scholarly journals Low-Grade Systemic Inflammation Interferes with Anabolic and Catabolic Characteristics of the Aged Human Skeletal Muscle

2021 ◽  
Vol 2021 ◽  
pp. 1-14
Author(s):  
Dimitrios Draganidis ◽  
Athanasios Z. Jamurtas ◽  
Niki Chondrogianni ◽  
George Mastorakos ◽  
Tobias Jung ◽  
...  
Keyword(s):  
Older Adults ◽  
Skeletal Muscle ◽  
Protein Synthesis ◽  
Systemic Inflammation ◽  
Human Skeletal Muscle ◽  
Acute Phase Proteins ◽  
Proteasome Activity ◽  
Low Grade ◽  
Age Related ◽  
Hs Crp

Aging is associated with the development of chronic low-grade systemic inflammation (LGSI) characterized by increased circulating levels of proinflammatory cytokines and acute phase proteins such as C-reactive protein (CRP). Collective evidence suggests that elevated levels of inflammatory mediators such as CRP, interleukin-6 (IL-6), and tumor necrosis factor α (TNF-α) are correlated with deteriorated skeletal muscle mass and function, though the molecular footprint of this observation in the aged human skeletal muscle remains obscure. Based on animal models showing impaired protein synthesis and enhanced degradation in response to LGSI, we compared here the response of proteolysis- and protein synthesis-related signaling proteins as well as the satellite cell and amino acid transporter protein content between healthy older adults with increased versus physiological blood hs-CRP levels in the fasted (basal) state and after an anabolic stimulus comprised of acute resistance exercise (RE) and protein feeding. Our main findings indicate that older adults with increased hs-CRP levels demonstrate (i) increased proteasome activity, accompanied by increased protein carbonylation and IKKα/β phosphorylation; (ii) reduced Pax7+ satellite cells; (iii) increased insulin resistance, at the basal state; and (iv) impaired S6 ribosomal protein phosphorylation accompanied by hyperinsulinemia following an acute RE bout combined with protein ingestion. Collectively, these data provide support to the concept that age-related chronic LGSI may upregulate proteasome activity via induction of the NF-κB signaling and protein oxidation and impair the insulin-dependent anabolic potential of human skeletal muscle.

scholarly journals Effect of inflammation on muscle protein synthesis and breakdown in the aged human skeletal muscle

2018 ◽  
Author(s):  
Δημήτριος Δραγανίδης
Keyword(s):  
Skeletal Muscle ◽  
Protein Synthesis ◽  
Human Skeletal Muscle ◽  
Muscle Protein ◽  
Muscle Protein Synthesis ◽  
Hs Crp

