Salk Nieuws
Brandstofniveau laag! Energietekorten schaden de gezondheid van atleten, nieuw onderzoeksinstrument onthult hoe
Wetenschappers van Salk hebben een muizenmodel ontwikkeld om relatief energietekort bij sport (RED's) te bestuderen. Hieruit is gebleken dat het syndroom het hele lichaam beïnvloedt en mannen en vrouwen op verschillende manieren treft.
LA JOLLA—In 2014 benoemde het Internationaal Olympisch Comité een syndroom dat veel van zijn atleten treft: relatieve energietekorten in de sport, of RED's. Naar schatting heeft meer dan 40% van de professionele atleten RED's, en het percentage zou nog hoger kunnen zijn bij recreatieve atleten en sporters.
Atleten ontwikkelen RED's wanneer ze consequent meer energie verbruiken via hun fysieke activiteit dan ze binnenkrijgen via hun dieet. Na verloop van tijd kan dit langdurige energietekort leiden tot een breed scala aan symptomen, waaronder hormonale en reproductieve problemen, slapeloosheid en vermoeidheid, botzwakte en -letsel en een hoger risico op angst en depressie. Ondanks de hoge prevalentie is er weinig bekend over hoe RED's werken op cellulair en moleculair niveau, grotendeels omdat er geen vastgesteld laboratoriummodel van het syndroom was.
Nu hebben onderzoekers van het Salk Institute het baanbrekende muismodel van RED's gecreëerd en gebruiken het al om het syndroom beter te begrijpen. Hun eerste onderzoek onthulde dat RED's de grootte van organen en genexpressiepatronen in het hele lichaam beïnvloeden. Bovendien lijkt dit energietekort mannelijke en vrouwelijke muizen op verschillende manieren te beïnvloeden: bij mannetjes werd de gezondheid van de nieren het meest aangetast, terwijl bij vrouwtjes de reproductieve gezondheid en spiermassa het meest werden beïnvloed.
De bevindingen, gepubliceerd in Cell Metabolism op 3 september 2024 potentiële biomarkers identificeren om RED's definitief te diagnosticeren en nieuwe moleculaire doelen te bieden voor toekomstige therapieën die het syndroom kunnen stoppen, omkeren of helemaal kunnen voorkomen.
"Zonder een diermodel van het syndroom was er geen manier om inzicht te krijgen in de mechanismen ervan op cellulair of moleculair niveau", zegt hoogleraar Satchidananda Panda, hoofdauteur van de studie en Rita en Richard Atkinson Chair bij Salk. "Door een effectief muizenmodel van RED's op te zetten, kunnen we nu systematisch vragen hoe het syndroom elk orgaan, weefsel en bot in het lichaam beïnvloedt en wat we kunnen doen om atleten te helpen die deze symptomen ervaren."
Andere groepen hebben geprobeerd knaagdiermodellen van RED's te ontwikkelen, maar zijn er grotendeels niet in geslaagd de vele symptomen ervan te repliceren. Salk-wetenschappers hanteerden een nieuwe aanpak en door geleidelijk de verhouding tussen beweging en voedsel van de dieren te veranderen, waren ze in staat om veel menselijke kenmerken van RED's na te bootsen, waaronder hoge activiteitsniveaus, lage energie-inname, verminderd lichaamsgewicht, verstoorde activiteit-rustpatronen en verlaagde bloedsuikerspiegel. Ze richtten zich ook op relatief jonge muizen om de typische leeftijdscategorie van professionele atleten te modelleren, wat overeenkomt met 20-25 jaar oud bij mensen.
"Ons muizenmodel is een ongelooflijke mijlpaal in het lopende onderzoek naar REDs", zegt Laura van Rosmalen, eerste auteur van de studie en postdoctoraal onderzoeker in het lab van Panda. "En hoewel het niet zo geweldig is voor atleten, is het voor ons wetenschappers echt interessant - en schokkend - om te zien hoe het hele lichaam wordt beïnvloed door dit syndroom."
Met behulp van dit nieuwe muismodel maten de wetenschappers hoe RED's de anatomie en genexpressieniveaus van 19 verschillende organen beïnvloeden. Muizen met RED's vertoonden een significante krimp van vitale organen, waaronder nieren en voortplantingsorganen, en een verslechtering van de botkwaliteit. De experimenten onthulden ook verschillende moleculaire veranderingen in het bloed die mogelijk gebruikt kunnen worden als biomarkers om patiënten te testen op RED's - een veel effectievere diagnostische benadering dan de huidige op vragenlijsten gebaseerde methoden.
De wetenschappers vonden ook verschillende verhoogde markers van stress bij de REDs-muizen, waaronder de activering van een hersen-lichaamshormoonnetwerk waarvan bekend is dat het bijdraagt aan angst en depressie, met grotere effecten die bij vrouwtjes werden waargenomen. Wat sommige atleten misschien afdoen als zenuwen voor de wedstrijd, voegt Panda toe, kunnen in feite dieper gewortelde psychologische veranderingen zijn die verband houden met het syndroom.
Het nieuwe model en de eerste bevindingen zijn afkomstig van Panda's werk met de Wu Tsai Alliantie voor menselijke prestaties—een samenwerkend team van onderzoekers dat de beste menselijke prestaties en atletisch vermogen bestudeert met de bedoeling om “alle mensen in staat te stellen een optimale gezondheid en welzijn te bereiken” en een nadruk op vrouwelijke atleten.
"Het recept voor gezondheid is niet 'minder eten, meer bewegen'," zegt Panda. "In feite lijkt het combineren van deze twee onafhankelijke redelijke gewoontes niet goed als je al gezond bent. Maar tot nu toe lijkt de oplossing voor RED's niet zo eenvoudig als het verhogen van de calorie-inname. We hebben nu veel te onderzoeken met dit model om precies te bepalen wat onze klinische aanbevelingen zouden moeten zijn, en ik kijk ernaar uit om die nu mogelijke verkenning voort te zetten."
Naast atleten kunnen RED's ook anderen met negatieve energiebalansen beïnvloeden, zoals mensen met eetstoornissen zoals anorexia nervosa. Toekomstig onderzoek naar de preventie en behandeling van RED's zal deze populaties en atleten positief beïnvloeden, en een algehele gezondere populatie bevorderen in lijn met de missie van de Wu Tsai Human Performance Alliance.
Andere auteurs zijn onder meer Geraldine Maier, Terry Lin, Vince Rothenberg, Shaunak Deota en Ramesh Ramasamy van Salk; Jiaoyue Zhu, Elena Zhemchuzhnikova en Roelof Hut van de Rijksuniversiteit Groningen; en Erica Gacasan, Swithin Razu, Robert Sah en Andrew McCulloch van UC San Diego.
Het werk werd ondersteund door de Wu Tsai Human Performance Alliance, de Joe and Clara Tsai Foundation, de George E. Hewitt Foundation for Medical Research, een Salk Institute Innovation Grant, de National Institutes of Health (SIG #S10 OD026929, NCI CCSG: P30 014195), de Chapman Foundation, de Helmsley Charitable Trust en de National Science Foundation (ACI-1548562).
DOI: 10.1016 / j.cmet.2024.08.001
