Short-term intensified cycle training alters acute and chronic responses of PGC1α and cytochrome C oxidase IV to exercise in human skeletal muscle

Reduced activation of exercise responsive signalling pathways have been reported in response to acute exercise after training; however little is known about the adaptive responses of the mitochondria. Accordingly, we investigated changes in mitochondrial gene expression and protein abundance in response to the same acute exercise before and after 10-d of intensive cycle training.

Nine untrained, healthy participants (mean±SD; VO2peak 44.1±17.6 ml/kg/min) performed a 60 min bout of cycling exercise at 164±18 W (72% of pre-training VO2peak). Muscle biopsies were obtained from the vastus lateralis muscle at rest, immediately and 3 h after exercise. The participants then underwent 10-d of cycle training which included four high-intensity interval training sessions (6×5 min; 90–100% VO2peak) and six prolonged moderate-intensity sessions (45–90 min; 75% VO2peak). Participants repeated the pre-training exercise trial at the same absolute work load (64% of pre-training VO2peak). Muscle PGC1-α mRNA expression was attenuated as it increased by 11- and 4- fold (P<0.001) after exercise pre- and post-training, respectively. PGC1-α protein expression increased 1.5 fold (P<0.05) in response to exercise pre-training with no further increases after the post-training exercise bout. RIP140 protein abundance was responsive to acute exercise only (P<0.01). COXIV mRNA (1.6 fold; P<0.01) and COXIV protein expression (1.5 fold; P<0.05) were increased by training but COXIV protein expression was decreased (20%; P<0.01) by acute exercise pre- and post-training.

These findings demonstrate that short-term intensified training promotes increased mitochondrial gene expression and protein abundance. Furthermore, acute indicators of exercise-induced mitochondrial adaptation appear to be blunted in response to exercise at the same absolute intensity following short-term training.

Statin-induced increases in atrophy gene expression occur independently of changes in PGC1α protein and mitochondrial content

One serious side effect of statin drugs is skeletal muscle myopathy. Although the mechanism(s) responsible for statin myopathy remains to be fully determined, an increase in muscle atrophy gene expression and changes in mitochondrial content and/or function have been proposed to play a role. In this study, we examined the relationship between statin-induced expression of muscle atrophy genes, regulators of mitochondrial biogenesis, and markers of mitochondrial content in slow- (ST) and fast-twitch (FT) rat skeletal muscles. Male Sprague Dawley rats were treated with simvastatin (60 or 80 mg·kg(-1)·day(-1)) or vehicle control via oral gavage for 14 days. In the absence of overt muscle damage, simvastatin treatment induced an increase in atrogin-1, MuRF1 and myostatin mRNA expression; however, these were not associated with changes in peroxisome proliferator gamma co-activator 1 alpha (PGC-1α) protein or markers of mitochondrial content. Simvastatin did, however, increase neuronal nitric oxide synthase (nNOS), endothelial NOS (eNOS) and AMPK α-subunit protein expression, and tended to increase total NOS activity, in FT but not ST muscles. Furthermore, simvastatin induced a decrease in β-hydroxyacyl CoA dehydrogenase (β-HAD) activity only in FT muscles. These findings suggest that the statin-induced activation of muscle atrophy genes occurs independent of changes in PGC-1α protein and mitochondrial content. Moreover, muscle-specific increases in NOS expression and possibly NO production, and decreases in fatty acid oxidation, could contribute to the previously reported development of overt statin-induced muscle damage in FT muscles.

Fenofibrato (agonista PPAR-alfa) induz a formação de células beges no tecido adiposo branco subcutâneo em camundongos obesos induzidos por dieta

