The aim of this study was to optimize staining procedures for muscle fiber typing efficiently and rapidly in bovine and porcine skeletal muscles, such as longissimus thoracis, psoas major, semimembranosus, and semitendinosus muscles. The commercially available monoclonal anti-myosin heavy chain (MHC) antibodies and fluorescent dye-conjugated secondary antibodies were applied to immunofluorescence histology. Two different procedures, such as cocktail and serial staining, were adopted to immunofluorescence analysis. In bovine muscles, three pure types (I, IIA, and IIX) and one hybrid type, IIA+IIX, were identified by the cocktail procedure with a combination of BA-F8, SC-71, BF-35, and 6H1 anti-MHC antibodies. Porcine muscle fibers were typed into four pure types (I, IIA, IIX, and IIB) and two hybrid types (IIA+IIX and IIX+IIB) by a serial procedure with a combination of BA-F8, SC-71, BF-35, and BF-F3. Unlike for bovine muscle, the cocktail procedure was not recommended in porcine muscle fiber typing because of the abnormal reactivity of SC-71 antibody under cocktail procedure. Within the four antibodies, combinations of two or more anti-MHC antibodies allowed us to distinguish pure fiber types or all fiber types including hybrid types. Application of other secondary antibodies conjugated with different fluorescent dyes allowed us to get improved image resolution that clearly distinguished hybrid fibers. Muscle fiber characteristics differed depending on species and muscle types.
Park, Su Hyun;Kim, Young Hwa;Lee, Hyun Jeong;Baek, Youl Chang;Kim, Min Seok;Jeong, Jin Young;Oh, Young Kyun;Park, Sung Kwon
Korean Journal of Agricultural Science
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v.44
no.4
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pp.586-594
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2017
Mitochondrial activity affects skeletal muscle energy metabolism and phenotype. To address whether mitochondrial activity can modulate muscle phenotype in vitro, protein expression of myosin heavy chain (MyHC) in C2C12 muscle cell lines was investigated after treated with antimycin A, an inhibitor of oxidative phosphorylation in mitochondria. Fully differentiated C2C12 myotubes were administrated with different concentration of antimycin A including 0, 100, 200, 500, 700, and 1000 ng/mL. After 72 h treatment, myosin heavy chain isoform expression and related enzyme activity (lactate dehydrogenase; LDH and creatine kinase) were analyzed. Administration of antimycin A changed expression of MyHC in C2C12 myotubes showing a shift from slow to fast twitching muscle type. Protein expression of MyHC type 2b (fast twitching muscle type) was decreased (P < 0.05) by antimycin A treatment (500, 700, and 1000 ng/mL) when compared with control group. Administration of antimycin A (1000 ng/mL), however, decreased (P < 0.05) MyHC type I (slow twitching muscle type). Interestingly, LDH activity was increased (P < 0.05) by antimycin A treatment. Results from our current study proposed a possibility that skeletal muscle phenotype, including MyHC and LDH activity, can be shifted from slow to fast twitching type by inhibiting the mitochondrial activity in C2C12 myotubes.
Park, Jeong-Woong;Lee, Jeong Hyo;Kim, Seo Woo;Han, Ji Seon;Kang, Kyung Soo;Kim, Sung-Jo;Park, Tae Sub
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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v.31
no.9
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pp.1507-1515
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2018
Objective: In the poultry industry, the most important economic traits are meat quality and carcass yield. Thus, many studies were conducted to investigate the regulatory pathways during muscle differentiation. To gain insight of muscle differentiation mechanism during growth period, we identified and validated calcium-related genes which were highly expressed during muscle differentiation through mRNA sequencing analysis. Methods: We conducted next-generation-sequencing (NGS) analysis of mRNA from undifferentiated QM7 cells and differentiated QM7 cells (day 1 to day 3 of differentiation periods). Subsequently, we obtained calcium related genes related to muscle differentiation process and examined the expression patterns by quantitative reverse-transcription polymerase chain reaction (qRT-PCR). Results: Through RNA sequencing analysis, we found that the transcription levels of six genes (troponin C1, slow skeletal and cardiac type [TNNC1], myosin light chain 1 [MYL1], MYL3, phospholamban [PLN], caveolin 3 [CAV3], and calsequestrin 2 [CASQ2]) particularly related to calcium regulation were gradually increased according to days of myotube differentiation. Subsequently, we validated the expression patterns of calcium-related genes in quail myoblasts. These results indicated that TNNC1, MYL1, MYL3, PLN, CAV3, CASQ2 responded to differentiation and growth performance in quail muscle. Conclusion: These results indicated that calcium regulation might play a critical role in muscle differentiation. Thus, these findings suggest that further studies would be warranted to investigate the role of calcium ion in muscle differentiation and could provide a useful biomarker for muscle differentiation and growth.
