Gyeong Do Park;So Young Eun;Yoon-Hee Cheon;Chong Hyuk Chung;Chang Hoon Lee;Myeung Su Lee;Ju-Young Kim
대한의생명과학회지
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제29권1호
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pp.26-33
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2023
Ziziphus jujuba Mill. (ZJM), a traditional folk medicine and functional food in South Korea and China, has been reported to having pharmacological activities against anti-cancer, anti-oxidative, and anti-obesity. However, the effect of ZJM related to myoblast differentiation has not been known. In this study, we investigated the effects and mechanism of ZJM on myogenic differentiation of C2C12 cells. ZJM promotes myogenic differentiation and elevates the formation of multinucleated myotube compared to the control group. ZJM significantly increased the mRNA and protein expression of MyHC1, myogenin and MyoD in dose- and time-dependent manner. Interestingly, ZJM significantly inhibited the mRNA and protein expression of protein degradation markers, atrogin-1 and MuRF-1, in dose- and time-dependent manner. Taken together, our data suggest that ZJM is a potential functional candidate for muscle growth and strength by promoting myogenic differentiation.
[Purpose] Sarcopenia is considered one of the major causes of disability in the elderly population and is highly associated with aging. Exercise is an essential strategy for improving muscle health while aging and involves multiple metabolic and transcriptional adaptations. Although the beneficial effects of exercise modalities on skeletal muscle structure and function in aging are well recognized, the exact cellular and molecular mechanisms underlying the influence of exercise have not been fully elucidated. [Methods] We summarize the biochemical pathways involved in the progression and pathogenesis of sarcopenia and describe the beneficial effects of exercise training on the relevant signaling pathways associated with sarcopenia. [Results] This study briefly introduces current knowledge on the signaling pathways involved in the development of sarcopenia, effects of aerobic exercise on mitochondria-related parameters and mitochondrial function, and role of resistance exercise in the regulation of muscle protein synthesis against sarcopenia. [Conclusion] This review suggested that the beneficial effects of exercise are still under-explored, and accelerated research will help develop better modalities for the prevention, management, and treatment of sarcopenia.
Many studies on poultry have been conducted in the poultry industry to improve their important economic traits, such as egg production, meat quality, and carcass yield. Environmental changes affect the poultry's economic traits, including muscle growth. The purpose of this study is to investigate the mechanisms by which simvastatin causes muscle injury in quail muscle cells. Following treatment with various doses of simvastatin, LD50 in the quail myoblast cells was determined using a cell viability test; cell death was caused by apoptosis and/or necrosis. Thereafter, the expression patterns of the atrophy marker genes were examined via quantitative reverse-transcription polymerase chain reaction (qRT-PCR). The results showed that the transcriptional levels of the muscle atrophy marker genes (Atrogin-1, TRIM63) and the upstream genes in their signaling cascade were increased by simvastatin treatment. This indicated that simvastatin induced myogenic cell death and muscle injury via protein degradation through muscle atrophy signaling. Further studies should focus on identifying the mechanism by which simvastatin induces the protein degradation signaling pathway in quail muscle..
Objectives : Glucoraphanin is one of the well-known natural glucosinolates found in cruciferous plants. In the present study, we investigated the effects and molecular mechanism of glucoraphanin in dexamethasone-induced skeletal muscle atrophy in vitro model. Methods : The cytotoxic effects of glucoraphanin on C2C12 myoblasts or myotubes were evaluated by MTT assay. The glucoraphanin was evaluated effects in dexamethasone-induced skeletal muscle atrophy in C2C12 myotubes using a real-time PCR, western blots analysis, and immunofluorescence staining of myosin heavy chain. Result : Glucoraphanin had no cytotoxicity on both C2C12 myoblasts or myotubes. Dexamethasone markedly induced muscle atrophy by up-regulating muscle-specific ubiquitin E3 ligase markers, atrogin-1 and MuRF1, and down-regulating MyoD, a myogenic regulatory factor whereas co-treatment of glucoraphanin and dexamethasone dose-dependently inhibited it. Furthermore, decreased expressions of p-Akt, p-FOXO1, and p-FOXO3a induced by dexamethasone were reversed by co-treatment with glucoraphanin and dexamethasone. In addition, dexamethasone obviously reduced myotube diameters, while co-treatment of glucoraphanin and dexamethasone increased those to a similar level as control. Conclusions : These results show that glucoraphanin suppresses dexamethasone-induced muscle atrophy in C2C12 myotubes through activation of Akt/FOXO signaling pathway.
