Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Feeding chế độ ăn giàu chất béo sớm cải thiện sự biến đổi histone của cơ bắp ở tuổi trung niên trên chuột
Tóm tắt
Mục đích của nghiên cứu hiện tại là điều tra cách mà ảnh hưởng của chế độ ăn giàu chất béo lên cơ bắp vẫn tồn tại trong quá trình lão hóa sử dụng chuột. Chuột đực sau cai sữa được cho ăn chế độ ăn giàu chất béo từ 1 đến 3 tháng tuổi, sau đó quay lại chế độ ăn bình thường cho đến 13 tháng tuổi. Các bài kiểm tra thể chất hàng tháng cho thấy rằng tình trạng không dung nạp glucose liên quan đến tuổi tác, thường phát triển sau 10 tháng tuổi ở chuột đối chứng, đã được cải thiện đáng kể ở chuột ăn chế độ ăn giàu chất béo. Điều thú vị là, mức biểu hiện mRNA của Pdk4, Ucp3 và Zmynd17 đã được tăng cường bởi chế độ ăn giàu chất béo và vẫn tồn tại trong cơ bắp trước xương chày cho đến 13 tháng tuổi. Tại các vị trí Pdk4 và Ucp3, sự phân bố tích cực của các sửa đổi histone đã được ghi nhận ở chuột ăn chế độ ăn giàu chất béo ở tuổi 13. Ngược lại, sự tích lũy theo tuổi tác của biến thể histone H3.3 tại các vị trí này đã bị ức chế. Những kết quả này chỉ ra rằng các sửa đổi di truyền biểu hiện được gây ra bởi dinh dưỡng sớm đã trung gian thay đổi trong biểu hiện gen cơ bắp trong quá trình lão hóa.
Từ khóa
#chế độ ăn giàu chất béo; cơ bắp; lão hóa; biến đổi di truyền; chuộtTài liệu tham khảo
Belsky DW, Caspi A, Houts R, Cohen HJ, Corcoran DL, Danese A, Harrington H, Israel S, Levine ME, Schaefer JD, et al. Quantification of biological aging in young adults. Proc Natl Acad Sci U S A. 2015;112(30):E4104–10.
Davidsen PK, Gallagher IJ, Hartman JW, Tarnopolsky MA, Dela F, Helge JW, Timmons JA, Phillips SM. High responders to resistance exercise training demonstrate differential regulation of skeletal muscle microRNA expression. J Appl Physiol. 2011;110(2):309–17.
Ogasawara R, Akimoto T, Umeno T, Sawada S, Hamaoka T, Fujita S. MicroRNA expression profiling in skeletal muscle reveals different regulatory patterns in high and low responders to resistance training. Physiol Genomics. 2016;48(4):320–4.
Liao C, Gao W, Cao W, Lv J, Yu C, Wang S, Zhou B, Pang Z, Cong L, Dong Z, et al. The association of cigarette smoking and alcohol drinking with body mass index: a cross-sectional, population-based study among Chinese adult male twins. BMC Public Health. 2016;16:311.
Wang B, Gao W, Lv J, Yu C, Wang S, Pang Z, Cong L, Dong Z, Wu F, Wang H, et al. Physical activity attenuates genetic effects on BMI: results from a study of Chinese adult twins. Obesity. 2016;24(3):750–6.
Nakamura K, Ohsawa I, Masuzawa R, Konno R, Watanabe A, Kawano F. Running training experience attenuates disuse atrophy in fast-twitch skeletal muscles of rats. J Appl Physiol. 2017;123(4):902–13.
Ohsawa I, Konno R, Masuzawa R, Kawano F. Amount of daily exercise is an essential stimulation to alter the epigenome of skeletal muscle in rats. J Appl Physiol. 2018;125(4):1097–104.
Kawano F, Nimura K, Ishino S, Nakai N, Nakata K, Ohira Y. Differences in histone modifications between slow- and fast-twitch muscle of adult rats and following overload, denervation, or valproic acid administration. J Appl Physiol. 2015;119(10):1042–52.
Atkinson BJ, Griesel BA, King CD, Josey MA, Olson AL. Moderate GLUT4 overexpression improves insulin sensitivity and fasting triglyceridemia in high-fat diet-fed transgenic mice. Diabetes. 2013;62(7):2249–58.
Choi CS, Fillmore JJ, Kim JK, Liu ZX, Kim S, Collier EF, Kulkarni A, Distefano A, Hwang YJ, Kahn M, et al. Overexpression of uncoupling protein 3 in skeletal muscle protects against fat-induced insulin resistance. J Clin Invest. 2007;117(7):1995–2003.
Fujita R, Yoshioka K, Seko D, Suematsu T, Mitsuhashi S, Senoo N, Miura S, Nishino I, Ono Y. Zmynd17 controls muscle mitochondrial quality and whole-body metabolism. FASEB J. 2018;32(9):5012–25.
Guo X, Sun W, Luo G, Wu L, Xu G, Hou D, Hou Y, Guo X, Mu X, Qin L, et al. Panax notoginseng saponins alleviate skeletal muscle insulin resistance by regulating the IRS1-PI3K-AKT signaling pathway and GLUT4 expression. FEBS open bio. 2019;9(5):1008–19.