O atual quadro de obesidade instalado no mundo estimula o estudo em busca de seu tratamento. O fenofibrato, um agonista PPAR-α, é usado atualmente para tratar a dislipidemia. No entanto, efeitos pleiotrópicos sobre a perda de massa corporal (MC) e redução nos depósitos de gordura necessitam de maiores estudos. O objetivo do trabalho foi examinar os efeitos do agonista PPAR-α fenofibrato sobre o gasto energético, MC, metabolismo de carboidratos, perfil secretor de adipocinas, plasticidade e termogênese do tecido adiposo branco subcutâneo (TABs) em camundongos com obesidade induzida por dieta. Este experimento foi aprovado pelo Comitê de Ética para Experimentação Animal local sob o protocolo CEUA/032/2013. Camundongos machos C57BL/6 de 3 meses foram divididos em dois grupos: dieta padrão (SC, 10% lipídios) e dieta hiperlipídica (HF, 50% de lipídios), as quais foram administradas durante 10 semanas para induzir o sobrepeso. Em seguida, foi iniciado o tratamento com fenofibrato (100 mg/kg MC, adicionado à dieta), formando quatro grupos: SC, SC-F, HF, HF-F. O tratamento teve duração de cinco semanas, com o total de 15 semanas de experimento. A análise estatística utilizou teste t de student no pré-tratamento e one way ANOVA seguida pelo pós-teste de Holm-Sidak durante o tratamento. O two way ANOVA foi utilizado para testar possíveis interações entre dieta e tratamento. O nível de significância P<0,05 foi considerado estatisticamente significativo. O grupo HF apresentou sobrepeso, resistência à insulina, além de remodelamento do tecido adiposo branco subcutâneo (TABs). O fenofibrato atenuou significativamente estes parâmetros (P<0,05). Os grupos tratados apresentaram formação de células beges no TABs, confirmado através de maior expressão gênica do PPAR-α, PPAR-β, PGC1-α, BMP8, UCP-1, PRDM16 e FNDC5/Irisina nos grupos tratados do que em suas contrapartes (P<0,05). O tratamento com fenofibrato também foi capaz de aumentar os niveis plasmáticos de FNDC5/Irisina em ambos os grupos tratados (P<0,005). Os grupos SC-F e HF-F apresentaram aumento do gasto energético, a produção de CO2 e consumo de O2 após o tratamento com fenofibrato (P<0,05). A ativação do PPAR-α parece ser fundamental para provocar browning através da indução da irisina e da transcrição de UCP-1. O fenofibrato restaurou a MC, a sensibilidade à insulina e a morfometria do TABs. Relevantemente, o fenofibrato aumentou a expressão de genes tipicamente expressos no tecido adiposo marrom no TABs, evidenciando a plasticidade do TABs em células beges com capacidade termogênica, caracterizando o browning.

IHG-1 promotes mitochondrial biogenesis by stabilizing PGC-1α

Increased expression of Induced-by-High-Glucose 1 (IHG-1) associates with tubulointerstitial fibrosis in diabetic nephropathy. IHG-1 amplifies TGF-ß1 signaling, but the functions of this highly-conserved protein are not well understood. IHG-1 contains a putative mitochondrial-localization domain, and here we report that IHG-1 is specifically localized to mitochondria. IHG-1 overexpression increased mitochondrial mass and stabilized peroxisome proliferator-activated receptor ? coactivator-1a (PGC-1a). Conversely, inhibition of IHG-1 expression decreased mitochondrial mass, downregulated mitochondrial proteins, and PGC-1a-regulated transcription factors, including nuclear respiratory factor 1 and mitochondrial transcription factor A (TFAM), and reduced activity of the TFAM promoter. In the unilateral ureteral obstruction model, we observed higher PGC-1a protein expression and IHG-1 levels with fibrosis. In a gene-expression database, we noted that renal biopsies of human diabetic nephropathy demonstrated higher expression of genes encoding key mitochondrial proteins, including cytochrome c and manganese superoxide dismutase, compared with control biopsies. In summary, these data suggest that IHG-1 increases mitochondrial biogenesis by promoting PGC-1a-dependent processes, potentially contributing to the pathogenesis of renal fibrosis.

