اثر بدون بار کردن مکانیکی اندام تحتانی بر بیان ژن‌های MST1 و آتروژین1 عضلات نعلی و کف‌پایی موش‌های صحرایی ویستار

Abdolreza Kazemi 1,2 0000-0003-1082-6335
1- دانشیار فیزیولوژی ورزشی، گروه علوم ورزشی، دانشکده ادبیات و علوم انسانی، دانشگاه ولی عصر (عج) ، رفسنجان، ایران.
2- مرکز تحقیقات علوم اعصاب، پژوهشکده نوروفارماکولوژی،دانشگاه علوم پزشکی کرمان، کرمان، ایران.

چکیده


مقدمه: کیناز شبه Ste20 پستانداران  (The mammalian Ste20-like kinase) با فعال کردن لیگاز مسیر یوبی کوئیتینی آتروژین1 در آتروفی عصبی درگیر میباشد. از این رو، هدف از پژوهش حاضر بررسی بیان mRNA ژنهای MST1 و آتروژین1 و مقایسه آنها در عضلات نعلی و کف پایی در موشهای صحرایی قرار گرفته شده در حالت تعلیق اندام تحتانی بود.

مواد و روش‌ها: در این پژوهش 10 سر موش صحرایی نژاد ویستار با میانگین سنی 6-4 ماه به طور تصادفی در دو گروه تعلیق اندام تحتانی و کنترل قرار گرفتند (5 سر موش صحرایی در هر گروه). نمونههای گروه تعلیق به مدت 14 روز به روش آویزان کردن از دم نگهداری شدند و نمونههای گروه کنترل در این مدت زندگی عادی را سپری میکردند. پس از 14 روز موشها تشریح شده و عضلات نعلی و کف پایی آنها جمعآوری شد و پس از وزن کردن عضله در نیتروژن مایع نگهداری شدند. سپس میزان بیان mRNA ژنهای MST1 و آتروژین1 در دو عضله اندازهگیری شد.

نتایج: نتایج پژوهش حاضر نشان داد که پس از 14 روز تعلیق اندام تحتانی وزن نسبی هر دو عضله نعلی و کف پایی کاهش یافته بود ولی این کاهش در کف پایی معنیدار نبود. علاوه بر این بیان mRNA  ژن MST1 (021/0=P) افزایش معنیدار و آتروژین1 (056/0=P) در عضله نعلی افزایش یافت. همچنین، هر دو MST1 (071/0=P) و آتروژین1 (33/0=P) افزایش غیر معنیداری را در عضله کف پایی نشان دادند. مقایسه بیان mRNA  ژنها در دو عضله نشان داد که بیان mRNA MST1 در نعلی بیشتر از عضله کف پایی بود ولی افزایش بیشتری در mRNA آتروژین1 در عضله کف پایی نسبت به نعلی نشان داده شد.

نتیجه‌گیری: با توجه به نتایج پژوهش حاضر میتوان اظهار داشت که MST1 میتواند یکی از اهداف اصلی کنترل آتروفی در شرایط بدون بار شدن مکانیکی همانند بستری شدن و سفرهای فضایی در نظر گرفته شود. هر چند که اهداف پایین دست MST1 در دو عضله میتواند متفاوت باشد.


واژه های کلیدی


بدون بار کردن مکانیکی، توده عضلانی، MST1، آتروژین1

تمام متن:

PDF

مراجع


Tidball JG. Mechanical signal transduction in skeletal muscle growth and adaptation. J Appl Physiol 2005;98(5):1900-8. doi:10.1152/japplphysiol.01178.2004

Andersson DC, Betzenhauser MJ, Reiken S, Meli AC, Umanskaya A, Xie W, et al. Ryanodine receptor oxidation causes intracellular calcium leak and muscle weakness in aging. Cell Metab 2011;14(2):196-207. doi:10.1016/j.cmet.2011.05.014

Hulmi JJ, Silvennoinen M, Lehti M, Kivelä R, Kainulainen H. Altered Redd1, myostatin, and Akt/Mtor/Foxo/Mapk signaling in streptozotocin-induced diabetic muscle atrophy. Am J Physiol Endocrinol Metab 2012;302(3):E307-15. doi:10.1152/ajpendo.00398.2011

Rodriguez J, Vernus B, Chelh I, Cassar-Malek I, Gabillard JC, Hadj Sassi A. Myostatin and the skeletal muscle atrophy and hypertrophy signaling pathways. Cell Mol Life Sci 2014;71(22):4361-71. doi:10.1007/s00018-014-1689-x

