• 제목/요약/키워드: skeletal muscle fiber type

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속단(續斷)이 중풍모델 흰쥐 비목근의 근섬유위축 및 MyoD 발현에 미치는 영향 (Effects of Dipsaci Radix on Muscle Fiber Atrophy and MyoD Expression in Gastrocnemius of MeAO Rats)

  • 한상우;류사현;심은섭;이동은;박민희;김범회;최현;정혁상;손낙원;손영주
    • 대한본초학회지
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    • 제23권2호
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    • pp.159-168
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    • 2008
  • Objectives : The present study has been undertaken to investigate the effects of Dipsaci Radix on Muscle Fiber Atrophy and MyoD Expression in Gastrocnemius of MCAO Rats Methods : In order to investigate effects of Dipsaci radix on the skeletal muscle atrophy following stroke, cerebral infarct was induced by the middle cerebral artery occlusion (MCAO) in the rats. Water extract of Dipsaci radix (184.4 mg/100 g) was treated for 4 weeks, once a day orally, after the MCAO. Effects were evaluated with muscle fiber type composition and cross-sectioned area of muscle fibers in gastrocnemius of the unaffected & affected hind limbs. And MyoD protein expression in gastrocnemius was demonstrated with immunohistochemistry and western blotting. Results : Obtained results were as follows; 1. Infarct volume was not attenuated by Dipsaci radix treatment in the MCAO rats. 2. At the affected-side hind limb of the MCAO rats, the increase of type-I fibers and the decrease of type-II fibers were induced by Dipsaci radix treatment. 3. At the affected-side hind limb of the MCAO rats, decreases of cross-sectioned areas of type-I and type-II fibers were attenuated by Dipsaci radix treatment. 4. At the affected-side hind limb of the MCAO rats, MyoD positive cells were increased by Dipsaci radix treatment. 5. At the affected-side hind limb of the MCAO rats, MyoD expressions were increased by Dipsaci radix treatment. Conclusions : These results suggest that Dipsaci radix has a protective effect against muscle atrophy, through the inhibition of the muscle cell apoptosis, following the central nervous system demage.

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Gynostemma pentaphyllum extract and Gypenoside L enhance skeletal muscle differentiation and mitochondrial metabolism by activating the PGC-1α pathway in C2C12 myotubes

  • Kim, Yoon Hee;Jung, Jae In;Jeon, Young Eun;Kim, So Mi;Oh, Tae Kyu;Lee, Jaesun;Moon, Joo Myung;Kim, Tae Young;Kim, Eun Ji
    • Nutrition Research and Practice
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    • 제16권1호
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    • pp.14-32
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    • 2022
  • BACKGROUND/OBJECTIVES: Peroxisome proliferator-activated receptor-gamma co-activator-1α (PGC-1α) has a central role in regulating muscle differentiation and mitochondrial metabolism. PGC-1α stimulates muscle growth and muscle fiber remodeling, concomitantly regulating lactate and lipid metabolism and promoting oxidative metabolism. Gynostemma pentaphyllum (Thumb.) has been widely employed as a traditional herbal medicine and possesses antioxidant, anti-obesity, anti-inflammatory, hypolipemic, hypoglycemic, and anticancer properties. We investigated whether G. pentaphyllum extract (GPE) and its active compound, gypenoside L (GL), affect muscle differentiation and mitochondrial metabolism via activation of the PGC-1α pathway in murine C2C12 myoblast cells. MATERIALS/METHODS: C2C12 cells were treated with GPE and GL, and quantitative reverse transcription polymerase chain reaction and western blot were used to analyze the mRNA and protein expression levels. Myh1 was determined using immunocytochemistry. Mitochondrial reactive oxygen species generation was measured using the 2'7'-dichlorofluorescein diacetate assay. RESULTS: GPE and GL promoted the differentiation of myoblasts into myotubes and elevated mRNA and protein expression levels of Myh1 (type IIx). GPE and GL also significantly increased the mRNA expression levels of the PGC-1α gene (Ppargc1a), lactate metabolism-regulatory genes (Esrra and Mct1), adipocyte-browning gene fibronectin type III domain-containing 5 gene (Fndc5), glycogen synthase gene (Gys), and lipid metabolism gene carnitine palmitoyltransferase 1b gene (Cpt1b). Moreover, GPE and GL induced the phosphorylation of AMP-activated protein kinase, p38, sirtuin1, and deacetylated PGC-1α. We also observed that treatment with GPE and GL significantly stimulated the expression of genes associated with the anti-oxidative stress response, such as Ucp2, Ucp3, Nrf2, and Sod2. CONCLUSIONS: The results indicated that GPE and GL enhance exercise performance by promoting myotube differentiation and mitochondrial metabolism through the upregulation of PGC-1α in C2C12 skeletal muscle.

