АНТИОКСИДАНТ Mito-TEMPO ЧАСТИЧНО ПРЕДОТВРАЩАЕТ АТРОФИЮ КАМБАЛОВИДНОЙ МЫШЦЫ КРЫСЫ ПОСЛЕ 7 СУТОК ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ РАЗГРУЗКИ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Функциональная разгрузка скелетных мышц наблюдается во время космического полета, длительного постельного режима или иммобилизации конечности. При этом развивается атрофия скелетных мышц — серьезное последствие для здоровья и ощутимое снижение качества жизни. Кроме того, во время функциональной разгрузки наблюдается дисфункция митохондрий и повышается выброс митохондриями активных форм кислорода (АФК). Известно, что некоторые антиоксиданты способны уменьшать проявление атрофии во время функциональной разгрузки. Мы предположили, что специфический для митохондрий антиоксидант Mito-TEMPO заблокирует накопление митохондриальных АФК, предотвратит рост экспрессии мРНК убиквитинлитаз и снижение анаболических параметров во время 7-суточной функциональной разгрузки, что в совокупности может уменьшить степень атрофии. В нашем исследовании у животных, получавших Mito-TEMPO, во время 7-суточного вывешивания задних конечностей частично предотвращалось уменьшение площади поперечного сечения мышечных волокон m. soleus, рост экспрессии мРНК MuRF-1 и Atrogin, а также снижение содержания рРНК. Кроме того, Mito-TEMPO предотвратил АФК.-зависимое окисление тропомиозина во время 7-суточного вывешивания m. soleus. Таким образом, накопление митохондриальных АФК в камбаловидной мышце во время 7-суточной функциональной разгрузки влияет как на синтез, так и на распад белка, что отражается в уменьшении площади поперечного сечения мышечных волокон в камбаловидной мышце крысы.