Objectives : This study was conducted to evaluate the anti-atrophic effect of polycan in dexamethasone-induced skeletal muscle atrophy in vitro model. Methods : C2C12 myoblast were differentiated into myotube by 2% horese serum medium for 6 days, and then treated polycan extract at different concentrations for 24h. The effect of dexamethasone on the induction of muscle atrophy and expression of atrophy-related genes in differentiated C2C12 myotubes using a GSH, ROS, real-time PCR, western blots analysis. Results : The results showed that Treatment with polycan (100 and 200 ㎍/㎖) noncytotoxic levels on both myoblast and myotube. Polycan decreased the ROS level overproduced with dexamethasone and improved the depletion of GSH level. Dexamethasone showed a decrease in myotube diameter, which was associated with up-regulation muscle-specific ubiquitin ligases markers, such as atrogin-1, FoxO3, myostatin and muscle RING finger-1 (MuRF1), and down-regulation of myogenin, MEF2, Myogenic regulatory factor 5, 6 and MyoD. The results showed that polycan treatment significantly dose-dependently inhibited it. Furthermore, decreased expressions of PI3K/Akt signal pathway by dexamethasone were reversed by treatment with polycan. Conclusions : Thus, polycan suppresses dexamethasone induced muscle atrophy in C2C12 myotube in vitro model through activation of PI3K/Akt pathway and protective effect of improve skeletal muscle function.
Objectives : In this study, it was investigated the effects of solid-phase fermentation extraction with Phellinus linteus of discarded Schisandra chinensis extract (PS) and its action mechanism on dexamethasone-induced muscle atrophy in mice. Methods : In mice, muscle atrophy model was induced by dexamethasone (5 mg/kg, I.p) once daily for 2 weeks and with PS extract administration (100 and 300 mg/kg, p.o.) as treatment groups. The changes in body weights, grip strength, Treadmill test, muscle weights, and the expression of atrophy-related genes were measured in muscle atrophy mice. The histological changes of gastrocnemius tissues were also observed by H&E staining with measurement of myofiber size. Results : The administration of PS extract increased significantly body weights, grip strength, treadmill test and muscle weights in muscle atrophy mice. PS extract administration increased significantly the area of myofibers and inhibited structural damages of muscle and increased significantly the expression of myogenin and decreased significantly the expression of MuRF1, Atrogin1 and phosphorylation of AMPK and PGC1α in muscle tissues of muscle atrophy mice. Conclusions : These results indicate that PS extract has a improvement effects on muscle atrophy with stimulation of myogenic differentiation and inhibition of mRNA degradation that could be related with the activation of AMPK and PGC1α signaling pathways in muscle. This suggests that PS extract can apply to treat muscle atrophy in clinics.
Hee-Jeong Lee;Dongwook Kim;Kyoungtag Do;Chang-Beom Yang;Seong-Won Jeon;Aera Jang
한국축산식품학회지
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제44권1호
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pp.132-145
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2024
Sarcopenia, the age-related muscle atrophy, is a serious concern as it is associated with frailty, reduced physical functions, and increased mortality risk. Protein supplementation is essential for preserving muscle mass, and horse meat can be an excellent source of proteins. Since sarcopenia occurs under conditions of oxidative stress, this study aimed to investigate the potential anti-muscle atrophy effect of horse meat hydrolysate using C2C12 cells. A horse meat hydrolysate less than 3 kDa (A4<3kDa) significantly increased the viability of C2C12 myoblasts against H2O2-induced cytotoxicity. Exposure of C2C12 myoblasts to lipopolysaccharide led to an elevation of cellular reactive oxygen species levels and mRNA expression of proinflammatory cytokines, including tumor necrosis factor-α and interleukin 6, and these effects were attenuated by A4<3kDa treatment. Additionally, A4<3kDa activated protein synthesis-related proteins through the protein kinase B/mechanistic target of rapamycin pathway, while decreasing the expression of activity and degradation-related proteins, such as Forkhead box O3, muscle RING finger protein-1, and Atrogin-1 in dexamethasone-treated C2C12 myotubes. Therefore, the natural material A4<3kDa has the potential of protecting against muscle atrophy, while further in vivo study is needed.