Salvianolic acid B가 고강도 운동부하에 의한 흰쥐 골격근과 뇌조직의 Oxidative Stress에 미치는 영향 (Effects of Salvianolic Acid B Against Oxidative Stress in Skeletal Muscle and Brain Tissue following Exhaustive Exercise in Rats)

  • 이현준;강성한;권수현;김대경;김지호;문지홍;신정원;이종수;손낙원
    • 대한본초학회지
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    • 제31권5호
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    • pp.99-106
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    • 2016
  • Objectives : Salvianolic acid B (SAB) is an active ingredient in Salvia miltiorrhiza frequently used for cardiovascular and cerebrovascular diseases. The present study investigated the antioxidant effects of SAB on the skeletal muscle and the brain tissue of rats following exhaustive exercise.Methods : The rats were treated with oral administration of SAB (30 mg/kg) daily for 5 days prior to the exhaustive exercise. The exhaustive exercise was performed as swimming for 150 min with 5% body weight attached to the tail on the 5th day. The antioxidant effects of SAB was evaluated by measuring the superoxide generation in the gastrocnemius and the 4-HNE expression in the hippocampal tissue. In addition, c-Fos-expressing cells in the brain tissue was observed using immunohistochemistry.Results : Histological features and muscle fiber type composition were not different between the SAB group and the exhaustive exercise group. SAB significantly reduced the upregulation of superoxide generation in the muscle tissue. SAB significantly reduced the increase of c-Fos-expressing cells in the cerebral cortex, paraventricular thalamic nucleus, dorsomedial hypothalamic nucleus, the CA1, CA3, and DG regions of hippocampus. SAB significantly reduced the upregulation of 4-HNE expression in the CA1 and DG regions of hippocampus caused by the exhaustive exercise.Conclusions : The results suggest that SAB exerts antioxidative effect against oxidative stress in the skeletal muscle and the brain tissue following exhaustive exercise, while SAB may has an anti-stress effect on stress responses in the brain.

두충이 좌골신경손상 흰쥐의 후지 근육위축에 미치는 영향 (Effect of Eucommiae Cortex on Hind Limb Muscle Atrophy of Sciatic Nerve Transectioned Rats)

  • 조재헌;김건식;차재덕;이현삼;최현;정혁상;손낙원;손영주
    • 동의생리병리학회지
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    • 제22권6호
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    • pp.1454-1461
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    • 2008
  • In oriental medicine, it is known that Eucommiae Cortex (EC) has strengthening and rehabilitative effects on the bone-muscle dysfunction. This study aimed to evaluate the effect of EC on the skeletal muscle atrophy. The muscle atrophy was induced by unilateral transection of the sciatic nerve in Sprague-Dawley rats. EC (water-extract, 170mg/100 g body weight) was treated once a day for 12 days. In this study, the effect of EC examined the muscle weight of hind limb, cross section areas of muscle fibers, fiber type compositions, apoptosis related factors (Bax and Bcl-2). EC reduced muscle atrophy in soleus (SOL), medial gastrocnemius (MGT), extensor digitorum longus, and tibialis posterior significantly in the damaged hind limb. EC increased type-I muscle fibers and decreased type-II muscle fibers significantly in SOL of the damaged hind limb. EC enlarged cross section areas of type-I and type-II muscle fibers significantly in SOL. EC enlarged cross section areas of type-I and type-II muscle fibers significantly in. EC reduced apoptotic nuclei and atrophic muscle fibers in SOL and MGT. EC reduced Bax positive muscle nuclei in SOL and MGT. EC up-regulated Bcl-2 positive muscle fibers in SOL and MGT. These results suggest that EC has an anti-atrophic effect and anti-apoptotic effect against myonuclear apoptosis induced by the peripheral nerve damage.

