PURPOSE: This study was to investigate the Glycolysis mediated sarcoplasmic reticulum (SR) $Ca^{2+}$ signal regulates mitochondria $Ca^{2+}$ during skeletal muscle contraction by using glycolysis inhibitor. METHODS: To examine the effect of Glycolysis inhibitor on SR and mitochondria $Ca^{2+}$ content, we used skeletal muscle fiber from gastrocnemius muscle. 2-deoxy glucose and 3-bromo pyruvate used as glycolysis inhibitor, it applied to electrically stimulated muscle contraction experiment. Intracellular $Ca^{2+}$ content, SR, mitochondria $Ca^{2+}$ level and mitochondria membrane potential (MMP) was detected by confocal microscope. Mitochondrial energy metabolism related enzyme, citric acid synthase activity also examined for mitochondrial function during the muscle contraction. RESULTS: Treatment of 2-DG and 3BP decreased the muscle contraction induced SR $Ca^{2+}$ increase however the mitochondria $Ca^{2+}$ level was increased by treatment of inhibitors and showed and overloading as compared with the control group. Glycolysis inhibitor and thapsigargin treatment showed a significant decrease in MPP of skeletal muscle cells compared to the control group. CS activity significantly decreased after pretreatment of glycolysis inhibitor during skeletal muscle contraction. These results suggest that regulation of mitochondrial $Ca^{2+}$ levels by glycolysis is an important factor in mitochondrial energy production during skeletal muscle contraction CONCLUSIONS: These results suggest that mitochondria $Ca^{2+}$ level can be regulated by SR $Ca^{2+}$ level and glycolytic regulation of intraocular $Ca^{2+}$ signal play pivotal role in regulation of mitochondria energy metabolism during the muscle contraction.
Fiber type-specific programs controlled by the transcription factor MEF2 dictate muscle functionality. Here, we show that HDAC4, a potent MEF2 inhibitor, is predominantly localized to the nuclei in fast/glycolytic fibers in contrast to the sarcoplasm in slow/oxidative fibers. The cytoplasmic localization is associated with HDAC4 hyper-phosphorylation in slow/oxidative-fibers. Genetic reprogramming of fast/glycolytic fibers to oxidative fibers by active CaMKII or calcineurin leads to increased HDAC4 phosphorylation, HDAC4 nuclear export, and an increase in markers associated with oxidative fibers. Indeed, HDAC4 represses the MEF2-dependent, PGC-$1{\alpha}$-mediated oxidative metabolic gene program. Thus differential phosphorylation and localization of HDAC4 contributes to establishing fiber type-specific transcriptional programs.
The present study was designed to examine effect of long term weight-training on aging atrophy in the rat skeletal muscle. Male rats of 8, 15, and 24 month old were used. Each age groups included control and weight-training for 5 months by using body press apparatus. The histo- and cytochemical, ultrastructural and stereological changes in aging skeletal muscles of the rat were observed in the present study. During the training period the body weight and muscular weight in all groups except the rectus femoris and the gastrocnemius in young age groups remained constant, but muscular weights were increased in the rectus femoris and the gastrocnemius muscles in young age groups. In trained rat, the volume density of muscle fiber type IIA and IIB were increased, but those of type IIC was decreased. Type I remained constant in 8 and 15 month old age groups, but reduced in the tibialis anterior and the gastrocnemius muscles in the 24 month old groups. Some histotological and ultrastructural changes associated with age were found: numerical increase of cytiplasmic vacuoles, lysosomes, lipofuscins, and irregularity of myofibrils. At 24 month old groups some unusual formation of contraction band and muscle splitting were observed. After weight-training, ultrastructural degenerative changes occured in the type I muscle fiber, such as splitting of muscle fiber, disorganization of myofilaments, swelling of mitochondria, accumulation of many lipid droplets, appearance of many lysosomes and residual bodies and necrotic fibers, in the old age groups. But, in the type II muscle fibers hypertrophy of muscle fiber appeared without any noticible damage as the type I. The activities of $Mg^{++}$ -ATPase decreased with age and this enzyme activities in the trained rat were significantly decreased with age. Activities of the acid phosphatase were increased with age and significantly in the trained rat. In stereological analysis, volume density of the myofibrils and the tubular system were increased, on the other hand there mitochondrial capacity was decreased. These experimental results suggested that old rats are not susceptible to be affected by weight-training as young rats, and that physical capacity of the rats must be considered when old rats are exercised for training.
Park, Su Hyun;Kim, Young Hwa;Lee, Hyun Jeong;Baek, Youl Chang;Kim, Min Seok;Jeong, Jin Young;Oh, Young Kyun;Park, Sung Kwon
농업과학연구
/
제44권4호
/
pp.586-594
/
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.
