתרונות מטבולית דומה למה שהם ראו את העכברים הטרנסגניים.
החוקרים גילו גם כי עכברים שינו גנטית היו עמידים במשקל כאשר דגש על תזונה עתירת שומן עתיר קלוריות. "'אלה' עכברים מרתון עמידים לזכות כי משקל למרות שהם אוכלים את אותה כמות של מזון כמו עכברים רגילים ויש להם את אותה רמת פעילות", אמר אוונס. "אז, את התנגדותם לעלייה במשקל היא לא רק בשל פעילות גופנית מוגברת.
"ראוי לציין, מספר גדל של שריפת שומן סיבי השריר מופיע בפני עצמו להיות מגן מפני דיאטה שומן גבוהה", אמר. "וזה חשוב כי זה מצביע על נוכחות של המיטוכונדריה יותר את השרירים של בעלי חיים אלה כנראה תוצאות בוער יותר של שומן ושחרור אנרגיה קצת חום."
"זה מוביל אותי להאמין כי רצים למרחקים ארוכים, למשל, בעל רמת הגנה מפני עלייה במשקל גם אם הם לא מפעילים. לכן, במובן מסוים, הם הקימו מעין "מגן" מטבולית שמונע מהם לעלות במשקל ", אמר אוונס.
כמו כן, כאשר עכברים נורמליים שקיבלו את התרופה PPAR-delta שיפור, הם הראו הגנה כמעט זהים כנגד עלייה במשקל, אמר אוונס. העכברים שעברו שינוי גנטי גם רמות נמוכות יותר של טריגליצרידים שרירית, הוא אמר, אשר קשורים לעיתים קרובות עם עמידות לאינסולין וסוכרת אצל אנשים שמנים.
העכברים חיו מרתון עד הכינוי שלהם כאשר אוונס ועמיתיו בדקו הסיבולת של החיות על הליכון. "כאשר אנו ממוקמים עכברים אלה, אשר מעולם לא ריצה קודם לכן, על הליכון, התוצאה היתה מדהימה כי העכברים יכול לרוץ כמעט פי שניים את המרחק עכבר רגיל יכול לרוץ", אמר אוונס.