Stress oxydatif, fonction mitochondriale et maladie inflammatoire de l'intestin

CONTEXTE: Bien que la dysfunction mitochondriale et le stress oxydant jouent des rôles prépondérants dans plusieurs conditions pathologiques, ils n’ont pas été étudiés de façon extensive au niveau du tube digestif qui est constamment exposé aux oxydants (provenant de l’alimentation) et à divers agents pathogènes. L’ingestion simultanée de sels ferreux et d’acide ascorbique peut causer le dommage des macromolécules par oxydation. Le ‘’Nuclear factor erythroid 2 related factor’’ (Nrf2) est un important facteur de transcription sensible au potentiel redox et qui protège contre le stress oxydant en induisant des gènes anti-oxydants et de detoxification par sa liaison à l’élément de réponse antioxydante (ARE). Les fonctions anti-oxydantes et anti-inflammatoires de Nrf2 ont été décrites dans une variété de types cellulaires et de tissus. Cependant son rôle est très peu connu au niveau du tube digestif. OBJECTIFS: Les objectifs sont d’évaluer comment la peroxydation lipidique médiée par le fer/ascorbate (FE/ASC) affecte les fonctions mitochondriales dans les cellules Caco-2/15, et de déterminer l’ampleur de l’implication de Nrf2. MÉTHODES: Le stress oxydant a été induit dans les cellules Caco2/15 en les traitant avec 0.2mm/2mm de FE/ASC. L’augmentation de l’expression de Nrf2 a été obtenue suite au prétraitement des cellules Caco2/15 avec 50 μM d’Olitpraz (OPZ), un puissant activateur. L’invalidation du gène de Nrf2 a été réalisée dans les cellules par transfection avec un vecteur lentiviral contenant un shRNA contre Nrf2. RÉSULTATS: Nos résultats montrent que le traitement des cellules Caco-2/15 avec du FE/ASC (0.2 mm/2 mm) augmente les niveaux du malondialdehyde (MDA), réduit la production d’ATP, entraîne une surcharge mitochondriale de calcium, active l’expression protéique du cytochrome C et de l’AIF (apoptotic inducing factor), réduit l’activité des complexes I, II, 2 III et IV de la chaîne respiratoire mitochondriale, augmente les niveaux de 8-OHdG, un marqueur des dommages à l’ADN mitochondrial, diminue la DNA glycosylase, et altère les expressions génique et protéique des facteurs de transcription mitochondriaux (mtTFA, mtTFB1, mtTFB2). De plus, nos observations montrent que l’induction et l’activation de Nrf2 dans les cellules Caco-2/15 résultent en: une augmentation des enzymes anti-oxydantes endogènes (catalase, glutathion peroxydase, et superoxyde dismutase), une réduction du facteur nucléaire NFκβ et de TNF-α, une augmentation de la production d’ ATP et de l’activité des complexes respiratoires (I, II, III, IV) et de PGC-1α, et une régulation des niveaux de la prohibitine mitochondriale, du Bcl-2 anti-apoptotique et de l’occludine. CONCLUSION: Dans l’ensemble, nos résultats montrent que l’exposition aigüe des cellules Caco-2/15 à la peroxydation par le FE/ASC entraîne des effets pathologiques sur les fonctions mitochondriales et l’intégrité de l’ADN, qui sont abolis par l’induction de Nrf2. Il en ressort que Nrf2 joue un rôle majeur dans la protection de l’épithélium intestinal contre le stress oxydant.

A mitochondrial perspective on striated muscle physiopathology: insights from sepsis, denervation, and dystrophinopathies.

La mitochondrie est de plus en plus reconnue pour sa contribution à la dégénerescence musculaire. Les dysfonctions mitochondriales, en plus de causer une défaillance énergétique, contribuent à la signalisation apoptotique, stimule la production de ROS et peuvent induire une surcharge calcique. Ces caractéristiques sont tous reliées à certains types de myopathies. Cette thèse met en lumières comment certaines dysfonctions mitochondriales peuvent intervenir dans la pathogenèse de diverses myopathies. Nous démontrons que les dysfonctions mitochondriales sont impliqués dans l’atrophie dû à la perte d’innervation. Par contre, la désensabilisation de l’ouverture du pore mitochondrial de transition de perméabilité, via ablation génétique de cyclophiline-D, ne prévient ni la signalisation apoptotique mitochondrial ni l’atrophie. Nous avons aussi observé des dysfonctions mitochondriales dans le muscle atteint de dystrophie musculaire de Duchenne qui furent améliorés suite à une transfection de PGC1-α, laquelle résulta aussi en une amélioration de la pathologie. Finalement, nous démontrons que le recyclage de mitochondrie par les voies de mitophagies et de contrôles de la qualité impliquant Parkin et possiblement d’autres voies de signalisation inconnues sont cruciales au recouvrement cardiaqe lors d’un choc septique.