Giger JM, Bodell PW, Zeng M, Baldwin KM, Haddad F. Rapid muscle atrophy response to unloading: pretranslational processes involving MHC and actin. J Appl Physiol 2009;107(4):1204-12. doi:10.1152/japplphysiol.00344.2009

Adams GR, Caiozzo VJ, Baldwin KM. Skeletal muscle unweighting: spaceflight and ground-based models. J Appl Physiol 2003;95(6):2185-201. doi:10.1152/japplphysiol.00346.2003

Fitts RH, Riley DR, Widrick JJ. Physiology of a microgravity environment invited review: microgravity and skeletal muscle. J Appl Physiol 2000;89(2):823-39. doi:10.1152/jappl.2000.89.2.823

Bodine SC, Stitt TN, Gonzalez M, Kline WO, Stover GL, Bauerlein R, et al. Akt/mTOR pathway is a crucial regulator of skeletal muscle hypertrophy and can prevent muscle atrophy in vivo. Nat Cell Biol 2001;3(11):1014-9. doi:10.1038/ncb1101-1014

Cohen S, Brault JJ, Gygi SP, Glass DJ, Valenzuela DM, Gartner C, et al. During muscle atrophy, thick, but not thin, filament components are degraded by MuRF1-dependent ubiquitylation. The Journal of Cell Biology 2009;185(6):1083-1095. doi:10.1083/jcb.200901052

Gomes MD, Lecker SH, Jagoe RT, Navon A, Goldberg AL. Atrogin-1, a muscle-specific F-box protein highly expressed during muscle atrophy. Proc Natl Acad Sci U S A 2001;98(25):14440-5. doi:10.1073/pnas.251541198

Bodine SC, Latres E, Baumhueter S, Lai VK, Nunez L, Clarke BA, et al. Identification of ubiquitin ligases required for skeletal muscle atrophy. Science 2001;294(5547):1704-8. doi:10.1126/science.1065874

Sandri M, Sandri C, Gilbert A, Skurk C, Calabria E, Picard A, et al. Foxo transcription factors induce the atrophy-related ubiquitin ligase atrogin-1 and cause skeletal muscle atrophy. Cell 2004;117(3):399-412.

Zhao J, Brault JJ, Schild A, Cao P, Sandri M, Schiaffino S, et al. FoxO3 coordinately activates protein degradation by the autophagic/lysosomal and proteasomal pathways in atrophying muscle cells. Cell Metab 2007;6(6):472-83. doi:10.1016/j.cmet.2007.11.004

Mammucari C, Milan G, Romanello V, Masiero E, Rudolf R, Del Piccolo P, et al. FoxO3 controls autophagy in skeletal muscle in vivo. Cell Metab 2007;6(6):458-71. doi:10.1016/j.cmet.2007.11.001

Carvalho RF1, Castan EP, Coelho CA, Lopes FS, Almeida FL, Michelin A, et al. Heart failure increases atrogin-1 and MuRF1 gene expression in skeletal muscle with fiber type-specific atrophy. J Mol Histol 2010;41(1):81-7. doi:10.1007/s10735-010-9262-x

Reed SA, Senf SM, Cornwell EW, Kandarian SC, Judge AR. Inhibition of IkappaB kinase alpha (IKKα) or IKKbeta (IKKβ) plus forkhead box O (Foxo) abolishes skeletal muscle atrophy. Biochem Biophys Res Commun 2011;405(3):491-6. doi:10.1016/j.bbrc.2011.01.059

Fanzani A, Conraads VM, Penna F, Martinet W. Molecular and cellular mechanisms of skeletal muscle atrophy: an update. J Cachexia Sarcopenia Muscle 2012;3(3):163-79. doi:10.1007/s13539-012-0074-6

Chopard A, Hillock S, Jasmin BJ. Molecular events and signalling pathways involved in skeletal muscle disuse-induced atrophy and the impact of countermeasures. J Cell Mol Med 2009;13(9B):3032-50. doi:10.1111/j.1582-4934.2009.00864.x

Graves JD, Draves KE, Gotoh Y, Krebs EG, Clark EA. Both phosphorylation and caspase-mediated cleavage contribute to regulation of the Ste20-like protein kinase Mst1 during CD95/Fas-induced apoptosis. J Biol Chem 2001;276(18):14909-15. doi:10.1074/jbc.M010905200

