Veranderingen in de plasticiteit van skeletspieren bij muizen onder invloed van roken, rookstop en vitamine D deficiëntie.

Het roken van sigaretten is wereldwijd een van de belangrijkste oorzaken van morbiditeit en mortaliteit. Het is een belangrijke risicofactor voor de ontwikkeling van hart- en vaatziekten, verschillende soorten kankers, ademhalingsstoornissen en skeletspierstoornissen. De nadelige effecten van het roken van sigaretten zijn niet enkel zichtbaar in het ademhalingssysteem maar ook op de skeletspieren. Dit gebied heeft een toenemende belangstelling gekregen, gezien de skeletspieren een cruciale rol spelen bij lichaamsbeweging, handhaving van houding, metabolisme en andere vitale functies zoals de ademhaling. Een goed begrip van de ontwikkelingen van skeletspierstoornissen en zijn achterliggende mechanismen, kan ons helpen in  de ontwikkeling van strategieën om de morbiditeit en mortaliteit te verminderen. In mens- en diermodellen zijn de verschijnselen van roken geïnduceerde skeletspierstoornissen: atrofie, spierzwakte, verminderde mitochondriale functie en bio-energetica, verminderde kracht en weerstand tegen vermoeidheid, verminderde eiwitsynthese, verhoogde proteolyse, capillaire regressie, verminderde vasodilatatie, verminderde perfusie, verhoogde ontsteking en oxidatieve stress.

Stoppen met roken is de meest efficiënte en goedkoopste manier om deze schadelijke veranderingen in de structuur en het functioneren van skeletspieren te voorkomen. In feite is aangetoond dat langdurig stoppen met roken het hele lichaam en de skeletspiermassa herstelt, de mitochondriale spierfunctie verhoogt en de spierplasticiteit verbetert bij mensen en diermodellen. Voorafgaand aan onze studie ontbrak er echter bewijs van korte termijn voordelen van stoppen met roken (1 tot 2 weken). Onze studie bij muizen laat zien dat stoppen met roken gedurende slechts 1 tot 2 weken leidt tot onmiddellijke voordelen voor de middenrif- en l skeletspieren, aangetoond door de omkering van het verlies van spiermassa, het herstel van het gehele lichaamsvet maar voornamelijk de vetvrije massa en de verbetering van de mitochondriale functie. We laten ook zien dat de constant actieve middenrifspier het meest wordt aangetast door het roken van sigaretten en snel herstelt na het stoppen met roken. Gezien het feit dat de effecten van roken op skeletspieren traag optreden en pas later in het leven tot uiting komen, zijn deze resultaten belangrijk om rokers te motiveren om snel te stoppen met roken om op die manier, op latere termijn, spieratrofie en spierzwakte te voorkomen.

Het in stand houden en verbeteren van skeletspiermassa en plasticiteit wordt sterk aanbevolen, vooral voor mensen die lijden aan spieratrofie zoals in COPD, kanker, dystrofische spierziekten, chronische rokers en ouderen bij wie roken en een vitamine D-tekort is vastgesteld. Skeletspierhypertrofie is een normale reactie van skeletspieren op weerstandstraining en overbelasting, wat leidt tot een grotere spiermassa en dwarsdoorsnede van de vezels. Het gaat meestal gepaard met gunstige aanpassingen, zoals mitochondriale biogenese van de spier, verhoogde eiwitsynthese, verminderde proteolyse, verbeterde vaatverwijdingsvermogen en capillaire proliferatie die gepaard gaan met een verhoogd kracht en betere weerstand tegen vermoeidheidvan de spier. Sigarettenrook kan echter de hypertrofische reactie op overbelasting verminderen. Vitamine D speelt een vitale rol in de plasticiteit en regeneratie van skeletspieren. Een vitamine D-tekort komt wereldwijd voor en leidt tot skeletspierstoornissen die gelijken op de sigarettenrook geïnduceerde vezelatrofie, verlies van spiermassa en spier-mitochondriale dysfunctie. Onze tweede studie was daarom bedoeld om de impact van alleen roken, vitamine D-tekort of een combinatie van deze factoren op de hypertrofische respons van skeletspieren bij muizen te begrijpen. Onze resultaten toonden aan dat roken of vitamine D-tekort alleen de hypertrofische respons op overbelasting van de plantaris-spieren niet verminderde, maar deze hypertrofische respons werd verzwakt in de aanwezigheid van beide condities, zoals aangetoond in ons vitamine D-deficiënt rokend muismodel. Daarom verstoort een combinatie van deze risicofactoren de hypertrofische respons van de skeletspieren. Deze onderzoeksgegevens zijn daardoor relevant voor het ontwerpen en implementeren van strategieën om de spiermassa te verbeteren, vooral bij rokers en personen met een vitamine D-deficiëntie.

Onze studies rapporteren de korte termijn voordelen van het stoppen met roken, waaronder een verbeterde mitochondriale functie en spiermassa van de ledematen. Dit is met name relevant als stimulans om het stoppen met roken aan te moedigen bij gezonde rokers en personen die lijden aan spierverslechtering. We laten ook het synergetische schadelijke effect zien van roken in combinatie met een vitamine D-tekort op de hypertrofische reactie van skeletspieren op overbelasting. Dit is relevant omdat het kan helpen bij het begrijpen van de verschillen in skeletspierresponsen op trainingen en om mogelijke  interventies te verbeteren om de spiermassa te herstellen.