Glucose incorporation into glycogen molecules of hypertrophied slow and fast twitch muscles in vitro

$^{14}C$-glucose 이용한 시험관 실험에서 비후 골격근의 glycogen 합성능

This investigation was undertaken to clarify the in vitro effect of the various stimulations, such as exercise(E), insulin(I), direct electrical stimulation(EST) and the combinations of the above, on the glucose incorporation into glycogen molecules (glycogen synthesis) of the normal slow(soleus) and fast twitch(plantaris) muscles, and the different responses of slow and fast twitch muscles to persistent overloads causing compensatory muscle hypertrophy. In resting state, slow twitch muscle has greater capacity for glycogen synthesis than fast twitch muscle, and responses of different muscle to various stimuli were differ as follows : In slow twitch muscle, the glycogen synthesis was increased by insulin, and electrical stimulation but not increased by exercise ; exercise increased insulin sensitivity and the effect of electrical stimulation. Whereas the glycogen synthesis in fast twitch muscle was increased only by the stimuli combined with E and EST, and E, I, and EST. As the result of removal of synergistic muscle, both muscles were hypertropied, and the degree of hypertrophy in response to persistent overload was higher in fast twitch muscle(182%) than slow twitch muscle(151%). In hypertrophied muscles, glycogen synthesis of soleus in any groups was lower than that of the control, but similar in plantaris. In conclusions, there were marked heterogeneity in defferent muscle fiber in the effects of exercise and insulin addition and electrical stimulation on muscle glycogen synthesis, and fast twitch muscle may be adapted more easily to that kind of persistent overload than slow twitch muscle.

Slow twitch soleus와 fast twitch plantaris근의 운동, insulin, 전기자극에 대한 반응을 시험관 내에서 $^{14}C$-glucose를 이용한 glycogen합성능으로 비교하고 협력근 절제 4주후에 유도한 대상성비후근의 glycogen의 합성능을 같은 방법으로 평가하여 지속적인 과부하에 따른 각 근섬유의 반응을 비교하고자 한 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 대조군의 soleus에서는 glycogen으로 incorporation되는 glucose양으로 볼때 운동에 의한 증가는 없었으나 insulin, 전기자극 등의 인자에 의해서는 증가하였으며 운동이 이들 인자들과 합쳐 졌을때는 이들의 작용을 증폭 시켰다. 그러나 plantaris에서는 운동과 전기자극을 합한 군과 모든자극을 함께 가한 군에서만 유의한 증가를 보여서 insulin이나 glucose대사의 관점에서 볼때 soleus가 훨씬 활동적임을 알 수 있었다. 협력근 절제로 인한 4주간의 과부하로 인한 비후군의 glycogen합성능은 soleus에서 대조군의 그것과 양상은 비슷하였으나 그 절대 량에서 크게 못미쳤으며 plantaris에서는 대조군과 매우 유사한 반응을 나타내었다. 이와같은 결과로 볼때 협력근 절제 4주후에 여러 효소의 활동도가 안정상태에 이른다는 여러 보고에 기초하면 지속적인 과부하에 대한 각 근섬유의 반응양상이 차이가 나서 fast twitch근의 근활동이 더 향상되는 것으로 사료된다.