Vil kortkjedede fettsyre øke treningsmediert muskelvekst? En in vitro studie med humane skjelettmuskelceller behandlet med elektrisk pulsstimulering og kortkjedede fettsyrer

Abstract

Introduksjon: Muskulær hypertrofi, prosessen med å øke muskelmassen, er avgjørende for å opprettholde funksjonsevnen under aldring og hjelpe til med restitusjon fra sykdommer eller skader som fører til muskelatrofi. Kortkjedede fettsyrer (SCFA) som acetat, propionat og butyrat er hovedmetabolittene som produseres ved bakteriell fermentering av kostfiber i tykktarmen. Ny forskning tyder på at SCFA kan spille en rolle i muskulær hypertrofi. Imidlertid er elektrisk pulsstimulering en anerkjent in vitro treningsmodell. Mens effekten av SCFA og EPS på energimetabolismen er mer dokumentert, er deres effekter på hypertrofiske effekter ikke så kjent. Med dette prosjektet ønsket vi å undersøke mulige hypertrofe effekter av SCFA og EPS. Metoder: Satellittceller ble isolert fra muskelbiopsier fra lårmuskelen (m. vastus lateralis). Etter differensiering til myotuber ble cellene behandlet med SCFA i en konsentrasjon på 100 μM med eller uten lavfrekvent kontinuerlig EPS (1 Hz, 10 V eller 30 V, 2 ms) i 24 timer, etterfulgt av 24 timers hvile i nytt SCFA-medium. Hypertrofimarkører som celleareal og cellediameter ble undersøkt ved bruk av immunfluorescens ved hjelp av programvaren ImageJ. Proteinsyntese i skjelettmuskelceller ble studert ved å måle 14C-leucin inkorporering i proteiner. Den totale proteinkonsentrasjonen ble målt med Pierce™ BCA proteinanalyse. MyHC II proteinuttrykk ble kvantifisert med Westernblotting. Signalveier som Akt og Erk1/2 som er involvert i hypertrofi ble undersøkt ved Westernblotting. Genuttrykk av utvalgte gener som PDK4 og PPARGC1A ble sjekket ved å benytte real time RT-qPCR. Resultater/konklusjon: Behandling med SCFA (acetat, propionat eller butyrat) førte til en økning i celleareal av myocytter, og butyrat førte til økt MyHC II proteinuttrykk. Det var ingen signifikante effekter av SCFA med eller uten EPS på myotuber. EPS viste en reduksjon i celleareal for acetat-behandlede myocytter og propionat-behandlede myotuber, og viste en tendens til å redusere MyHC II proteinuttrykk for SCFA-behandlende celler. Kombinasjonen av butyrat og EPS økte fosforylering av Erk1/2, og en kombinasjon av propionat og EPS reduserte fosforylering av Akt. Behandling med butyrat reduserte genuttrykk av PPARGC1A, mens EPS førte til en økning av genuttrykk av PPARGC1A i butyrat-behandlende celler. Resultatene viser mulige effekter av SCFA og EPS på muskulær hypertrofi. Og det er grunn til å tro at EPS-protokollen brukt i dette prosjektet ikke var optimal for den hypertrofiske responsen, og andre protokoller bør testes før pålitelige konklusjoner kan trekkes.