Об авторах

Д. А. Сидоренко

Институт медико-биологических проблем РАН

Email: darya.si.00@mail.ru
Москва, Россия

И. Д. Львова

Институт медико-биологических проблем РАН

Москва, Россия

Б. С. Шенкман

Институт медико-биологических проблем РАН

Москва, Россия

К. А. Шарло

Институт медико-биологических проблем РАН

Москва, Россия

Список литературы

  1. Morey-Holton E.R., Globus R.K. 2002. Hindlimb unloading rodent model: technical aspects. J. Appl. Physiol. (1985). 92, 1367–1377. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00969.2001
  2. Ильин Е.А., Новиков В.Е. 1980. Стенд для моделирования физиологических эффектов невесомости в лабораторных условиях. Косм. биол. мед. 14, 79–80.
  3. Tyganov S.A., Mochalova E.P., Belova S.P., Sharlo K.A., Rozhkov S.V., Vilchinskaya N.A., Paramonova I.I., Mirzoev T.M., Shenkman B.S. 2019. Effects of plantar mechanical stimulation on anabolic and catabolic signaling in rat postural muscle under short-term simulated gravitational unloading. Front Physiol. 10, 1252. https://doi.org/10.3389/fphys.2019.01252
  4. Rozhkov S.V., Sharlo K.A., Mirzoev T.M., Shenkman B.S. 2021. Temporal changes in the markers of ribosome biogenesis in rat soleus muscle under simulated microgravity. Acta Astronaut. 186, 252–258. https://doi.org/10.3390/ijms2305275
  5. Ferrando A.A., Lane H.W., Stuart C.A., Davis-Street J., Wolfe R.R. 1996. Prolonged bed rest decreases skeletal muscle and whole body protein synthesis. Am. J. Physiol. 270, E627–E633. https://doi.org/10.1152/ajpendo.1996.270.4.E627.
  6. Mirzoev T.M., Shenkman B.S., Ushakov I.B., Ogneva I.V. 2012. Desmin and α-actinin-2 content in rat soleus muscle in the dynamics of gravitational unloading and subsequent reloading. Dokl. Biochem. Biophys. 444, 144–146. https://doi.org/10.1134/S1607672912030052
  7. Ogneva I.V. 2010. Transversal stiffness of fibers and desmin content in leg muscles of rats under gravitational unloading of various durations. J. Appl. Physiol. 109, 1702–1709. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00793.2010
  8. Ferreira R., Vitorino R., Neuparth M.J., Appell H.J., Duarte J.A., Amado F. 2009. Proteolysis activation and proteome alterations in murine skeletal muscle submitted to 1 week of hindlimb suspension. Eur. J. Appl. Physiol. 107, 553–563. https://doi.org/10.1007/s00421-009-1151-1
  9. Baehr L.M., West D.W.D., Marshall A.G., Marcotte G.R., Baar K., Bodine S.C. 2017. Muscle-specific and age-related changes in protein synthesis and protein degradation in response to hindlimb unloading in rats. J. Appl. Physiol (1985). 122, 1336–1350. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00703.2016
  10. Trevino M.B., Zhang X., Standley R.A., Wang M., Han X., Reis F.C.G., Periasamy M., Yu G., Kelly D.P., Goodpaster B.H., Vega R.B., Coen P.M. 2019. Loss of mitochondrial energetics is associated with poor recovery of muscle function but not mass following disuse atrophy. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 317, E899–E910. https://doi.org/10.1152/ajpendo.00161.2019
  11. Appell H.J., Duarte J.A.R., Soares J.M.C. 1997. Supplementation of vitamin E may attenuate skeletal muscle immobilization atrophy. Int. J. Sports Med. 18, 157–160. https://doi.org/10.1055/s-2007-972612
  12. Min K., Smuder A.J., Kwon O.S., Kawazis A.N., Szeto H.H., Powers S.K. 2011. Mitochondrial-targeted antioxidants protect skeletal muscle against immobilization-induced muscle atrophy. J. Appl. Physiol. 111, 1459–1466. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00591.2011
  13. Lechado i Terradas A., Vitadello M., Traini L., Namuduri A.V., Gastaldello S., Gorza L. 2018. Sarcolemmal loss of active nNOS (Nos1) is an oxidative stress-dependent, early event driving disuse atrophy. J. Pathol. 246, 433–446. https://doi.org/10.1002/path.5149
  14. Pfaffl M.W. 2001. A new mathematical model for relative quantification in real-time RT-PCR. Nucleic Acids Res. 29, E45. https://doi.org/10.1093/nar/29.9.e45
  15. Templeton G.H., Sweeney H.L., Timson B.F., Padalino M., Dudenhoeffer G.A. 1988. Changes in fiber composition of soleus muscle during rat hindlimb suspension. J. Appl. Physiol. (1985). 65, 1191–1195. https://doi.org/10.1152/jappl.1988.65.3.1191
  16. Thomason D.B., Booth F.W. 1990. Atrophy of the soleus muscle by hindlimb unweighting. J. Appl. Physiol. (1985). 68, 1–12. https://doi.org/10.1152/jappl.1990.68.1.1
  17. Vitadello M., Germinario E., Ravara B., Libera L.D., Danieli-Betto D., Gorza L. 2014. Curcumin counteracts loss of force and atrophy of hindlimb unloaded rat soleus by hampering neuronal nitric oxide synthase untethering from sarcolemma. J. Physiol. 592, 2637–2652. https://doi.org/10.1113/jphysiol.2013.268672
  18. Bodine S.C., Latres E., Baumhueter S., Lai V.K., Nunez L., Clarke B.A., Poueymirou W.T., Panaro F.J., Na E., Dharmarajan K. et al. 2001. Identification of ubiquitin ligases required for skeletal Muscle Atrophy. Science. 294, 1704–1708. https://doi.org/10.1126/science.1065874
  19. Stitt T.N., Drujan D., Clarke B.A., Panaro F., Timofeyva Y., Kline W.O., Gonzalez M., Yancopoulos G.D., Glass D.J. 2004. The IGF-1/PI3K/Akt pathway prevents expression of muscle atrophy-induced ubiquitin ligases by inhibiting FOXO transcription factors. Mol. Cell. 14, 395–403. https://doi.org/10.1016/s1097-2765(04)00211-4
  20. Millward D.J., Garlick P.J., James W.P.T., Nnanyelugo D.O., Ryatt J.S. 1973. Relationship between protein synthesis and RNA content in skeletal muscle. Nature. 241, 204–205. https://doi.org/10.1038/241204a0
  21. Kimball S.R., Jefferson L.S. 2010. Control of translation initiation through integration of signals generated by hormones, nutrients, and exercise. J. Biol. Chem. 285, 29027. https://doi.org/10.1074/jbc.R110.137208
  22. von Walden F., Liu C., Aurigemma N., Nader G.A. 2016. mTOR signaling regulates myotube hypertrophy by modulating protein synthesis, rDNA transcription, and chromatin remodeling. Am. J. Physiol. Cell Physiol. 311, C663–C672. https://doi.org/10.1152/ajpcell.00144.2016

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).