Ji-Soo Jeong;Jeong-Won Kim;Jin-Hwa Kim;Chang-Yeop Kim;Je-Won Ko;Tae-Won Kim
Journal of Ginseng Research
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제48권1호
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pp.52-58
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2024
Background: Skeletal muscle denervation leads to motor neuron degeneration, which in turn reduces muscle fiber volumes. Recent studies have revealed that apoptosis plays a role in regulating denervation-associated pathologic muscle wasting. Korean red ginseng (KRG) has various biological activities and is currently widely consumed as a medicinal product worldwide. Among them, ginseng has protective effects against muscle atrophy in in vivo and in vitro. However, the effects of KRG on denervation-induced muscle damage have not been fully elucidated. Methods: We induced skeletal muscle atrophy in mice by dissecting the sciatic nerves, administered KRG, and then analyzed the muscles. KRG was administered to the mice once daily for 3 weeks at 100 and 400 mg/kg/day doses after operation. Results: KRG treatment significantly increased skeletal muscle weight and tibialis anterior (TA) muscle fiber volume in injured areas and reduced histological alterations in TA muscle. In addition, KRG treatment reduced denervation-induced apoptotic changes in TA muscle. KRG attenuated p53/Bax/cytochrome c/Caspase 3 signaling induced by nerve injury in a dose-dependent manner. Also, KRG decreases protein kinase B/mammalian target of rapamycin pathway, reducing restorative myogenesis. Conclusion: Thus, KRG has potential protective role against denervation-induced muscle atrophy. The effect of KRG treatment was accompanied by reduced levels of mitochondria-associated apoptosis.
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.
Muscle atrophy, characterized by a reduced number and size of myofibers, occurs due to immobilization, aging, and several chronic diseases. Leonurus japonicus, belonging to the Labiatae family, is widely used as a traditional medicine in Korea, China, and Japan. Previous studies have reported that L. japonicus has various physiological activities, such as anti-bacteria, anti-cancer, and liver protection. Leonurine, which is a major bioactive in L. japonicas, is known to possess biological effects including anti-inflammation, anti-fibrosis, anti-angiogenesis, and anti-diabetes. However, the preventive effects of L. japonicas and leonurine on muscle have not been reported. The current study aimed to determine the inhibitory effects of standardized L. japonicus extract (LJE) and leonurine on muscle atrophy by clarifying their underlying molecular mechanisms in tumor necrosis factor-alpha (TNF-α)-stimulated L6 myotubes. LJE and leonurine stimulated the phosphatidylinositol 3-kinase/Akt pathway that was reduced by TNF-α treatment. LJE and leonurine not only increased the mammalian target of rapamycin pathway for protein anabolism but also decreased the mRNA expression of E3 ubiquitin ligases by blocking the translocation of Forkhead box O, which is closely linked with proteolysis. Additionally, LJE and leonurine alleviated inflammatory responses by downregulating TNF-α and interleukin-6 mRNA expression and reducing the protein expression of nuclear factor-kappa B, a major transcriptional factor of proinflammatory cytokines. Collectively, LJE and leonurine have potential as therapeutic candidates for inhibiting the development of skeletal muscle atrophy by activating the PI3K/Akt pathway and reducing inflammatory responses.
