Skadde proteiner kan varsle muskelsykdom hos kylling

Tenk deg at du åpner en pakke kyllingbrystfilet. Fileten ser nesten sprengt ut, som en plastpose full av vann. Den er ikke farlig å spise, men er lite appetittvekkende og har dårligere kvalitet enn vanlige kyllingfileter. Det er Wooden Breast (WB), et muskelsyndrom hos kylling. Raskere voksende kyllinger har mer av WB. Både genetikk og produksjonsforhold antas å spille en rolle.

Rask vekst kan svekke muskler

Det finnes flere teorier om hvorfor noen kyllinger utvikler WB. Én peker på at kyllingene vokser så raskt at musklene får for lite oksygen. Men ingen vet sikkert hvorfor syndromet oppstår.

– Vi vil forstå hvorfor noen kyllinger rammes og andre ikke, selv om de vokser opp under de samme forholdene, sier seniorforsker Mona Pedersen i Nofima.

 Hun har ledet NFR-prosjektet Chicken Health.

Ross 308-kyllingene som ble benyttet i studien fikk samme fôr og vekstbetingelser i Kyllinghuset ved NMBU. De ble slaktet etter 36 dager, som er standard i norsk kyllingproduksjon. Erfaring viser at kyllinger som lever lengre enn dette, er mer utsatt for WB.

For å gruppere fileter med og uten WB, brukte Nofima-forskerne blant annet NIR-teknologi og mikroskopi. NIR eller nær‑infrarødt lys gjør det mulig å «se inn» i kjøttet og gir et karakteristisk spekter for WB. WB-filetene har mer bindevev, mindre muskel og lavere evne til å holde på vann. Disse ulike metodene kan også skille på graden av WB innad i WB-affekterte grupper.

Fra muskel til molekylnivå

– Vi har gjort studier helt fra muskelvev ned på celle- og molekylnivå for å forstå hvorfor WB oppstår, og undersøkt hvordan muskelstamceller fra WB-affekterte kyllinger skiller seg fra ikke WB-affekterte, sier Mona Pedersen.

Forskerne analyserte både protein og vevssnitt fra normale fileter og fileter med Wooden Breast. Proteomikkanalyser gir svar på hvilke proteiner som finnes i filetbitene. Det viser seg å være langt færre mitokondrier, cellenes små energifabrikker, og dermed lavere energiproduksjon i muskel med WB.

Vevsstudiene, også kalt histologi, viste tydelige forskjeller mellom normale fileter og WB-fileter. Da forskerne farget og undersøkte vevssnitt i mikroskop, fant de færre muskelfibre, mer bindevev og flere bindevevsceller i WB-filetene.  Dette tyder på at muskelen ikke klarer å reparere seg selv slik den skal. I stedet blir døde muskelceller erstattet av bindevev og kollagen. På fagspråket kalles dette fibrose.

Forskeren forklarer at muskelstamcellene er muskelens eget reparasjonsmannskap. Når en muskelfiber skades, skal disse cellene våkne, dele seg og bygge opp ny muskel. Hos kyllinger med Wooden Breast svikter dette. Stamcellene deler seg saktere og har lavere nivåer av viktige muskelmarkører.

Antennene svikter

Parallelt gjorde samarbeidskolleger ved NMBU genanalyser kalt RNA‑sekvensering. Disse gir et øyeblikksbilde av hvilke gener som er skrudd av og på i musklene. Flere av genene pekte mot en gruppe proteiner som kalles syndekaner.

Syndekaner er transmembranproteiner som sitter i cellemembranen, og har spesielle sukkerkjeder kalt GAG-kjeder festet til seg. De styrer hvordan celler vokser, reparerer seg og kommuniserer med miljøet rundt. De kan sammenlignes med små «antenner», og antennen med GAG-kjeder stikker ut på utsiden av cellen. Disse antennene fungerer som små hender som griper tak i vekstfaktorer og andre signalstoffer. Slik hjelper blant annet syndekan‑4-molekylet cellen å vite hvor mye den skal vokse, dele seg og reparere skade.

Neste steg var celleforsøk i laboratoriet. Da Nofima-forskerne dyrket muskelstamceller fra både fileter med og uten Wooden Breast, så de tydelige forskjeller som sammenfalt med histologien. Cellene fra WB-filetene vokste saktere og delte seg dårligere enn cellene fra normale fileter.

Samtidig oppdaget forskerne at syndekan‑4 er annerledes i WB-muskelen. Deler av proteinet på utsiden av cellen var klippet av – også kalt «shedding» eller kløyving av molekylet. Når denne kløyvingen skjer, mister cellene viktige signaler som forteller dem når de skal vokse og reparere seg.

– Kort sagt ser det ut til at når syndekan‑4 klippes i stykker, mister muskelcellene kompasset sitt. De klarer ikke å reparere skader slik de skal. Denne kløyvingen av syndekan-4 kan sees på som en markør for dannelse av fibrose i muskelen, sier Pedersen.

Små proteiner kan dempe skadene

Forskerne ville også undersøke om det er mulig å bremse denne skaden.

– Vi mener vi har funnet en viktig del av forklaringen. Hos kyllinger med Wooden Breast blir syndekan‑4 kløyvd. Da mister cellene signalene som forteller dem hvordan de skal vokse og reparere seg. Derfor undersøkte vi om vi kunne hindre at dette skjer, forteller Mona Pedersen.

Forskerne laget små biter av protein, såkalte blokkeringspeptider, som ligner ytterdelen av syndekan‑4. De fungerer som «lokkemat» for enzymene som ellers ville ha klippet i syndekan‑4‑molekylet. Når cellene får blokkeringspeptider, blir syndekan‑4 mindre klippet, og muskelcellene deler seg bedre igjen.

Funnene gir nye muligheter

Det er flere måter å bruke funnene fra denne forskningen:

• Syndekan-4-molekylet kan brukes som en biomarkør. Lykkes man med å utvikle en blodprøve som identifiserer kløyvd syndekan‑4‑molekyler, kan produsenter oppdage risiko for Wooden Breast mens kyllingen fortsatt lever, og sortere ut dyr med høy risiko.
• Kunnskapen om syndekanene kan bli et nyttig verktøy i avlsarbeidet. Dersom man finner genvarianter som påvirker hvordan syndekan‑4 uttrykkes og klippes, kan avlsselskaper velge linjer med lavere risiko for muskelsyndromet.

– Vi har først og fremst sett på hvordan og hvorfor Wooden Breast oppstår hos kylling, men mekanismene rundt syndekan‑4, bindevev og betennelse er de samme i mange typer vev. Derfor kan funnene også ha betydning for generell muskelbiologi og helse, avslutter Mona Pedersen.Her kommer brødtekst, mellomtitler og eventuelle bilder og annet.

Kontaktperson