Εισαγωγή: Η ανάπτυξη χρόνιας συστημικής φλεγμονής σε άτομα τρίτης ηλικίας (inflammaging), έχει δειχθεί ότι αυξάνει το κίνδυνο εμφάνισης χρόνιων ασθενειών και γηριατρικών συνδρόμων, ενώ έχει συσχετιστεί και με ταχύτερη απώλεια μυϊκής μάζας, δύναμης και λειτουργικής ικανότητας.Σκοπός: Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν α) να εξετάσει εάν η διέγερση του αναβολικού σηματοδοτικού μονοπατιού, η ενεργοποίηση των μεταφορέων αμινοξέων, η ριβοσωμική βιογένεση και η ενεργότητα του πρωτεασώματος στο σκελετικό μυ ηλικιωμένων ατόμων επηρεάζονται από τη χρόνια συστημική φλεγμονή σε κατάσταση νηστείας καθώς και μετά από συνδυασμό άσκησης και κατανάλωσης πρωτεΐνης, και β) να διερευνήσει τις πιθανές διαφορές στα επίπεδα φυσικής δραστηριότητας, στη διατροφική πρόσληψη, στη φυσική απόδοση καθώς και σε δείκτες οξειδωτικού στρες και αντιοξειδωτικής ικανότητας, μεταξύ ηλικιωμένων ανδρών με χαμηλή και υψηλή χρόνια συστημική φλεγμονή.Μεθοδολογία: 44 άνδρες εθελοντές ηλικίας 63-75 ετών οι οποίοι πληρούσαν τα κριτήρια συμμετοχής, συμπεριλήφθηκαν στη μελέτη. Αρχικά, υποβλήθηκαν σε αιμοληψία για τον προσδιορισμό των επιπέδων hs-CRP στην κυκλοφορία και στη συνέχεια υποβλήθηκαν σε αξιολόγηση του σωματικού ύψους και βάρους, της σύστασης σώματος, του επιπέδου σαρκοπενίας και της φυσικής απόδοσης. Επιπλέον αξιολογήθηκαν η φυσική δραστηριότητα και η διατροφική πρόσληψη για 7 συνεχόμενες ημέρες με χρήση επιταχυνσιομέτρων και διατροφικών ημερολογίων, αντίστοιχα. Από τους 44 συμμετέχοντες, 12 με υψηλή χρόνια συστημική φλεγμονή (υψηλή ΧΣΦ: hs-CRP: > 1.0 mg/L) και 12 με χαμηλή (χαμηλή ΧΣΦ: hs-CRP: ≤ 1.0 mg/L) έλαβαν μέρος στην κλινική δοκιμασία. Την ημέρα της κλινικής δοκιμασίας, οι συμμετέχοντες εκτέλεσαν 8 σετ των 10 επαναλήψεων στο 70% της 1ΜΕ στο μηχάνημα εκτάσεις γονάτων και αμέσως μετά κατανάλωναν συμπλήρωμα πρωτεΐνης ορού γάλακτος, σε μία δόση. Δείγματα μυός (μυϊκές βιοψίες) συλλέχθηκαν πριν την άσκηση (σε κατάσταση νηστείας) καθώς και στις 3 ώρες μετά τη λήψη του συμπληρώματος πρωτεΐνης. Αιμοληψίες πραγματοποιήθηκαν πριν την άσκηση και κάθε 30 λεπτά για 3 ώρες μετά την κατανάλωση του συμπληρώματος πρωτεΐνης.Αποτελέσματα: Στην κατάσταση νηστείας , η ομάδα υψηλής ΧΣΦ παρουσίασε υψηλότερη ενεργότητα χυμοθρυψίνης, μεγαλύτερη συγκέντρωση πρωτεϊνικών καρβονυλίων και μεγαλύτερη ποσότητα φωσφορυλιωμένης κινάσης ΙΚΚα/β, κατά 40%, 47% και 37%, αντίστοιχα, σε σύγκριση με την ομάδα χαμηλής ΧΣΦ (P < 0.05). Δεν παρατηρήθηκαν διαφορές μεταξύ των δύο ομάδων όσον αφορά την ενεργότητα τρυψίνης, την έκφραση των β υπομονάδων του πρωτεασώματος και του ανοσοπρωτεασώματος, τα επίπεδα του Nrf2 στον πυρήνα καθώς και τα επίπεδα 3-νιτροτυροσίνης. Επίσης, σημαντική συσχέτιση εντοπίστηκε μεταξύ των επιπέδων hs-CRP και της ενεργότητας χυμοθρυψίνης (P < 0.05) σε κατάσταση νηστείας. Στις 3 ώρες μετά την κατανάλωση του συμπληρώματος πρωτεΐνης, η ενεργότητα χυμοθρυψίνης αυξήθηκε σημαντικά και στις δυο ομάδες (υψηλή ΧΣΦ: +44%, χαμηλή ΧΣΦ: +86%, P < 0.05), χωρίς να διαφέρουν μεταξύ τους, ενώ η ενεργότητα της τρυψίνης αυξήθηκε μόνο στην ομάδα χαμηλής ΧΣΦ κατά 38% (P < 0.05). Η συγκέντρωση πρωτεϊνικών καρβονυλίων μειώθηκε κατά 31% στην ομάδα υψηλής ΧΣΦ (P < 0.05), ενώ τα επίπεδα του Nrf2 αυξήθηκαν σημαντικά μόνο την ομάδα χαμηλής ΧΣΦ (+28%, P < 0.05). Η έκφραση των β υπομονάδων του πρωτεασώματος και των αντίστοιχων βi του ανοσοπρωτεασώματος καθώς και τα επίπεδα 3-νιτροτυροσίνης και φωσφορυλιωμένης κινάσης ΙΚΚα/β παρέμειναν αμετάβλητα μετά την κατανάλωση της πρωτεΐνης. Επιπλέον, η φωσφορυλίωση της ριβοσωμικής πρωτεΐνης rpS6 αυξήθηκε σημαντικά στις 3 ώρες μετά τη λήψη του συμπληρώματος πρωτεΐνης μόνο στην ομάδα χαμηλής ΧΣΦ (+ 1.5 φορά, P < 0.05) και τα επίπεδά της διέφεραν σημαντικά από εκείνα της ομάδας υψηλής ΧΣΦ (P < 0.05). Η έκφραση των μεταφορέων αμινοξέων αλλά και η ενεργοποίηση δεικτών ριβοσωμικής βιογένεσης δεν παρουσίασαν σημαντικές μεταβολές σε καμία απ’ τις δυο ομάδες. Οι δυο ομάδες ωστόσο, διέφεραν σημαντικά μεταξύ τους όσον αφορά τα επίπεδα φυσικής δραστηριότητας, με την ομάδα χαμηλής ΧΣΦ να εκτελεί περισσότερα βήματα (+ 30%, P < 0.05) και να δαπανά περισσότερο χρόνο σε μέτρια-προς-υψηλής έντασης δραστηριότητες (+ 42%, P < 0.05) σε σύγκριση με την ομάδα υψηλής ΧΣΦ. Επίσης, η ομάδα χαμηλής ΧΣΦ παρουσίασε υψηλότερη πρόσληψη αντιοξειδωτικών βιταμινών σε σχέση με την ομάδα υψηλής ΧΣΦ (P < 0.05)η οποία συνοδευόταν και από υψηλότερη αντιοξειδωτική ικανότητα στο πλάσμα (+ 60%, P < 0.05). Συμπεράσματα: Τα αποτελέσματα της παρούσας διατριβής υποδεικνύουν ότι τα ηλικιωμένα άτομα με υψηλή ΧΣΦ χαρακτηρίζονται από αυξημένα επίπεδα οξειδωμένων πρωτεϊνών και αυξημένη ενεργοποίηση του πρωτεολυτικού μηχανισμού του πρωτεασώματος στο μυ, σε κατάσταση νηστείας, καθώς επίσης και από μειωμένη μεταφραστική δραστηριότητα στο ριβόσωμα, στη μεταγευματική περίοδο. Επιπλέον, μεγαλύτερα επίπεδα φυσικής δραστηριότητας σε ημερήσια βάση και μεγαλύτερη πρόσληψη αντιοξειδωτικών βιταμινών μέσω της διατροφής φαίνεται ότι διαφοροποιούν τα άτομα με χαμηλή και υψηλή ΧΣΦ, και επομένως θα πρέπει θεωρούνται καθοριστικοί παράγοντες για την υγεία στα άτομα τρίτης ηλικίας, οι οποίοι μπορούν να επιδράσουν ανασταλτικά στην εκδήλωση ΧΣΦ.

