– Här använder vi radioaktivt märkt glukos för att mäta hur muskelceller tar upp socker, säger Juleen Zierath och går in i ett av labben i Karolinska Institutets forskningshus Biomedicum.

Juleen Zierath är professor i klinisk integrativ fysiologi. Som Wallenberg Scholar handlar hennes forskning om att förstå mekanismerna bakom hur effekterna av kost och träning påverkas av vår dygnsrytm och vilken roll de spelar vid typ 2-diabetes och fetma.

Rytmen som styr kroppen

Nästan alla celler i våra kroppar har en inbyggd klocka; ett system som reglerar att funktioner i cellerna sker vid rätt tidpunkt under en 24-timmarscykel. Detta kallas dygnsrytm, eller cirkadisk rytm efter latinets "cirka diem”, ungefär en dag.

Klockorna ser bland annat till att gener i cellerna slås av och på vid rätt tidpunkter och styr på så sätt olika organ och anpassar våra kroppar till dygnets faser. De reglerar bland annat hormonnivåer, kroppstemperatur och ämnesomsättning – ser till att blodtrycket är som högst på dagen medan urinproduktionen minskar under natten, till exempel.

Systemet styrs av en central funktion i hjärnan som framför allt reagerar på ljus. Dessutom kan klockorna i varje cell påverkas av olika faktorer, som temperatur, fysisk aktivitet och matintag.

Dygnsrytmen har också visat sig ha betydelse vid vissa sjukdomar. Vid typ 2-diabetes är klockornas normala effekt på genaktiviteten försvagad, men riktigt hur det påverkar sjukdomarna är oklart och något Juleen Zieraths grupp undersöker.

– Vi vill förstå hur den här klockan kontrolleras, vilka mekanismer som är förändrade vid diabetes och om vi kan återställa klockfunktionen med träning eller kost.

Det är fascinerande hur mycket kost och träning påverkar det molekylära maskineriet i kroppen.

I en studie på män med typ 2-diabetes visade Juleen Zierath och hennes kollegor nyligen att om deltagarna utförde högintensiv intervallträning på kvällen sjönk deras blodsockernivåer, men inte om träningen utfördes på morgonen. Nu undersöker hon orsakerna till det och försöker klarlägga hur dygnsrytmen påverkar såväl sockerkontrollen som energiomsättningen och cellernas energifabriker, mitokondrierna.

Gillar sport

Juleen Zierath är uppvuxen i Milwaukee i USA och har alltid varit intresserad av sport. Hon utbildade sig till idrottslärare, men inspirerades av sin landhockeytränare att läsa träningsfysiologi. Eftersom pionjärerna inom området fanns i Skandinavien kom hon till Karolinska Institutet för att doktorera. Efter en postdokperiod vid Harvard Medical School återvände hon till Karolinska Institutet 1996 och leder nu en forskargrupp tillsammans med professorskollegan Anna Krook.

Expertisen i gruppen är bred: från molekylärbiologi – DNA, RNA och proteiner – vidare till celler, organ, djurmodeller och människor. Forskarna kan till exempel utsätta försökspersoner för viss träning eller kost för att se hur det som händer i musklerna kan kopplas till en rad fysiologiska parametrar, som blodsockernivå, syreförbrukning, puls och blodtryck. Odlade celler används för att testa kliniska fynd och teorier.

– Det här är muskelceller, de ser ut som långa fibrer. De är utvecklade från muskelstamceller från en person med diabetes och behåller egenskaper från sjukdomen, säger Juleen Zierath inne i cellabbet.

Efter träning eller matintag händer mycket i kroppen. Juleen Zieraths filosofi är därför att inte för tidigt fokusera på bara en molekyl eller en reaktionsväg. Forskarna försöker i stället få en mer komplett bild med hjälp av tekniker som proteomik eller metabolomik, som analyserar alla molekyler av en viss typ i exempelvis ett vävnadsprov. En forskare i gruppen tittar till exempel på alla så kallade epigenetiska förändringar som uppstår i musklerna efter träning.

– Nu börjar hon se en helt ny biologi träda fram eftersom hon gick in i det utan förutfattade meningar. Vi tittar också över en längre tidsperiod, inte bara vid en tidpunkt efter ett visst stimuli.

Bättre att träna än inte träna

Motion och kostråd är viktiga delar i behandlingen av typ 2-diabetes. Kunskap från forskningen är därför betydelsefull för att kunna ge rätt råd till patienter, om hur matintag på olika tider påverkar ämnesomsättning och blodsockerkontroll och om träning på vissa tider av dygnet ger extra fördelar. Men även om motion på kvällen visar sig vara bättre, är det inget argument för att avstå från träning om du bara kan träna på morgonen, menar Juleen Zierath.

– Du kanske kan finjustera effekten av träningen baserat på tid på dygnet och din egen biologiska klocka, men det viktigaste är att någon träning alltid är bättre än ingen.

Genom att klarlägga mekanismerna bakom träningens positiva effekter på metabolismen hoppas Juleen Zierath också identifiera måltavlor för framtida läkemedelsutveckling. Särskilt lockande vore att kunna slå på processerna för muskeltillväxt eller ökad insulinkänslighet med hjälp av läkemedel.

– Det skulle kunna hjälpa oss att behålla muskelstyrkan när vi åldras eller förbättra insulinkänsligheten hos den som har diabetes. Men det kan inte ersätta träning – inget piller kan göra allt som träning gör för kroppen, säger Juleen Zierath.

Text Sara Nilsson
Bild Magnus Bergström