Objectives : Skeletal muscle atrophy occurs in response to a variety of conditions. The unloading to muscle occurs clinically in limb immobilization, bed rest, spinal cord injury and peripheral nerve damage, resulting in significant loss of muscle mass and force production. Muscle disuse is accompanied by an increase in apoptotic signaling, which mediates some of the responses to unloading in the muscle. In this study we tested the hypothesis that Daeyeoung-jeon extract would improve muscle recovery after reloading following disuse. Method : Twenty young male Sprague-Dawley rats were used for the studies. The hindlimb immobilization was performed with casting tape to keep the left ankle joint in a fully extended position. No intervention was performed on the right leg and used as intact region. The Rats in Daeyeoung-jeon treated group (DYJ) were orally administrated Daeyeoung-jeon water extract, and rats of Control group were given with saline only. After 2 weeks of immobilization, all animals were sacrificed, and the whole gastrocnemius muscles were dissected from both legs. The morphology of right and left gastrocnemius muscles in both DYJ and Control groups were assessed by hematoxylin and eosin staining. Moreover, to investigate the immobilization-induced muscular apoptosis, the immunohistochemical analysis of Bax and Bcl-2 was carried out. Results : Daeyeoung-jeon represented the significant protective effects against the reductions of the left gastrocnemius muscles weight and average cross section area to compared with Control group. The treatment with Daeyeoung-jeon extract significantly reduced the immunoreactivity of BAX and increased the immunoreactivity of Bcl-2 in gastrocnemius muscle compared with Control group. Conclusion : Daeyeoung-jeon has protective effects against immobilization-induced muscle atrophy by regulating the activities of apoptosis-associated BAX/Bcl-2 proteins in gastrocnemius muscle.
Sarcopenia is defined as loss of muscle mass and strength due to aging. Recent studies show that sarcopenia may improve via the gut-muscle axis, suggesting that gut health may affect muscle phenotypes. In this study, we aimed to investigate the ability of Lactobacillus rhamnosus JY02 as a probiotic strain isolated from kimchi to alleviate sarcopenia. L. rhamnosus JY02-conditioned medium (CM) reduced dexamethasone (DEX)-induced myotube diameter atrophy and expression of muscle degradation markers (MuRF1 and atrogin-1) in C2C12 cells. The amelioration of sarcopenia was investigated by measuring body composition (lean mass), hand grip strength, myofibril size (using histological analysis), and mRNA and protein expression of muscle-related factors in a DEX-induced mouse model. The results of these analyses showed that L. rhamnosus JY02 supplementation promoted the production of muscle-enhancement markers (MHC Iβ, MHC IIα, and Myo-D) and reduced both the production of muscle degradation markers and the symptoms of muscle atrophy (loss of lean mass and muscle strength). We also found decreased levels of pro-inflammatory cytokines (IL-6, IFN- γ) and increased levels of anti-inflammatory cytokines (IL-10) in the serum of DEX+JY02-administered mice compared to those in DEX-treated mice. Overall, these results suggest that L. rhamnosus JY02 is a potent probiotic supplement that prevents sarcopenia by suppressing muscle atrophy.
Purpose : In this study we tested the hypothesis that eucommia ulmoides (EU) extract would improve disuse-induced muscle atrophy following hindlimb immobilization. Method : The hindlimb immobilization was performed with casting tape to keep the left ankle joint in a fully extended position. The rats in EU treated group were orally administrated with eucommia ulmoides water extract. After 2 weeks of immobilization, all animals were sacrificed, and the whole gastrocnemius muscles were dissected from both legs. The morphology of right and left gastrocnemius muscles in both EU and control groups were assessed by hematoxylin and eosin staining. Results : Eucommia ulmoides extract represented the significant protective effects against the reductions of the gastrocnemius muscles weight and average cross section area to compared with Control group. Conclusion : Eucommia ulmoides has protective effects against immobilization induced muscle atrophy.
A 19-year-old male patient presented with facial hemi-atrophy with unilateral spasms of the masseter and temporalis muscles. Ultrasound therapy and Transcutaneous Electric Nerve Stimulation therapy, known as combination therapy, were given on alternate days for 2 weeks. At the end of 2 weeks of combination therapy the patient reported a drastic reduction in the number of episodes of muscle spasm. The visual analog scale score for tenderness of the masseter and temporalis was also markedly reduced. No one has previously used combination therapy for the treatment of facial hemi-atrophy with hemi-facial spasms. The encouraging results of the combination therapy has prompted us to document this study.