scholarly journals Molecular regulation of human skeletal muscle protein synthesis in response to exercise and nutrients: a compass for overcoming age-related anabolic resistance

2019 ◽  
Vol 317 (6) ◽  
pp. C1061-C1078 ◽  
Author(s):  
Nathan Hodson ◽  
Daniel W. D. West ◽  
Andrew Philp ◽  
Nicholas A. Burd ◽  
Daniel R. Moore
Keyword(s):  
Skeletal Muscle ◽  
Protein Synthesis ◽  
Muscle Mass ◽  
Human Skeletal Muscle ◽  
Molecular Mechanisms ◽  
Negative Impact ◽  
Muscle Protein ◽  
Muscle Protein Synthesis ◽  
Anabolic Resistance ◽  
Age Related

Skeletal muscle mass, a strong predictor of longevity and health in humans, is determined by the balance of two cellular processes, muscle protein synthesis (MPS) and muscle protein breakdown. MPS seems to be particularly sensitive to changes in mechanical load and/or nutritional status; therefore, much research has focused on understanding the molecular mechanisms that underpin this cellular process. Furthermore, older individuals display an attenuated MPS response to anabolic stimuli, termed anabolic resistance, which has a negative impact on muscle mass and function, as well as quality of life. Therefore, an understanding of which, if any, molecular mechanisms contribute to anabolic resistance of MPS is of vital importance in formulation of therapeutic interventions for such populations. This review summarizes the current knowledge of the mechanisms that underpin MPS, which are broadly divided into mechanistic target of rapamycin complex 1 (mTORC1)-dependent, mTORC1-independent, and ribosomal biogenesis-related, and describes the evidence that shows how they are regulated by anabolic stimuli (exercise and/or nutrition) in healthy human skeletal muscle. This review also summarizes evidence regarding which of these mechanisms may be implicated in age-related skeletal muscle anabolic resistance and provides recommendations for future avenues of research that can expand our knowledge of this area.

STUDY OF HS-CRP AND TNF-A LEVELS IN COPD PATIENTS ACCOMPANIED WITH CORONARY ARTERY DISEASE

2014 ◽  
pp. 48-56
Author(s):  
Van Thi Tran ◽  
Van Bang Le ◽  
Thị Thu Huong Hoang
Keyword(s):  
Coronary Artery Disease ◽  
Coronary Artery ◽  
Systemic Inflammation ◽  
Chronic Obstructive ◽  
Low Grade ◽  
Cross Sectional ◽  
Copd Patients ◽  
Coronary Artery Angiography ◽  
Hs Crp ◽  
Artery Disease