Effet de la mutation du gène lrpprc sur l'activité de l'AMPK dans les fibroblastes des patients atteints du syndrome de Leigh, type canadien français

Le syndrome de Leigh, type canadien français (LSFC) est une maladie infantile orpheline causée par une mutation du gène lrpprc. Elle se caractérise par une déficience tissu spécifique de cytochrome c oxydase (COX), une dysfonction mitochondriale et la survenue de crises d’acidose lactique fatales dans plus de 80% de cas. Selon les familles des patients, ces crises apparaissent lors d’une demande excessive d’énergie. Malheureusement, les mécanismes sous-jacents à l’apparition des crises et notamment la physiopathologie du LSFC demeurent inconnus. Afin de mieux comprendre les mécanismes de régulation du métabolisme énergétique chez les patients LSFC, nous avons examiné la régulation de la protéine kinase activée par l’AMP (AMPK), une enzyme clé de l'homéostasie énergétique, de même que certaines de ses voies cibles (SIRT1/PGC1α et Akt/mTOR) dans les fibroblastes de patients LSFC et de témoins en conditions basales et conditions de stress. En conditions basales, l’activité de l’AMPK était similaire dans les cellules LSFC et les témoins. Par contre, les cellules LSFC montraient une surexpression significative des voies Akt/mTOR et SIRT1/PGC1α comparativement aux cellules témoins. Nous avons aussi examiné ces voies de signalisation suite à une incubation de 4h avec 10 mM de lactate et 1 mM de palmitate (LP), nous permettant de mimer les conditions de « crise ». Nos résultats ont démontré que le LP augmentait les niveaux de phosphorylation de l’AMPK de 90% (p<0,01) dans les cellules témoins mais pas dans les cellules LSFC. Pourtant, l’AMPK est activée dans les cellules LSFC en réponse à une hypoxie chimique induite par le 2,4 dinitrophénol. Dans les cellules témoins, le LP augmentait aussi les niveaux d’expression de SIRT1 (57%, p<0,05), de LRPPRC (23%, p=0,045) et de COXIV (19%, p<0,05). Un prétraitement de 48h au ZMP, un activateur pharmacologique de l’AMPK, a eu un effet additif avec le LP et des augmentations de SIRT1 phosphorylée (120%, p<0,05), de SIRT1 total (75%, p<0,01), de LRPPRC (63%, p<0,001) et de COXIV (38%, p<0,001) ont été observées. Tous ces effets étaient aussi abolis dans les cellules LSFC. En conclusion, nos résultats ont démontré des altérations importantes de la régulation du métabolisme énergétique dans les fibroblastes de patients LSFC.

Carence en œstrogènes et bases moléculaires du métabolisme des triglycérides et du cholestérol dans le foie et l'intestin : effet de l'exercice physique