[Purpose] This study aimed to investigate the effects of branched-chain amino acid (BCAA) supplement on delayed onset muscle soreness (DOMS) by analyzing the maximum muscle strength and indicators of muscle damage. [Methods] Twelve men with majors in physical education were assigned to the BCAA group and placebo group in a double-blinded design, and repeated measurements were conducted. DOMS was induced with an isokinetic exercise. Following BCAA administration, the changes in the knee extension peak torque, flexion peak torque, aspartate aminotransferase (AST), creatine kinase (CK), and lactate dehydrogenase (LDH) concentrations were analyzed. The maximum knee muscle strength was measured at the baseline (pre-D0) following BCAA administration for 5 days before exercise (-D5, -4D, -3D, -2D, -1D). In contrast, the post-treatment measurements (D3) were recorded after BCAA administration for 3 days (post-D0, D1, D2). Blood samples were obtained before (pre-D0), immediately after (post-D0), 24 h (D1), 48 h (D2), and 72 h (D3) after the exercise to analyze the indicators of muscle strength. BCAA was administered twice daily for 8 days (5 days and 3 days before inducing DOMS and during the experimental period, respectively). [Results] There was no difference in the flexion peak torque between the groups. However, the BCAA group showed a significantly higher extension peak torque at D3 (second isokinetic exercise), compared to the placebo group (p<.05). There was no difference in AST changes between the groups. Nonetheless, the CK and LDH were significantly reduced in the BCAA group, compared to the placebo group. There was no correlation between the extension peak torque and flexion peak torque. However, the CK and LDH increased proportionately in DOMS. Moreover, their concentrations significantly increased with a decreasing peak torque (p<.01). [Conclusion] An exercise-induced DOMS results in a decrease in the peak torque and a proportional increase in the CK and LDH concentrations. Moreover, the administration of BCAA inhibits the reduction of the extension peak torque and elevation of CK and LDH concentrations. Therefore, BCAA might be administered as a supplement to maintain the muscle strength and prevent muscle damage during vigorous exercises that may induce DOMS in sports settings.
Objective: The purpose of the present study is to investigate the effect of a muscle activity by applying the complex exercise method of sling in accordance with the provision of various vibration intensities for paraplegia-spinal cord injury. Method: The subjects of the study were 15 men in their 40s and 50s with lower limb disabilities and low potential risk, who were randomly divided into a sling exercise group (SG n=4), a sling with low frequency vibration group (SLVG n=4), a sling with mid-frequency vibration group (SMVG n=4), and a sling with high frequency group (SHVG n=4) in accordance with the provision of slings and vibration stimuli. The vibratory intensity provided was divided into low frequency (30 Hz), mid-frequency (50 Hz), and high frequency (70 Hz). The anterior deltoid (AD), the posterior deltoid (PD), the pectoralis major (PM), the upper trapezius (UT), the latissimus dorsi (LD), and the multifidus (MF) were measured to compare and analyze muscle activity. Results: The closed kinetic chain (CKC) exercise to the shoulder joint showed higher muscle activity in most muscles for the SMVG, and statistically significant differences in the anterior deltoid (AD), the pectoralis major (PM), and the multifidus (MF) in particular. Conclusion: The intermediate frequency (50 Hz) string vibration was the effective vibration stimuli for Closed kinetic chain (CKC) exercises.
The breeding value of marbling score in skeletal muscle is an important factor for evaluating beef quality. In the present study, we investigated proteins associated with the breeding value of the marbling score for bovine sirloin to select potential biomarkers to improve meat quality through comparative proteomic analysis. Proteins isolated from muscle were separated by two-dimensional gel electrophoresis. After analyzing images of the stained gel, seven protein spots for the high marbling score group were identified corresponding to changes in expression that were at least two-fold compared to the low marbling score group. Four spots with increased intensities in the high marbling score group were identified as phosphoglycerate kinase 1, triosephophate isomerase, acidic ribosomal phosphoprotein PO, and capping protein (actin filament) Z-line alpha 2. Spots with decreased intensities in the high marbling score group compared to the low score group were identified as 14-3-3 epsilon, carbonic anhydrase II, and myosin light chain 1. Expression of myosin light chain 1 and carbonic anhydrase 2 was confirmed by Western blotting. Taken together, these data could help improve the economic performance of cattle and provide useful information about the underlying the function of bovine skeletal muscle.