Rinnankoski-Tuikka R, Silvennoinen M, Torvinen S, Hulmi JJ, Lehti M, Kivela R, Reunanen H, Kainulainen H. Effects of high-fat diet and physical activity on pyruvate dehydrogenase kinase-4 in mouse skeletal muscle. Nutrition & metabolism. 2012;9(1):53.
Souto Padron de Figueiredo A, Salmon AB, Bruno F, Jimenez F, Martinez HG, Halade GV, Ahuja SS, Clark RA, RA DF, Abboud HE, et al. Nox2 mediates skeletal muscle insulin resistance induced by a high fat diet. J Biol Chem. 2015;290(21):13427–39.
Zisman A, Peroni OD, Abel ED, Michael MD, Mauvais-Jarvis F, Lowell BB, Wojtaszewski JF, Hirshman MF, Virkamaki A, Goodyear LJ, et al. Targeted disruption of the glucose transporter 4 selectively in muscle causes insulin resistance and glucose intolerance. Nat Med. 2000;6(8):924–8.
Shoji H, Takao K, Hattori S, Miyakawa T. Age-related changes in behavior in C57BL/6J mice from young adulthood to middle age. Molecular brain. 2016;9:11.
Brack AS, Bildsoe H, Hughes SM. Evidence that satellite cell decrement contributes to preferential decline in nuclear number from large fibres during murine age-related muscle atrophy. J Cell Sci. 2005;118(Pt 20):4813–21.
Cerletti M, Jang YC, Finley LW, Haigis MC, Wagers AJ. Short-term calorie restriction enhances skeletal muscle stem cell function. Cell Stem Cell. 2012;10(5):515–9.
Chakkalakal JV, Jones KM, Basson MA, Brack AS. The aged niche disrupts muscle stem cell quiescence. Nature. 2012;490(7420):355–60.
Choe SS, Huh JY, Hwang IJ, Kim JI, Kim JB. Adipose tissue remodeling: its role in energy metabolism and metabolic disorders. Front Endocrinol. 2016;7:30.
Jo J, Gavrilova O, Pack S, Jou W, Mullen S, Sumner AE, Cushman SW, Periwal V. Hypertrophy and/or hyperplasia: dynamics of adipose tissue growth. PLoS Comput Biol. 2009;5(3):e1000324.
Jeffery E, Church CD, Holtrup B, Colman L, Rodeheffer MS. Rapid depot-specific activation of adipocyte precursor cells at the onset of obesity. Nat Cell Biol. 2015;17(4):376–85.
Vastolo V, Nettore IC, Ciccarelli M, Albano L, Raciti GA, Longo M, Beguinot F, Ungaro P. High-fat diet unveils an enhancer element at the Ped/Pea-15 gene responsible for epigenetic memory in skeletal muscle. Metab Clin Exp. 2018;87:70–9.
Lin J, Wu H, Tarr PT, Zhang CY, Wu Z, Boss O, Michael LF, Puigserver P, Isotani E, Olson EN, et al. Transcriptional co-activator PGC-1 alpha drives the formation of slow-twitch muscle fibres. Nature. 2002;418(6899):797–801.
Choi CS, Befroy DE, Codella R, Kim S, Reznick RM, Hwang YJ, Liu ZX, Lee HY, Distefano A, Samuel VT, et al. Paradoxical effects of increased expression of PGC-1alpha on muscle mitochondrial function and insulin-stimulated muscle glucose metabolism. Proc Natl Acad Sci U S A. 2008;105(50):19926–31.
Wong KE, Mikus CR, Slentz DH, Seiler SE, DeBalsi KL, Ilkayeva OR, Crain KI, Kinter MT, Kien CL, Stevens RD, et al. Muscle-specific overexpression of PGC-1alpha does not augment metabolic improvements in response to exercise and caloric restriction. Diabetes. 2015;64(5):1532–43.
Jones TE, Baar K, Ojuka E, Chen M, Holloszy JO. Exercise induces an increase in muscle UCP3 as a component of the increase in mitochondrial biogenesis. Am J Phys Endocrinol Metab. 2003;284(1):E96–101.
Safdar A, Abadi A, Akhtar M, Hettinga BP. Tarnopolsky MA: miRNA in the regulation of skeletal muscle adaptation to acute endurance exercise in C57Bl/6J male mice. PLoS One. 2009;4(5):e5610.
Feige JN, Auwerx J. Transcriptional coregulators in the control of energy homeostasis. Trends Cell Biol. 2007;17(6):292–301.
Clapham JC, Arch JR, Chapman H, Haynes A, Lister C, Moore GB, Piercy V, Carter SA, Lehner I, Smith SA, et al. Mice overexpressing human uncoupling protein-3 in skeletal muscle are hyperphagic and lean. Nature. 2000;406(6794):415–8.
Stasevich TJ, Hayashi-Takanaka Y, Sato Y, Maehara K, Ohkawa Y, Sakata-Sogawa K, Tokunaga M, Nagase T, Nozaki N, McNally JG, et al. Regulation of RNA polymerase II activation by histone acetylation in single living cells. Nature. 2014;516(7530):272–5.
Tvardovskiy A, Schwammle V, Kempf SJ, Rogowska-Wrzesinska A, Jensen ON. Accumulation of histone variant H3.3 with age is associated with profound changes in the histone methylation landscape. Nucleic Acids Res. 2017;45(16):9272–89.