A P38α-MAPK jelzésgátlás csillapítja a Soleus atrófiáját az izmok korai szakaszában

Svetlana P. Belova

Ekaterina P. Mochalova

Tatiana Y. Kostrominova

2 Anatómiai, Sejtbiológiai és Élettani Tanszék, Indiana University School of Medicine - Northwest, Gary, IN 46408, USA; ude.nui@mortsokt

Boris S. Shenkman

Tatiana L. Nemirovskaya

Absztrakt

Annak a hipotézisnek a tesztelésére, hogy a p38α-MAPK kritikus szerepet játszik az E3 ligáz expressziójának és a vázizom atrófiájának szabályozásában a kirakodás során, a VX-745 szelektív p38α inhibitort használtuk. Három patkánycsoportot alkalmaztunk: nem kezelt kontroll (C), 3 napos kirakodás/hátulsó szár szuszpenzió (HS) és 3 napos HS VX-745 inhibitorral (HSVX; 10 mg/kg/nap). A HS-csoportban az egyetlen izom teljes súlya csökkent a C-hoz képest (72,3 ± 2,5 vs 83,0 ± 3 mg), míg a HSVX csoportban az izomtömeg megmaradt (84,2 ± 5 mg). Az izom RING-finger protein-1 (MuRF1) mRNS expressziója szignifikánsan növekedett a HS csoportban (165%), de a HSVX csoportban (127%) nem, összehasonlítva a C csoporttal. Az izomspecifikus E3 ubiquitin ligázok izom atrófia F-box (MAFbx) mRNS expressziója mind a HS, mind a HSVX csoportokban nőtt (294%, illetve 271%), összehasonlítva a C csoporttal. Az ubiquitin mRNS expressziója szignifikánsan magasabb volt a HS-ben (423%), mint a C és a HSVX (200%) csoportban. A VX-745 kezelés blokkolta a kalpain-1 mRNS expressziójának a kirakodás okozta felülszabályozását (HS: 120%; HSVX: 107%). Ezek az eredmények azt mutatják, hogy a p38α-MAPK jelátvitel szabályozza a MuRF1-et, de nem a MAFbx E3 ligáz expresszióját, és gátolja a vázizom atrófiáját a kirakodás korai szakaszában.

1. Bemutatkozás

A vázizomzat nagy mennyiségű plaszticitással rendelkezik, reagálva az atrófia, az izomrost-átmérő csökkenése, a fehérjetartalom csökkenése, a specifikus csökkenés által okozott aktivitás csökkenésére, amelyet különféle állapotok (immobilizáció, mikrogravitáció, hosszan tartó ágynyugalom, denerváció stb.) Okoznak. erő és a megnövekedett fáradtság [1,2,3]. A vázizom atrófiáját a felgyorsult fehérjebontás és a csökkent fehérjeszintézis okozza [4,5]. Az izomsorvadás megelőzése érdekében kritikus fontosságú megérteni az izomsorvadás megindulását szabályozó molekuláris mechanizmusokat. Az izomspecifikus E3 ubiquitin ligázok izom atrófia F-box (MAFbx) és izom RING-finger protein-1 (MuRF1) expresszióját az ubiquitin – proteasoma út aktivitása szabályozza. A korábbi vizsgálatok többsége a Forkhead box protein O (FoxO) foszforilezésének/de-foszforilezésének az Akt által betöltött szerepére összpontosított az E3 ubiquitin ligáz expressziójának szabályozásában [6]. Ennek ellenére korábbi tanulmányaink azt mutatták, hogy a FoxO3 és az NF-κB kirakodásakor az utak nem elkerülhetetlenül szabályozzák a MuRF1 uregulációját [7,8,9]. Bizonyos esetekben a különböző szabályozási mechanizmusok játszhatják a legkritikusabb szerepet a MuRF1 expresszió szabályozásában.

Az E3 ubiquitin ligázok megnövekedett expressziója a kirakodás során az első napon kimutatható, és a harmadik napra tetőzik [16]. Korábbi vizsgálatok azonban a p38 MAP kináz aktiválás későbbi időpontjait vizsgálták a kirakodás során. Az egyetlen kivétel a Kawamoto és munkatársai által végzett tanulmány, amely a p38 MAP kináz foszforilációjának növekedését mutatta ki 6 órával a patkány egyedüli izomának kirakása után [17]. Az E3 ubiquitin ligázok expresszióját ebben a vizsgálatban nem tesztelték.

A jelenlegi tanulmányban azt vizsgáltuk, hogy a p38α MAP kináz aktiválása a kirakodás korai szakaszában szabályozta-e az izom-specifikus E3 ubiquitin ligázok MAFbx és MuRF1 expresszióját. VX-745-et, a p38α MAP kináz specifikus inhibitorát alkalmaztuk, és teszteltük annak hatását az ubiquitin – proteasoma út szabályozására és a vázizom atrófiára a kirakodás során. Feltételeztük, hogy a p38α MAP kináz aktiváció blokkolása megakadályozza az E3 ubiquitin ligázok uregulációját és az izmok atrófiáját a kirakodás korai szakaszában.

2. Eredmények

2.1. A VX-745 kezelés hatása az izmok atrófiájára és a kirakodás okozta fehérje lebontási utakra patkány Soleus izomzatban

A VX-745 inhibitor hatékonyságának értékeléséhez kísérleteinkben először meghatároztuk a p38 foszforiláció szintjét a nem kezelt kontroll (C) egyetlen izomzatában, 3 napos kirakodás/hátsó lábszuszpenzió (HS) és 3 napos HS-t VX-sel -745 inhibitor (HSVX) patkányok (1. ábra). A kirakodás jelentősen megnövelte a foszfo-p38 tartalmát (1. ábra). Ezt a növekedést blokkolta a VX-745 kezelés (1. ábra). Ezek az eredmények megerősítik a VX-745 inhibitor specifitását és hatékonyságát kísérleti körülményeinkben.