La stéatose hépatique et la détérioration du profil lipidique plasmatique sont des pathologies métaboliques favorisées par la carence œstrogénique post-ménopausique. Cependant les mécanismes à la base de ces pathologies n’ont été que très peu étudiés. Le but de cette thèse a été d’investiguer les mécanismes moléculaires possibles à l’origine de l’hypercholestérolémie et de l’accumulation des lipides (triglycérides : TG et cholestérol) dans le foie en utilisant un modèle animal de la ménopause, la rate Sprague Dawley ovariectomisée (Ovx). Nous avons également examiné si le changement des habitudes de vie comme la pratique de l’exercice physique pouvait prévenir ou corriger les modifications induites par l’Ovx. Enfin, rosuvastatine (statine) a été utilisée comme thérapie pharmacologique de l’hypercholestérolémie dans le but de comprendre son effet au niveau moléculaire chez la rate Ovx. L’objectif de la première étude était de déterminer comment l’Ovx peut affecter les niveaux de TG et de cholestérol dans le foie des rates nourries avec une diète riche en lipides (HF : 42% gras). Les rates ont été soumises à la diète HF ou normale pendant 6 semaines avant d’être Ovx ou Sham (ovariectomie simulée), puis maintenues aux mêmes conditions diététiques pour 6 autres semaines. L’Ovx a provoqué une accumulation de TG dans le foie, mais pas la diète HF seule. Cependant, lorsque l’Ovx était combinée à la diète HF, l’accumulation des TG était beaucoup plus importante comparé à ce qui était observé chez les rates Ovx soumises à la diète normale. L’expression génique (ARNm) de CPT1 (Carnitine palmitoyltransferase 1), PGC1α (Peroxisome proliferator-activated receptor gamma, coactivator 1) et PPARα (Peroxysome proliferetor activated receptor alpha) intervenant dans l’oxydation des acides gras dans le foie était augmentée par la diète HF (p ˂ 0.001; p ˂ 0.01; p ˂ 0.05 respectivement) ; mais atténuée (p ˂ 0.05; p ˂ 0.05; p ˂ 0.07 respectivement) lorsque les rates ont été Ovx, favorisant ainsi l’accumulation des TG dans le foie. La combinaison de la diète HF à l’Ovx a également provoqué une hypercholestérolémie et une accumulation de cholestérol dans le foie malgré la diminution de l’expression de la HMGCoA-r (3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase), enzyme clé de la synthèse du cholestérol. Ceci était associé à l’inhibition de l’expression génique de CYP7a1 (Cytochrome P450, family 7, subfamily a, polypeptide 1), suggérant une diminution de la synthèse des acides biliaires. Ayant constaté dans la première étude que l’Ovx élevait les niveaux de cholestérol hépatique et plasmatique, nous nous sommes fixés comme objectif dans la deuxième étude d’évaluer les effets de l’Ovx sur l’expression génique des transporteurs et enzymes responsables du métabolisme du cholestérol et des acides biliaires dans le foie et l’intestin, et de vérifier si l’exercice sur tapis roulant pouvait prévenir ou corriger les changements causés par l’Ovx. L’hypercholestérolémie constatée chez les rates Ovx comparativement aux Sham était accompagnée de la diminution de l’expression génique des récepteurs des LDL (R-LDL), des résidus de lipoprotéines (LRP1), de SREBP-2 (Sterol regulatory element binding protein 2) et de PCSK9 (Proprotein convertase subtilisin/kexin type 9) dans le foie, suggérant une défaillance dans la clairance des lipoprotéines plasmatiques. L’Ovx a aussi inhibé l’expression génique de la MTP (Microsomal triglyceride transfer protein) et stimulé celle de SR-B1 (Scavenger receptor class B, member 1); mais aucun changement n’a été observé avec CYP7a1. Ces changements moléculaires pourraient par conséquent favoriser l’accumulation de cholestérol dans le foie. L’exercice physique n’a pas corrigé les modifications causées par l’Ovx sur l’expression génique de ces molécules au niveau hépatique à l’exception de SREBP-2. Par contre, au niveau intestinal (iléum), l’exercice sur tapis roulant a inhibé l’expression génique des marqueurs moléculaires intervenant dans l’absorption des acides biliaires (OSTα/β, FXR, RXRα, Fgf15) et du cholestérol (LXRα, NCP1L1) au niveau de l’iléum chez les rates Sham entraînées. Ces adaptations pourraient prévenir le développement de l’hypercholestérolémie protégeant en partie contre la survenue de l’athérosclérose. Au vue des effets délétères (hypercholestérolémie et diminution de l’expression du R-LDL, PCSK9, LRP1, SREBP-2 et HMGCOA-r dans le foie) causés par l’Ovx sur le métabolisme du cholestérol constatés dans l’étude 2, la 3ième étude a été conçue pour évaluer l’efficacité de rosuvastatine (Ros) sur l’expression génique de ces marqueurs moléculaires chez les rates Ovx sédentaires ou soumises à l’entraînement volontaire. Ros a été administrée aux rates Ovx pendant 21 jours par voie sous-cutanée à la dose de 5mg/kg/j à partir de la 9ième semaine après l’Ovx. Ros n’a pas diminué la concentration plasmatique de LDL-C et de TC chez les rates Ovx. Par contre, Ros a stimulé (P ˂ 0.05) l’expression génique de PCSK9, SREBP-2, LRP1, HMGCoA-r et ACAT2 (Acyl-CoA cholesterol acyltransferase) mais pas significativement (P = 0.3) celle du R-LDL dans le foie des rates Ovx sédentaires et entraînées. Ros n’a pas réduit la concentration plasmatique de LDL-C probablement à cause de l’induction plus importante de PCSK9 par rapport au R-LDL. Cependant, la stimulation de LRP1 par Ros protège partiellement contre la survenue des maladies cardiovasculaires. En conclusion, les études de cette thèse indiquent que la baisse du niveau des œstrogènes entraîne des changements radicaux du métabolisme hépatique des TG et du cholestérol provoqués par des altérations de l’expression des gènes clés des voies métaboliques associées.