A progressive hemifacial atrophy is characterized by progressive atrophy of subcutaneous fat and rarely muscle and bone. Its contour follows the underlying muscle. Unilateral involvement is common. The treatment goal has been focused on the augmentation of the soft tissue. Many materials such as implants, collagen, fat graft, fat injection, dermal fat graft, filler and vascualized autogenous graft have been used. Although these materials have been used, the best treatment hasn't been achived. In severe cases underlying soft tissue, muscle and bone may be atrophied and massive soft tissue graft, implant and orthognathic surgery must be used. The author used the dermal-fat tissue for the pupose of soft tissue augmentation. We can get the massive soft tissue by the dermolipectomy procedure through the mini-abdominoplsty. The facial augmentation was done by augmentation of the dermal-fat tissue. The progressive hemifacial atrophy is hard to treat by only one procedure and many modalites must be considered.
Objectives : This study is to effect of improving muscle atrophy through water extract on the solid-phase fermentation extraction with Phellinus linteus of discarded Schisandra chinensis in an atorvastatin-induced atrophy C2C12 cell. Methods : C2C12 myoblast were differentiated into myotube by 2% horse serum medium for 6 days, and then treated solid-phase fermentation(S-P) extract at different concentrations for 24h. To investigate the effect of S-P extract on the induction of muscle atrophy and expression of atrophy-related genes and apoptosis in differentiated C2C12 myotubes using a GSH, ROS, real-time PCR, western blots analysis. Results : As a result of treatment with atorvastatin at concentrations of 5, 10, and 20 uM on the 6th day of differentiation in C2C12 myotube cells, it was confirmed that the cell morphology was damaged in a concentration-dependent manner, and the length and thickness of the myotube also decreased in a concentration-dependent manner. Treatment with S-P extract (50, 100 and 200 ㎍/㎖) increased of GSH and inhibited ROS in the atorvastatin-induced muscle atrophy cell model at a concentration that did not induce toxicity. In addition, it was confirmed that it has an effect on muscle reduction by inhibiting apoptosis of muscle cells as well as being involved in protein production and degradation of muscle cells. Conclusions : Atorvastatin-induced atrophy C2C12 cell, S-P extract activates related to differentiation/generation and proteolysis, and inhibits cell death of atrophy in C2C12 cell. Based on this, it is necessary to prove its effectiveness through animal models and human application test, but it is considered to be discarded Schisandra chinensis can present the potential for development as a recycling industrial material.
Background: This study aimed to investigate the protective effects of Zanthoxylum bungeanum Maxim pharmacopuncture on disuse muscle atrophy in the gastrocnemius muscle of rats. Methods: Thirty male 250 g Sprague-Dawley rats were distributed randomly into 3 groups. The left hindlimb immobilization was performed with casting tape for 2 weeks, and no treatment was given to the right hindlimb. Rats received pharmacopuncture and were injected daily on the BL57 with either 2 mL of Zanthoxylum bungeanum Maxim aqueous extract (ZM-W group), 1 mL pharmacopuncture of Zanthoxylum bungeanum Maxim ethanol extract (ZM-E group), or 2 mL normal saline (control group). After 2 weeks of immobilization, the weight of the whole gastrocnemius muscle was measured, and the morphology of both the left and the right gastrocnemius muscles were assessed by Hematoxylin and Eosin staining. To investigate the immobilization-induced muscular apoptosis, the immunohistochemical analysis of BAX and Bcl-2 was carried out. Results: ZM-W and ZM-E significantly inhibited the reduction in weight of the left gastrocnemius muscle, the reduction in the left myofibrils, and the cross-sectional area of gastrocnemius, as compared with the control. Moreover, the ZM-W and ZM-E groups showed significantly reduced immunoreactivity for BAX, and increased immunoreactivity of Bcl-2 in left gastrocnemius muscle compared with the control group. Conclusion: These results suggest that Zanthoxylum bungeanum Maxim pharmacopuncture has protective effects against immobilization-induced muscle atrophy by regulating the activity of apoptosis-associated BAX / Bcl-2 proteins in the gastrocnemius muscle.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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