Purpose: This study aimed to determine the effects of open kinetic chain exercise (OKCE) and closed kinetic chain exercise (CKCE) using knee reposition sensing on balance, strength, and knee joint reposition sense (JPS) in chronic stroke patients. Methods: Twenty-nine hemiplegic patients participated in this study. Participants were randomly divided into 3 groups, CKCE, OKCE, and controls, with 9, 10, and 10 participants, respectively. The CKCE group completed CKCE using knee reposition sensing, whereas the OKCE group completed OKCE using knee reposition sensing. The control group completed conventional physical therapy. Results: Significant differences between the CKCE and OKCE groups were apparent for all outcomes except the functional reaching test. The CKCE group displayed significant improvements in knee JPS versus the OKCE and control groups (p<0.01). The OKCE group displayed significant improvements in knee extensor muscle strength versus the CKCE and control groups (p<0.05). The CKCE and OKCE groups displayed significantly improvements in static balance versus the control group (p<0.05). Conclusion: CKCE and OKCE improved balance, strength, and knee JPS. Additionally, CKCE might provide a more useful intervention benefit than OKCE for increasing knee JPS, a weight-bearing task. OKCE was sufficient to improve the knee extensor muscle strength.
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.
Objective: Autophagy is a bulk degradation system for intracellular proteins which contributes to skeletal muscle homeostasis, according to previous studies in humans and rodents. However, there is a lack of information on the physiological role of autophagy in the skeletal muscle of meat animals. This study was planned as a pilot study to investigate changes in expression of two major autophagy-related genes, microtubule-associated protein 1 light chain $3{\beta}$ (MAP1LC3B) and autophagy related 7 (ATG7) in fattening beef cattle, and to compare them with skeletal muscle growth. Methods: Six castrated Japanese Black cattle (initial body weight: $503{\pm}20kg$) were enrolled in this study and fattened for 7 months. Three skeletal muscles, M. longissimus, M. gluteus medius, and M. semimembranosus, were collected by needle biopsy three times during the observation period, and mRNA levels of MAP1LC3B and ATG7 were determined by quantitative reverse-transcription polymerase chain reaction. The expression levels of genes associated with the ubiquitin-proteasome system, another proteolytic mechanism, were also analyzed for comparison with autophagy-related genes. In addition, ultrasonic scanning was repeatedly performed to measure M. longissimus area as an index of muscle growth. Results: Our results showed that both MAP1LC3B and ATG7 expression increased over the observation period in all three skeletal muscles. Interestingly, the increase in expression of these two genes in M. longissimus was highly correlated with ultrasonic M. longissimus area and body weight. On the other hand, the expression of genes associated with the ubiquitin-proteasome system was unchanged during the same period. Conclusion: These findings suggest that autophagy plays an important role in the growth of skeletal muscle of fattening beef cattle and imply that autophagic activity affects meat productivity.
Oxidized LDL (oxLDL) performs critical roles in atherosclerosis by inducing macrophage foam cell formation and promoting inflammation. There have been reports showing that oxLDL modulates macrophage cytoskeletal functions for oxLDL uptake and trapping, however, the precise mechanism has not been clearly elucidated. Our study examined the effect of oxLDL on non-muscle myosin heavy chain IIA (MHC-IIA) in macrophages. We demonstrated that oxLDL induces phosphorylation of MHC-IIA (Ser1917) in peritoneal macrophages from wild-type mice and THP-1, a human monocytic cell line, but not in macrophages deficient for CD36, a scavenger receptor for oxLDL. Protein kinase C (PKC) inhibitor-treated macrophages did not undergo the oxLDL-induced MHC-IIA phosphorylation. Our immunoprecipitation revealed that oxLDL increased physical association between PKC and MHC-IIA, supporting the role of PKC in this process. We conclude that oxLDL via CD36 induces PKC-mediated MHC-IIA (Ser1917) phosphorylation and this may affect oxLDL-induced functions of macrophages involved in atherosclerosis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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