Zhao B, Li L, Guan KL. Hippo signaling at a glance. J Cell Sci 2010;123(Pt 23):4001-6. doi:10.1242/jcs.069070

Watt KI, Judson R, Medlow P, Reid K, Kurth TB, Burniston JG. Yap is a novel regulator of C2C12 myogenesis. Biochem Biophys Res Commun 2010;393(4):619-24. doi:10.1016/j.bbrc.2010.02.034

You B, Yan G, Zhang Z, Yan L, Li J, Ge Q. Phosphorylation of cardiac troponin I by mammalian sterile 20-like kinase 1. Biochem J 2009;418(1):93-101. doi:10.1042/BJ20081340

Wei B, Dui W, Liu D, Xing Y, Yuan Z, Ji G. MST1, a key player, in enhancing fast skeletal muscle atrophy. BMC Biol 2013;11:12. doi:10.1186/1741-7007-11-12

Deschenes MR, Maresh CM, Crivello JF, Armstrong LE, Kraemer WJ, Covault J. The effects of exercise training of different intensities on neuromuscular junction morphology. J Neurocytol 1993;22(8):603-15.

Martin TP, Edgerton VR, Grindeland RE. Influence of spaceflight on rat skeletal muscle. J Appl Physiol 1988;65(5):2318-25. doi:10.1152/jappl.1988.65.5.2318

Edgerton VR, Zhou MY, Ohira Y, Klitgaard H, Jiang B, Bell G, et al. Human fiber size and enzymatic properties after 5 and 11 days of spaceflight. J Appl Physiol 1995;78(5):1733-9. doi:10.1152/jappl.1995.78.5.1733

Zhang BT, Yeung SS, Liu Y, Wang HH, Wan YM, Ling SK, et al. The effects of low frequency electrical stimulation on satellite cell activity in rat skeletal muscle during hindlimb suspension. BMC cell biol 2010;11:87. doi:10.1186/1471-2121-11-87

Reed SA Sandesara PB, Senf SM, Judge AR. Inhibition of FoxO transcriptional activity prevents muscle fiber atrophy during cachexia and induces hypertrophy. FASEB J 2012;26(3):987-1000. doi:10.1096/fj.11-189977

Gomes MD, Lecker SH, Jagoe RT, Navon A, Goldberg AL. Atrogin-1, a muscle-specific F-box protein highly expressed during muscle atrophy. Proc Natl Acad Sci U S A 2001;98(25):14440-5. doi:10.1073/pnas.251541198

Hanson AM, Kittilson JD, Martin LE, Sheridan MA. Environmental estrogens inhibit growth of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) by modulating the growth hormone-insulin-like growth factor system. Gen Comp Endocrinol 2014;196:130-8. doi:10.1016/j.ygcen.2013.11.013

Zhang P, Chen X, Fan M. Signaling mechanisms involved in disuse muscle atrophy. Med Hypotheses 2007;69(2):310-21. doi:10.1016/j.mehy.2006.11.043

Lehtinen MK, Yuan Z, Boag PR, Yang Y, Villén J, Becker EB, et al. A conserved MST-FOXO signaling pathway mediates oxidative-stress responses and extends life span. Cell 2006;125(5):987-1001. doi:10.1016/j.cell.2006.03.046

Lin Y, Khokhlatchev A, Figeys D, Avruch J. Death-associated protein 4 binds MST1 and augments MST1-induced apoptosis. J Biol Chem 2002;277(50):47991-8001. doi:10.1074/jbc.M202630200

Ohira Y, Nomura T, Kawano F, Sato Y, Ishihara A, Nonaka I. Effects of nine weeks of unloading on neuromuscular activities in adult rats. J Gravit Physiol 2002;9(2):49-59.

Ohira Y, Kawano F, Wang XD, Sudoh M, Iwashita Y, Majima HJ, et al. Irreversible morphological changes in leg bone following chronic gravitational unloading of growing rats. Life Sci 2006;79(7):686-94. doi:10.1016/j.lfs.2006.02.022




DOI: 10.22100/jkh.v13i3.2004

Smiley face
محتویات مجله دانش و تندرستي در علوم پایه پزشکی تحت پوشش قوانین حق نشر و تکثیر بین المللی (CC-BY-NC) است. طبق این مجوز همه استفاده کنندگان اجازه مطالعه، کپی و توزیع مطالب مجله برای مقاصد غیر تجاری منوط به ارجاع به کار دارند.
©این سایت با استفاده از ojs ایجاد شده است. انتشار مطالب سایت با ذکر منبع بلامانع است.