노화, 상해, 유전병 및 산화 스트레스와 같은 다양한 원인으로 인해 근육 위축을 유발한다. 그 동안의 연구에 의하면 열처리 사균체 엔테로코커스 패칼리스(EF-2001)는 항알레르기, 항염증 및 항종양 효과를 보였다. 그러나 항산화 및 항근위축에 대한 효과는 잘 알려져 있지 않고 있다. 본 연구에서는 EF-2001이 근육 위축에 미치는 영향을 연구 하였다. 산화 스트레스에 의한 EF-2001의 세포손상 보호 효과를 확인하기 위해 C2C12 근섬유 아세포는 H2O2로 처리되어, 산화 스트레스를 유도하여 세포 손상을 유발하였다. 그러나 EF-2001 처리로 인해 근세포 손상이 감소됨을 확인 하였다. 우리는 산화스트레스에 의한 EF-2001의 근세포손상의 감소 효과에 대한 메커니즘을 확인하였다. EF-2001는 산화스트레스로 유도된 근세포내의 HSP70 및 SOD1 단백질의 발현을 감소시켰다. 또한, 근세포내에 Atrogin-1/MAFbx 및 MuRF1의 mRNA 수준은 산화 스트레스 조건 하에서 증가하였으나, EF-2001에 의해 감소하였다. 더나아가 근감소를 유도한 좌골신경 절제 모델동물을 통한 근육량을 확인하기 위해 마이크로 CT를 활용해 2차원과 3차원으로 분석하였다. 근육량은 좌골 신경 절제 후에 감소하였고, EF-2001의 경구 투여에 의해 근육량이 회복되었다. 본 결과는 열처리 사균체 엔테로코커스 패칼리스인 EF-2001이 노인들에게 자주 발생하는 근감소증의 예방 및 개선할 수 있는 기능성 식품으로 다양한 분야에서 유용하게 활용 될 수 있음을 시사한다.
AMPK는 세포 내 에너지 균형을 조절하는 조절자 및 에너지 센서이며, 특히 골격근에서는 muscle-specific ubiquitin ligases의 조절을 통한 근육 단백질 분해를 증가시키는 것으로 알려져 있다. 한편 상엽은 다양한 약리학적 효능을 가지는 전통약재 중 하나이지만 근위축과 관련된 효능에 대해서는 거의 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 C2C12 myotubes에서 AMPK 활성제인 AICAR가 유발하는 근위축 및 관련 유전자의 발현과 함께 상엽 에탄올 추출물(ethanol extracts of Mori Folium, EEMF)이 유발하는 근위축 억제 효능에 대해서 조사하였다. 먼저 C2C12 myoblasts에 AICAR를 처리하였을 경우 AMPK 활성화가 유발되었으며, 하위 단계에 있는 FoxO3a의 발현 증가와 함께 muscle-specific ubiquitin ligases인 MAFbx/atrogin-1 및 MuRF1의 발현 증가와 muscle-specific transcription factors인 MyoD 및 myogenin의 발현 감소가 유발되었다. 또한 분화가 유발된 C2C12 myotubes에 세포독성이 없는 조건의 AICAR를 처리하였을 경우 근위축이 유발되었으며, EEMF는 AMPK 불활성화 및 FoxO3a 발현 억제를 유발함으로서 AICAR 처리에 의한 근위축을 억제하는 것으로 나타났다. 본 연구 결과에서 AICAR에 의한 AMPK 활성화가 근위축을 유발한다는 것을 알 수 있었으며, EEMF는 AMPK signaling pathway를 통하여 AICAR에 의한 근위축을 억제한다는 것을 알 수 있었다.
Kim, Jae Cheol;Kang, Yun Seok;Noh, Eun Bi;Seo, Baek Woon;Seo, Dae Yun;Park, Gi Duck;Kim, Sang Hyun
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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제22권4호
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pp.427-436
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2018
The objective of this study was to analyze the concurrent treatment effects of ursolic acid (UA) and low-intensity treadmill exercise and to confirm the effectiveness of UA as an exercise mimetic to safely improve muscle atrophy-related diseases using Sprague-Dawley (SD) rats with skeletal muscle atrophy. Significant muscle atrophy was induced in male SD rats through hind limb immobilization using casting for 10 days. The muscle atrophy-induced SD rats were group into four: SED, sedentary; UA, daily intraperitoneal UA injection, 5 mg/kg; EX, low-intensity (10-12 m/min, $0^{\circ}$ grade) treadmill exercise; and UEX, daily intraperitoneal UA injection, 5 mg/kg, and low-intensity (10-12 m/min, $0^{\circ}$ grade) treadmill exercise. After 8 weeks of treatment, endurance capacity was analyzed using a treadmill, and tissues were extracted for analysis of visceral fat mass, body weight, muscle mass, expression of muscle atrophy- and hypertrophy-related genes, and endurance capacity. Although the effects of body weight gain control, muscle mass increase, and endurance capacity improvement were inadequate in the UA group, significant results were confirmed in the UEX group. The UEX group had significantly reduced body weight and visceral fat, significantly improved mass of tibialis anterior and gastrocnemius muscles, and significantly decreased atrophy-related gene expression of MuRF1 and atrogin-1, but did not have significant change in hypertrophy-related gene expression of Akt and mTOR. The endurance capacity was significantly improved in the EX and UEX groups. These data suggest that concurrent treatment with low-intensity exercise and UA is effective for atrophy-related physical dysfunctions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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