Association Analysis of Myosin Heavy-chain Genes mRNA Transcription with the Corresponding Proteins Expression of Longissimus Muscle in Growing Pigs

  • Men, X.M.;Deng, B.;Tao, X.;Qi, K.K.;Xu, Zi Wei
    • Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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    • 제29권4호
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    • pp.457-463
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    • 2016
  • The goal of this work was to investigate the correlations between MyHC mRNA transcription and their corresponding protein expressions in porcine longissimus muscle (LM) during postnatal growth of pigs. Five DLY ($Duroc{\times}Landrace{\times}Yorkshire$) crossbred pigs were selected, slaughtered and sampled at postnatal 7, 30, 60, 120, and 180 days, respectively. Each muscle was subjected to quantity MyHCs protein contents through an indirect enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), to quantity myosin heavy-chains (MyHCs) mRNA abundances using real-time polymerase chain reaction. We calculated the proportion (%) of each MyHC to total of four MyHC for two levels, respectively. Moreover, the activities of several key energy metabolism enzymes were determined in LM. The result showed that mRNA transcription and protein expression of MyHC I, IIa, IIx and IIb in LM all presented some obvious changes with postnatal aging of pigs, especially at the early stage after birth, and their mRNA transcriptions were easy to be influenced than their protein expressions. The relative proportion of each MyHC mRNA was significantly positively related to that of its corresponding protein (p<0.01), and MyHC I mRNA proportion was positively correlated with creatine kinase (CK), succinate dehydrogenase (SDH), malate dehydrogenase (MDH) activities (p<0.05). These data suggested that MyHC mRNA transcription can be used to reflect MyHC expression, metabolism property and adaptive plasticity of porcine skeletal muscles, and MyHC mRNA composition could be a molecular index reflecting muscle fiber type characteristics.

어류 유래 마이오스타틴 프로도메인 단백질에 의한 시마연어(Oncorhychus masou) 성장효과 (Growth Effect of Oncorhychus masou by Recombinant Myostatin Prodomain Proteins Derived from Fish)

  • 김정환;이상범;조미진;안지영;이석근;홍성열;성기백;진형주
    • 생명과학회지
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    • 제21권8호
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    • pp.1149-1155
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    • 2011
  • 성장과 분화를 조절하는 인자인 myostatin은 포유류에서 주로 골격근에 분포하며 근육성장을 억제하는 것으로 알려져 있다. Myostatin은 포유류에서뿐만 아니라 어류에 있어서도 그 기능이 유사하며 본 연구에서는 넙치와 조피볼락 유래 재조합 myostatin 단백질을 생산하여 시마연어에 침지방법을 통해 처리하였다. 처리 결과 시마연어의 무게와 생화학 분석에서는 유의성이 나타날 정도의 증가는 없었지만 근(muscle) 조직학적 분석에서 넙치와 조피볼락 유래 재조합 myostatin prodomain에 의해 12주째에는 세포의 수가 증가하는 hyperplasia가 일어났으며 22주째에는 조피볼락 유래의 재조합 myostatin prodomain을 처리한 군에서만 hypertrophy가 일어났다. 결론적으로 어류 유래 재조합 myostatin prodomain이 시마연어 근육성장 시 hyperplasia와 hypertrophy가 순차적으로 유도되는 것으로 확인되었다.

