Сигнальные эффекты введения предшественника альфа-кетоглутарата в камбаловидной мышце крыс на фоне 7-суточной механической разгрузки

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

В условиях недостаточной активности мышц (при их функциональной разгрузке) наблюдается ряд патологических процессов, приводящих к ухудшению мышечных функций. В основе части данных процессов лежит изменение генной экспрессии, приводящее к трансформации фенотипа мышечных волокон из «медленного», обладающего преимущественно окислительным типом метаболизма и устойчивого к утомлению, в «быстрый», обладающий преимущественно гликолитическим метаболизмом и быстро утомляемый. На основании литературных данных можно предположить, что CpG-метилирование промоторных участков генов может участвовать в регуляции экспрессии генов, реализующих «медленный» или «быстрый» фенотип мышечных волокон. Снижение экспрессии ряда генов-регуляторов биогенеза митохондрий и фенотипа мышечных волокон в условиях механической разгрузки мышцы может определяться недостатком альфа-кетоглутарата (кофермента транслоказ TET, деметилирующих CpG-островки). Для проверки данной гипотезы самцы крыс линии Вистар были распределены на три группы по 8 животных: 1) C – виварный контроль с ежедневным внутрибрюшинным введением плацебо (физраствор); 2) 7HS – 7-суточное вывешивание с ежедневным внутрибрюшинным введением плацебо (физраствор); 3) 7HSD – 7-суточное вывешивание с ежедневным внутрибрюшинным введением 200 мг/кг диметил-2-кетоглутарата (предшественника альфа-кетоглутарата). По итогам анализа экспериментальных данных было обнаружено, что введение диметил-2-кетоглутарата вывешенным животным частично предотвращает наблюдаемое при 7-суточном вывешивании животных снижение уровня накопления мРНК регуляторов биогенеза митохондрий и содержания митохондриальной ДНК. Данный эффект может реализовываться через влияние препарата на CpG-метилирование, однако в группе 7HSD было также обнаружено увеличение уровня фосфорилирования AMP-активируемой протеинкиназы в сравнении с группами 7HS и С, что может объяснять эффект диметил-2-кетоглутарата на уровень накопления мРНК регуляторов биогенеза митохондрий и содержание митохондриальной ДНК на фоне вывешивания задних конечностей крыс.

Об авторах

К. А. Шарло

Институт медико-биологических проблем РАН

Email: sharlokris@gmail.com
Москва, 123007 Россия

Д. А. Сидоренко

Институт медико-биологических проблем РАН

Email: sharlokris@gmail.com
Москва, 123007 Россия

Р. О. Боков

Институт медико-биологических проблем РАН

Email: sharlokris@gmail.com
Москва, 123007 Россия

Г. В. Галкин

Институт медико-биологических проблем РАН

Email: sharlokris@gmail.com
Москва, 123007 Россия

И. Д. Льнова

Институт медико-биологических проблем РАН

Email: sharlokris@gmail.com
Москва, 123007 Россия

А. А. Кулишенко

Институт медико-биологических проблем РАН

Email: sharlokris@gmail.com
Москва, 123007 Россия

Б. С. Шенкман

Институт медико-биологических проблем РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: sharlokris@gmail.com
Москва, 123007 Россия