The aim of this study was to investigate the histochemical parameters of muscle fibers, and to estimate the correlation between these histological parameters and carcass traits in pigs. A total of 230 crossbred Duroc$\times$(Yorkshire$\times$Landrace) pigs (149 gilts and 81 castrated male pigs) was evaluated. Carcass traits (carcass weight, backfat thickness, and loin eye area), muscle fiber size (crosssectional area, diameter, and perimeter), muscle fiber number (density of fibers/$mm^2$ and total number of fibers), and fiber type composition (percentages of myofibers and relative areas of each fiber type) were evaluated. Mean cross-sectional area (CSA) and type IIB fiber CSA were positively correlated to carcass weight, backfat thickness and loin eye area. Mean fiber CSA was mostly related to type IIB CSA (r=0.98) as a result of the high percentage of type IIB fibers in the longissimus muscle. Correlations between fiber diameters and perimeters were also high, and showed similar results with CSA. Mean fiber density was negatively correlated to carcass weight (r=-0.24), backfat thickness (r=-0.18) and loin eye area (r=-0.27). To the contrary, total fiber number was positively correlated with carcass weight (r=0.27) and loin eye area (r=0.53). Carcass weight and loin eyZe area were not significantly related to muscle fiber composition. For backfat thickness, there was an opposition between type IIA percentage, which was positively related and type IIB percentage, which was negatively related. Fiber type composition of type I and IIA fibers were negatively correlated to that of type IIB fibers (r=-0.67 to -0.74). In the present study, carcass weight and loin eye area were positively correlated to CSA and negatively correlated to fiber density. But, these relationships were generally low. The fiber density was strongly affected by muscle fiber size and the total fiber number was affected either by CSA of muscle fiber and loin eye area. Fiber type composition was much more related to their numerical abundance than their CSA.
To demonstrate the effect of physical irritancy(massages) on the skeletal muscles of immobilization ddY mice models induced by right side sciatic nerve neurectomy, the cross sectional histological profiles of the muscularis (M) gastrocnemius, M. tibialis cranialis and M. tibialis caudalis were observed after 28 days of treatment of physical irritancy with the changes of body weight thickness of hind limb and individual muscle weights. In addition, changes of demonstrated with diameter of individual muscle fiber and muscle fasciculata, and number of muscle fiber in each of three types of muscles located in the calf. The massages were used in this study as physical irritancy. The experimental groups were divided into five groups, 1) Sham-operated group(Sham), 2) Neurectomized but not physical irritated control group(Control), 3) Neurectomized and physical irritated at knee pint regions(T1), 4) Neurectomized and physical irritated at calf regions(T2), and 5) Neurectomized and physical irritated at achilles tendon regions(T3). The experimental animals were used 5 per groups. The changes of number or diameter of muscle fiber in each muscles were calculated using automated image analyzer. The results are as follow : Thickness(diameter) of muscle fiber of M. gastrocnemius, M. tibialis cranialis and M. tibialis cranialis in right side of hind limb were remarkedly decreased in Control, T1, T2 and T3 groups compared to that of Sham group. However, the thickness was significantly increased in physical irritated groups compared to that of Control group in followed order : T3
전기자극이 흰쥐의 정상근에 어떠한 영향을 미치는지를 알아보기 위하여 좌골신경의 표적근인 가자미근을 이용하여 조직계측학적, 조직화학, 전자현미경적 관찰을 하였다. 정상적으로 활동하는 흰쥐의 골격근을 매일 전기자극한 결과 전기자극군은 자극을 시작한 후 2주까지는 근섬유의 굵기와 무게가 증가하고 그 이후로는 큰 변화가 없었다. 특히 근섬유의 종류별로는 적색섬유(red muscle fiber)의 채적밀도가 증가하였고 백색섬유(white muscle fiber)는 줄어드는 양상을 보였다. 조직화학적 검사 결과 전기자극군은 근섬유가 다소비대(hypertrophy)해지고 내근주막과 외근주막 사이가 좁아져 있었다. 정상근에서는 당원이 근섬유의 뚜렷한 구별없이 양성반응을 보였으나 실험군은 특정 근섬유에만 반응이 나타났었다. 또한 NADH-TR반응 결과 전기자극군은 적색섬유가 유의하게 증가하여 생체계측학적 결과와 일치하였고 미세구조적 관찰 결과 정상근의 적색섬유는 근섬유와 평행으로 mitochondria가 형성되어 있었고 백색섬유에서는 근절부위에서 관찰되었다. 그러나 전기자극군에서는 적색섬유는 근초부위에 mitochondria가 많이 관찰되고 백색섬유도 근절부위에 작은 mitochondria의 수가 증가되는 것을 관찰할 수 있었다.