길경에서 추출한 polygalacin D가 근원세포 분화 및 근위축에 미치는 영향 (Effects of polygalacin D extracted from Platycodon grandiflorum on myoblast differentiation and muscle atrophy)

  • 송은주;허지원;장지희 ;김언미;정윤희;김민정;김성은
    • Journal of Nutrition and Health
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    • 제56권6호
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    • pp.602-614
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    • 2023
  • 본 연구는 근생성 및 근위축 완화효능을 가진 유효소재 발굴의 필요성에 의해 polygalacin D가 근원세포 분화 및 미토콘드리아에 미치는 영향과 항암제 유도 근위축에 대한 완화효과를 각각 세포 및 동물실험을 통해 확인하고자 하였다. 그 결과, polygalacin D는 다핵을 지닌 근관세포의 수와 분화 종결인자인 MHC isoforms의 발현량을 증가시켰고 근육 내 단백질 분해 인자인 MuRF1, Smad2/3의 발현량은 유의적으로 감소시켰다. 또한 미토콘드리아 생합성 조절인자인 Pgc1α의 발현은 증가시키고 미토콘드리아 분열인자인 Drp1과 Fis1의 발현은 감소시켰다. 한편 zebrafish 동물모델을 통해 항암제 유도 근위축에 대한 개선효과를 확인한 결과, polygalacin D는 항암제에 의해 유도된 근위축과 미토콘드리아 손상을 완화시켰다. 이상의 결과들은 polygalacin D가 미토콘드리아 기능 증진을 매개로 근원세포 분화 촉진 및 근육 단백질 분해 저하 효과를 지닐 뿐만 아니라, 미토콘드리아 손상을 개선하여 항암제로 유도된 근위축에 대한 완화 효과를 나타냄을 시사한다. 따라서 본 연구를 통해 polygalacin D가 근생성 및 근위축 예방과 치료를 위한 잠재적인 유효소재로서의 가능성을 제시하였다.

지방의 종류가 다른 식이의 섭취가 하지고정 흰 쥐의 근 섬유별 근 위축과 PPAR${\delta}$ 활성에 미치는 영향 (Effects of Different Types of Dietary Fat on Muscle Atrophy According to Muscle Fiber Types and PPAR${\delta}$ Expression in Hindlimb-Immobilized Rats)