Blockade of ActRIIB signaling triggers muscle fatigability and metabolic myopathy

Myostatin regulates skeletal muscle size via the activin receptor IIB (ActRIIB). However, its effect on muscle energy metabolism and energy dependent muscle function remains largely unexplored. This question needs to be solved urgently since various therapies for neuromuscular diseases based on blockade of ActRIIB signaling are being developed. Here we show in mice that four months of pharmacological abrogation of ActRIIB signaling by treatment with soluble ActRIIB-Fc triggers extreme muscle fatigability. This is associated with elevated serum lactate levels and a severe metabolic myopathy in the mdx mouse, an animal model of Duchenne muscular dystrophy. Blockade of ActRIIB signaling down-regulates Porin, a crucial ADP/ATP shuttle between cytosol and mitochondrial matrix leading to a consecutive deficiency of oxidative phosphorylation as measured by in vivo Phophorus Magnetic Resonance Spectroscopy (31P-MRS). Further, ActRIIB blockade reduces muscle capillarization, which further compounds the metabolic stress. We show that ActRIIB regulates key determinants of muscle metabolism, such as Pparβ, Pgc1α, and Pdk4 thereby optimizing different components of muscle energy metabolism. In conclusion, ActRIIB signaling endows skeletal muscle with high oxidative capacity and low fatigability. The severe metabolic side effects following ActRIIB blockade caution against deploying this strategy, at least in isolation, for treatment of neuromuscular disorders.

Inflammation of the Hypothalamus Leads to Defective Pancreatic Islet Function

Type 2 diabetes mellitus results from the complex association of insulin resistance and pancreatic beta-cell failure. Obesity is the main risk factor for type 2 diabetes mellitus, and recent studies have shown that, in diet-induced obesity, the hypothalamus becomes inflamed and dysfunctional, resulting in the loss of the perfect coupling between caloric intake and energy expenditure. Because pancreatic beta-cell function is, in part, under the control of the autonomic nervous system, we evaluated the role of hypothalamic inflammation in pancreatic islet function. In diet-induced obesity, the earliest markers of hypothalamic inflammation are present at 8 weeks after the beginning of the high fat diet; similarly, the loss of the first phase of insulin secretion is detected at the same time point and is restored following sympathectomy. Intracerebroventricular injection of a low dose of tumor necrosis factor a leads to a dysfunctional increase in insulin secretion and activates the expression of a number of markers of apoptosis in pancreatic islets. In addition, the injection of stearic acid intracerebroventricularly, which leads to hypothalamic inflammation through the activation of tau-like receptor-4 and endoplasmic reticulum stress, produces an impairment of insulin secretion, accompanied by increased expression of markers of apoptosis. The defective insulin secretion, in this case, is partially dependent on sympathetic signal-induced peroxisome proliferator receptor-gamma coactivator Delta a and uncoupling protein-2 expression and is restored after sympathectomy or following PGC1 alpha expression inhibition by an antisense oligonucleotide. Thus, the autonomic signals generated in concert with hypothalamic inflammation can impair pancreatic islet function, a phenomenon that may explain the early link between obesity and defective insulin secretion.

Peroxisome proliferator-activated receptor-γ coactivator-1 and insulin resistance: acute effect of fatty acids