Chronic or acute alcohol abuse often leads to liver injury associated with alcoholic hepatitis, liver fibrosis, cirrhosis, and liver cancer. In addition to the liver, alcohol abuse also induces a variety of other tissue injuries including pancreatitis, cardiomyopathy, neurotoxicity and muscle loss. Chronic skeletal muscle myopathy, independent of peripheral neuropathy, is well recognised in alcoholic patients. Several mechanisms may be involved in the pathogenesis of alcoholic myopathy. Ethanol is a potent inhibitor of muscle protein synthesis. Gastrocnemius and plantaris muscles are Type II fiber-predominant and usually considered representative of the musculature as a whole. Whereas, soleus muscle is Type I fiber predominant. Shihosogan-san is a traditional Korean medicine that is widely employed to treat indigestion and liver diseases. Muscle diseases are often related to liver diseases and conditions. We therefore tested the hypothesis that treatment with Shihosogan-san could ameliorate the ethanol-induced changes in muscle protein synthesis. Young male Sprague-Dawley rats were orally given 25% ethanol (5ml/kg, body weight) daily with Ethanol for 28 days. Normal group was similarly administrated with saline. In Shihosogan-san treated group, rats were orally administrated Shihosogan-san extract, and rats of EtOH group were given with the vehicle only. After 4 week, the morphology of gastrocnemius and plantaris muscles were assessed by hematoxylin and eosin staining. For comparative purposes, liver function was also investigated. The muscles from rats of EtOH group displayed a significant reduction in average cross section area compared to Normal group. Shihosogan-san treated group had increased fiber compared to the EtOH group. Moreover, Shihosogan-san treated group compared with EtOH group showed significantly decreased pro-apoptotic BAX expression and increased anti-apoptotic Bcl-2 expression. In conclusion, Shihosogan-san extract showed ameliorating effects on chronic alcohol toxicity in skeletal muscle.
Background: The ginsenoside Rg1 has been shown to exert various pharmacological activities with health benefits. Previously, we have reported that Rg1 promoted myogenic differentiation and myotube growth in C2C12 myoblasts. In this study, the in vivo effect of Rg1 on fiber-type composition and oxidative metabolism in skeletal muscle was examined. Methods: To examine the effect of Rg1 on skeletal muscle, 3-month-old mice were treated with Rg1 for 5 weeks. To assess muscle strength, grip strength tests were performed, and the lower hind limb muscles were harvested, followed by various detailed analysis, such as histological staining, immunoblotting, immunostaining, and real-time quantitative reverse transcription polymerase chain reaction. In addition, to verify the in vivo data, primary myoblasts isolated from mice were treated with Rg1, and the Rg1 effect on myotube growth was examined by immunoblotting and immunostaining analysis. Results: Rg1 treatment increased the expression of myosin heavy chain isoforms characteristic for both oxidative and glycolytic muscle fibers; increased myofiber sizes were accompanied by enhanced muscle strength. Rg1 treatment also enhanced oxidative muscle metabolism with elevated oxidative phosphorylation proteins. Furthermore, Rg1-treated muscles exhibited increased levels of anabolic S6 kinase signaling. Conclusion: Rg1 improves muscle functionality via enhancing muscle gene expression and oxidative muscle metabolism in mice.
Objective: The effects of maternal undernutrition during midgestation on muscle fiber histology, myosin heavy chain (MyHC) expression, methylation modification of myogenic factors, and the mammalian target of rapamycin (mTOR) signaling pathway in the skeletal muscles of prenatal and postnatal goats were examined. Methods: Twenty-four pregnant goats were assigned to a control (100% of the nutrients requirement, n = 12) or a restricted group (60% of the nutrients requirement, n = 12) between 45 and 100 days of gestation. Descendants were harvested at day 100 of gestation and at day 90 after birth to collect the femoris muscle tissue. Results: Maternal undernutrition increased (p<0.05) the fiber area of the vastus muscle in the fetuses and enhanced (p<0.01) the proportions of MyHCI and MyHCIIA fibers in offspring, while the proportion of MyHCIIX fibers was decreased (p<0.01). DNA methylation at the +530 cytosine-guanine dinucleotide (CpG) site of the myogenic factor 5 (MYF5) promoter in restricted fetuses was increased (p<0.05), but the methylation of the MYF5 gene at the +274,280 CpG site and of the myogenic differentiation (MYOD) gene at the +252 CpG site in restricted kids was reduced (p<0.05). mTOR protein signals were down-regulated (p<0.05) in the restricted offspring. Conclusion: Maternal undernutrition altered the muscle fiber type in offspring, but its relationship with methylation in the promoter regions of myogenic genes needs to be elucidated.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.