  • 이호욱;박미나;이연숙
    • Journal of Nutrition and Health
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    • 제44권5호
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    • pp.355-365
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    • 2011
  • 본 연구는 지방의 종류와 함량이 다른 식이의 섭취가 하지 고정 흰 쥐의 근육 내 화학 조성, PPAR${\delta}$ 및 관련 효소의 발현에 미치는 영향을 근육 종류에 따라 알아 보기 위해 수행되었다. 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 10일 간의 하지고정과 식이 중재에 의해 실험동물의 체중, 식이섭취량 및 혈청 지방산에는 유의적인 차이가 없었다. 2) 10일 간의 하지고정에 따라 근육 양은 하지 근육 종류에 따라, 각각 soleus 에서 약 57%, plantaris에서 약 39% 그리고 gastrocnemius에서 약 38%로 달리 감소되었다 (p < 0.01). 특히 soleus에서 가장 많은 감소 현상을 보였다. 이러한 감소 경향은 식이 지방의 종류 및 함량에 영향을 받지 않았다. 3) 10일 간의 하지고정에 따라 근육 내 조성 변화의 경우, gastrocnemius에서 분석한 근육 총 단백질량은 정상 다리(contralateral)와 비교하여 하지고정에 따라 유의적으로 감소 (CO, 41%; FO, 40%; HCO, 37%; HBT, 38%)하였다. Plantaris, gastrocnemius에서 분석한 근육 내 중성지방량의 경우에도, 정상다리와 비교하여 하지고정에 따라 plantaris(CO, 39%; FO, 27%; HCO, 38%; HBT, 35%)와 gastrocnemius(CO, 38%; FO, 34%; HCO, 33%; HBT, 34%) 모두에서 유의적으로 감소하였다. 그러나, 근 단백질량과 중성지방량의 감소 현상은 모두 식이군 간의 차이는 나타나지 않았다. 4) PPAR${\delta}$ 단백질은 하지고정에 의해 plantaris에서는 유의적으로 증가 (p < 0.05)하였고, gastrocnemius, soleus에서는 증가하는 경향을 나타내었다. PPAR${\delta}$ 단백질과는 반대로 PPAR${\delta}$ mRNA는 하지고정에 의해 plantaris에서는 유의적으로 감소 하였고, soleus에서는 FO군만 PPAR${\delta}$ mRNA 발현 양이 유의적으로 감소하였다. PPAR${\alpha}$의 경우 하지고정에 따라 두 근육에서 모두 영향을 받지 않았다. mCPT1 mRNA는 하지고정에 따라 soleus와 plantaris 모두에서 변화가 없었지만, PDK4 mRNA는 하지고정에 따라 plantaris에서 유의적으로 감소하였고, 반대로 soleus에서는 유의적으로 증가하였다. 5) PPAR${\delta}$ 단백질은 세 근육의 FO군에서 모두 크게 증가하는 경향을 보였지만, 식이에 따른 유의적인 차이를 보이지는 않았다. PPAR${\delta}$ mRNA의 경우, plantaris의 CO군과 비교해 FO군에서 mRNA 발현이 유의적으로 낮은 수준이었고, 다른 군에서는 유의적인 차이가 없었다. Soleus의 PPAR${\delta}$ mRNA는 CO군과 비교해 FO, HCO 그리고 HBT군 모두에서 발현 양이 유의적으로 낮은 수준을 보였다. 반면, PPAR${\alpha}$의 mRNA 발현은 두 근육에서 모두 식이에 의한 영향을 받지 않았다. mCPT1 mRNA 발현의 경우, plantaris에서는 CO군과 비교해 FO군에서 발현 양이 유의적으로 낮은 수준을 보였지만, 고지방 식이 군에서는 유의적인 차이가 없었다. 반대로, soleus에서는 CO군과 비교해 FO군에서 발현이 유의적으로 높은 수준을 보였지만, 고지방 식이 군에서는 CO군과 비교해 유의적인 차이는 없었다. PDK4 mRNA의 경우, plantaris에서는 CO군과 비교해 FO군의 mRNA 발현 양이 유의적으로 높은 수준을 보였다. 고지방 식이 군에서는 CO군과 비교해 발현 양의 유의적인 차이가 없었다. 한편, soleus에서는 FO군에서 발현이 낮은 경향을 보였을 뿐, 식이에 따른 mRNA 발현에는 모든 군에서 유의적인 차이가 없었다. 본 연구에서는 10일간의 하지고정에 의해서 모든 근육에서 유의적인 근 위축이 유발되었고, 이에 따라 근육 양의 감소와 함께 근육 총 단백질의 유의적인 감소가 나타났다. 하지만 근육 총 단백질과 중성지방의 유의적인 감소에도 불구하고, 하지고정에 의한 근육 내 중성지방 축적은 일어나지 않았다. 이는 하지고정에 의해 모든 근육에서 증가된 PPAR${\delta}$ 단백질이 하지고정 초기에 근육 내 중성지방의 축적을 억제했을 것으로 사료된다. 결론적으로, 하지고정에 따른 근 위축에 의해 근육 내 지질대사를 조절하는 PPAR${\delta}$의 mRNA 발현은 감소하였지만, ${\omega}$-3 PUFA를 함유한 어유 식이는 PPAR${\delta}$ 단백질 및 관련 효소의 발현 수준과 활성에 근 섬유별특성에 따라 긍정적인 영향을 줌으로써 근육 내 지질축적을 비롯한 근위축의 경감에 도움을 줄 수 있다는 가능성을 제시하였다.