Список литературы

  1. Shenkman B.S. 2020. How postural muscle senses disuse. Early signs and signals. Int. J. Mol. Sci. 21 (14), 5037. https://doi.org/10.3390/ijms21145037
  2. Schiaffino S., Reggiani C. 2011. Fiber types in mammalian skeletal muscles. Physiol. Rev. 91 (4), 1447–1531. https://doi.org/10.1152/physrev.00031.2010
  3. Begue G., Raue U., Jemiolo B., Trappe S. 2017. DNA methylation assessment from human slow- and fast-twitch skeletal muscle fibers. J. Appl. Physiol. (1985) 122 (4), 952–967. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00867.2016
  4. Wen Y., Dungan C.M., Mobley C.B., Valentino T., Von Walden F., Murach K.A. 2021. Nucleus type-specific DNA methylomics reveals epigenetic "Memory" of prior adaptation in skeletal muscle. Function (Oxf) 2 (5), zqab038. https://doi.org/10.1093/function/zqab038
  5. Baar K. 2010. Epigenetic control of skeletal muscle fibre type. Acta. Physiol. (Oxf) 199 (4), 477–487. https://doi.org/10.1111/j.1748-1716.2010.02121.
  6. Tomiga Y., Ito A., Sudo M., Ando S., Eshima H., Sakai K., Nakashima S., Uehara Y., Tanaka H., Soejima H., Higaki Y. 2019. One week, but not 12 hours, of cast immobilization alters promotor DNA methylation patterns in the nNOS gene in mouse skeletal muscle. J. Physiol. 597 (21), 5145-5159. https://doi.org/10.1113/JP277019
  7. Alibegovic A.C., Sonne M.P., Hojbjerre L., Bork-Jensen J., Jacobsen S., Nilsson E., Faerch K., Hiscock N., Mortensen B., Friedrichsen M., Stallknecht B., Dela F., Vaag A. 2010. Insulin resistance induced by physical inactivity is associated with multiple transcriptional changes in skeletal muscle in young men. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 299 (5), E752–763. https://doi.org/10.1152/ajpendo.00590.2009
  8. Sharlo K.A., Vilchinskaya N.A., Tyganov S.A., Turtikova O.V., Lvova I.D., Sergeeva K.V., Rukavishnikov I.V., Shenkman B.S., Tomilovskaya E.S., Orlov O.I. 2023. 6-day Dry Immersion leads to downregulation of slow-fiber type and mitochondria-related genes expression. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 325 (6), E734–743. https://doi.org/10.1152/ajpendo.00284.2023
  9. Zhang X., Trevino M.B., Wang M., Gardell S.J., Ayala J.E., Han X., Kelly D.P., Goodpaster B.H., Vega R.B., Coen P.M. 2018. Impaired mitochondrial energetics characterize poor early recovery of muscle mass following hind limb unloading in old mice. J. Gerontol. A. Biol. Sci. Med. Sci. 73 (10), 1313–1322. https://doi.org/10.1093/gerona/gly051
  10. Hou P., Kuo C.Y., Cheng C.T., Liou J.P., Ann D.K., Chen Q. 2014. Intermediary metabolite precursor dimethyl-2-ketoglutarate stabilizes hypoxia-inducible factor-1alpha by inhibiting prolyl-4-hydroxylase PHD2. PLoS One 9 (11), e113865. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0113865
  11. Morey-Holton E., Globus R.K., Kaplansky A., Durnova G. 2005. The hindlimb unloading rat model: Literature overview, technique update and comparison with space flight data. Adv. Space. Biol. Med. 10, 7–40. https://doi.org/10.1016/s1569-2574(05)10002-1
  12. Pfaffl M.W. 2001. A new mathematical model for relative quantification in real-time RT-PCR. Nucleic Acids Res. 29 (9), e45. https://doi.org/10.1093/nar/29.9.e45
  13. Lomonosova Y.N., Turtikova O.V., Shenkman B.S. 2016. Reduced expression of MyHC slow isoform in rat soleus during unloading is accompanied by alterations of endogenous inhibitors of calcineurin/NFAT signaling pathway. J. Muscle Res. Cell Motil. 37 (1–2), 7–16. https://doi.org/10.1007/s10974-015-9428-y
  14. Shenkman B.S. 2016. From slow to fast: Hypogravity-induced remodeling of muscle fiber myosin phenotype. Acta Naturae. 8 (4), 47–59.
  15. Theilen N.T., Jeremic N., Weber G.J., Tyagi S.C. 2018. Exercise preconditioning diminishes skeletal muscle atrophy after hindlimb suspension in mice. J. Appl. Physiol. 125 (4), 999–1010. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00137.2018
  16. Cai X., Yuan Y., Liao Z., Xing K., Zhu C., Xu Y., Yu L., Wang L., Wang S., Zhu X., Gao P., Zhang Y., Jiang Q., Xu P., Shu G. 2018. alpha-Ketoglutarate prevents skeletal muscle protein degradation and muscle atrophy through PHD3/ADRB2 pathway. FASEB J. 32 (1), 488–499. https://doi.org/10.1096/fj.201700670R
  17. Canto C., Auwerx J. 2009. PGC-1alpha, SIRT1 and AMPK, an energy sensing network that controls energy expenditure. Curr. Opin. Lipidol. 20 (2), 98–105. https://doi.org/10.1097/MOL.0b013e328328d0a4
  18. Sharlo K.A., Paramonova I.I., Lvova I.D., Vilchinskaya N.A., Bugrova A.E., Shevchenko T.F., Kalamkarov G.R., Shenkman B.S. 2020. NO-Dependent mechanisms of myosin heavy chain transcription regulation in rat soleus muscle after 7-days hindlimb unloading. Front. Physiol. 11, 814. https://doi.org/10.3389/fphys.2020.00814
  19. Su Y., Wang T., Wu N., Li D., Fan X., Xu Z., Mishra S.K., Yang M. 2019. Alpha-ketoglutarate extends Drosophila lifespan by inhibiting mTOR and activating AMPK. Aging (Albany NY) 11 (12), 4183–4197. https://doi.org/10.18632/aging.102045
  20. Allen D.L., Sartorius C.A., Sycuro L.K., Leinwand L.A. 2001. Different pathways regulate expression of the skeletal myosin heavy chain genes. J. Biol. Chem. 276 (47), 43524–43533. https://doi.org/10.1074/jbc.M108017200
  21. Williamson D.L., Butler D.C., Alway S.E. 2009. AMPK inhibits myoblast differentiation through a PGC-1alpha-dependent mechanism. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 297 (2), E304–E314. https://doi.org/10.1152/ajpendo.91007.2008

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».