Aims/hypothesis Peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR)-γ coactivator-1 (PPARGC1), a coactivator regulating the transcription of genes involved in oxidative metabolism, is downregulated in patients with type 2 diabetes and in their first-degree relatives. Whether this downregulation is a cause or effect of early aberrations in the development of insulin resistance, such as disturbances in fat metabolism, is unknown. We examined whether lipid-induced insulin resistance was associated with downregulation of expression of skeletal muscle genes involved in oxidative metabolism and mitochondrial biogenesis in humans.
Materials and methods Nine healthy lean male subjects underwent a 6-h hyperinsulinaemic–euglycaemic clamp with simultaneous infusion of either a lipid emulsion or glycerol as a control. Blood was sampled at regular time points and muscle biopsies were taken before and after every test. Intramuscular triacylglycerol (IMTG) content was determined by Oil Red O staining and gene expression was measured by quantitative PCR.
Results Lipid infusion resulted in a ∼2.7-fold increase in plasma NEFA levels and a 31±6% decrease in insulin sensitivity (p=0.001). The infusion of lipids resulted in a ∼1.6-fold increase in IMTG (p=0.02), whereas during the clamp with glycerol infusion IMTG tended to decrease to ∼53% of preinfusion levels (p=0.065). Lipid infusion decreased PPARGC1A, PPARGC1B and PPARA expression to ∼61, 77 and ∼52% of basal values respectively, whereas expression of uncoupling protein 3 was upregulated 1.8-fold (all p<0.05).
Conclusions/interpretation Acute elevation of plasma NEFA levels, leading to muscular fat accumulation and insulin resistance, downregulates PPARGC1A, PPARGC1B and PPARA expression, suggesting that the decrease in PPARGC1 expression observed in the (pre)diabetic state may be the result, rather than the cause of lipid-induced insulin resistance.

Effect of sex differences on human MEF2 regulation during endurance exercise

Women exhibit an enhanced capability for lipid metabolism during endurance exercise compared with men. The underlying regulatory mechanisms behind this sex-related difference are not well understood but may comprise signaling through a myocyte enhancer factor 2 (MEF2) regulatory pathway. The primary purpose of this study, therefore, was to investigate the protein signaling of MEF2 regulatory pathway components at rest and during 90 min of bicycling exercise at 60% VO2peak in healthy, moderately trained men (n = 8) and women (n = 9) to elucidate the potential role of these proteins in substrate utilization during exercise. A secondary purpose was to screen for mRNA expression of MEF2 isoforms and myogenic regulatory factor (MRF) family members of transcription factors at rest and during exercise. Muscle biopsies were obtained before and immediately after exercise. Nuclear AMP-activated protein kinase-{alpha} ({alpha}AMPK) Thr172 (P < 0.001), histone deacetylase 5 (HDAC5) Ser498 (P < 0.001), and MEF2 Thr (P < 0.01) phosphorylation increased with exercise. No significant sex differences were observed at rest or during exercise. At rest, no significant sex differences were observed in mRNA expression of the measured transcription factors. mRNA for transcription factors MyoD, myogenin, MRF4, MEF2A, MEF2C, MEF2D, and peroxisome proliferator-activated receptor-{gamma} coactivator 1{alpha} (PGC1{alpha}) were significantly upregulated by exercise. Of these, MEF2A mRNA increased 25% specifically in women (P < 0.05), whereas MEF2D mRNA tended to increase in men (P = 0.11). Although minor sex differences in mRNA expression were observed, the main finding of the present study was the implication of a joint signaling action of AMPK, HDAC5, and PGC1{alpha} on MEF2 in the immediate regulatory response to endurance exercise. This signaling response was independent of sex.

Regulation of skeletal muscle oxidative capacity and insulin signaling by the Mitochondrial Rhomboid Protease PARL

Type 2 diabetes mellitus (T2DM) and aging are characterized by insulin resistance and impaired mitochondrial energetics. In lower organisms, remodeling by the protease pcp1 (PARL ortholog) maintains the function and lifecycle of mitochondria. We examined whether variation in PARL protein content is associated with mitochondrial abnormalities and insulin resistance. PARL mRNA and mitochondrial mass were both reduced in elderly subjects and in subjects with T2DM. Muscle knockdown of PARL in mice resulted in malformed mitochondrial cristae, lower mitochondrial content, decreased PGC1α protein levels, and impaired insulin signaling. Suppression of PARL protein in healthy myotubes lowered mitochondrial mass and insulin-stimulated glycogen synthesis and increased reactive oxygen species production. We propose that lower PARL expression may contribute to the mitochondrial abnormalities seen in aging and T2DM.

Expressão de genes relacionados à função mitocondrial em bovinos Nelore extremos para consumo alimentar residual

Pós-graduação em Genética e Melhoramento Animal - FCAV

Aerobic Exercise Training Prevents Heart Failure-Induced Skeletal Muscle Atrophy by Anti-Catabolic, but Not Anabolic Actions

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)