Aim: Some studies have linked the present of chronic obstructive oulmonary disease (COPD) to coronary artery disease (CAD). Low grade systemic inflammation occurs in patients with COPD as well as patients with CAD. This study was designed to find out the concentration differences of hs-CRP and TNF-a in patients having both chronic obstructive pulmonary and coronary artery diseases with those having either. Methods: A cross - sectional descriptive study was conducted in 200 patients undergoing a coronary artery angiography in the Heart Institute, Thong Nhat Hospital and 115 People Hospital. COPD was diagnosed using GOLD classification. Result: Our study had shown that the levels of hs-CRP and TNF-a were statistically increased in patients with COPD, CAD as well as in patients who had COPD with CAD (p<0,05). The levels of hs-CRP were higher in CAD than in COPD nad the levels of TNF-a were higher in COPD than in CAD. In patients with COPD and CAD, there were increased the levels of both hs-CRP and TNF-a in serum. Conclusion: Systemic inflammation presents in both COPD and CAD. Key words: hs-CRP, TNF-a, coronary artery disease (CAD).

scholarly journals Fourteen days of smoking cessation improves muscle fatigue resistance and reverses markers of systemic inflammation

2021 ◽  
Vol 11 (1) ◽  
Author(s):  
Mohammad Z. Darabseh ◽  
Thomas M. Maden-Wilkinson ◽  
George Welbourne ◽  
Rob C. I. Wüst ◽  
Nessar Ahmed ◽  
...  
Keyword(s):  
Oxidative Stress ◽  
Skeletal Muscle ◽  
Smoking Cessation ◽  
Muscle Fatigue ◽  
Fatigue Resistance ◽  
Systemic Inflammation ◽  
Muscle Function ◽  
Low Grade ◽  
Skeletal Muscle Function ◽  
Tnf Α

AbstractCigarette smoking has a negative effect on respiratory and skeletal muscle function and is a risk factor for various chronic diseases. To assess the effects of 14 days of smoking cessation on respiratory and skeletal muscle function, markers of inflammation and oxidative stress in humans. Spirometry, skeletal muscle function, circulating carboxyhaemoglobin levels, advanced glycation end products (AGEs), markers of oxidative stress and serum cytokines were measured in 38 non-smokers, and in 48 cigarette smokers at baseline and after 14 days of smoking cessation. Peak expiratory flow (p = 0.004) and forced expiratory volume in 1 s/forced vital capacity (p = 0.037) were lower in smokers compared to non-smokers but did not change significantly after smoking cessation. Smoking cessation increased skeletal muscle fatigue resistance (p < 0.001). Haemoglobin content, haematocrit, carboxyhaemoglobin, total AGEs, malondialdehyde, TNF-α, IL-2, IL-4, IL-6 and IL-10 (p < 0.05) levels were higher, and total antioxidant status (TAS), IL-12p70 and eosinophil numbers were lower (p < 0.05) in smokers. IL-4, IL-6, IL-10 and IL-12p70 had returned towards levels seen in non-smokers after 14 days smoking cessation (p < 0.05), and IL-2 and TNF-α showed a similar pattern but had not yet fully returned to levels seen in non-smokers. Haemoglobin, haematocrit, eosinophil count, AGEs, MDA and TAS did not significantly change with smoking cessation. Two weeks of smoking cessation was accompanied with an improved muscle fatigue resistance and a reduction in low-grade systemic inflammation in smokers.

scholarly journals Advances in the Role of Leucine-Sensing in the Regulation of Protein Synthesis in Aging Skeletal Muscle

2021 ◽  
Vol 9 ◽  
Author(s):  
Yan Zhao ◽  
Jason Cholewa ◽  
Huayu Shang ◽  
Yueqin Yang ◽  
Xiaomin Ding ◽  
...  
Keyword(s):  
Skeletal Muscle ◽  
Protein Synthesis ◽  
Therapeutic Potential ◽  
Muscle Protein ◽  
Muscle Protein Synthesis ◽  
Trna Synthetase ◽  
Limiting Factor ◽  
Anabolic Resistance ◽  
Age Related

Skeletal muscle anabolic resistance (i.e., the decrease in muscle protein synthesis (MPS) in response to anabolic stimuli such as amino acids and exercise) has been identified as a major cause of age-related sarcopenia, to which blunted nutrition-sensing contributes. In recent years, it has been suggested that a leucine sensor may function as a rate-limiting factor in skeletal MPS via small-molecule GTPase. Leucine-sensing and response may therefore have important therapeutic potential in the steady regulation of protein metabolism in aging skeletal muscle. This paper systematically summarizes the three critical processes involved in the leucine-sensing and response process: (1) How the coincidence detector mammalian target of rapamycin complex 1 localizes on the surface of lysosome and how its crucial upstream regulators Rheb and RagB/RagD interact to modulate the leucine response; (2) how complexes such as Ragulator, GATOR, FLCN, and TSC control the nucleotide loading state of Rheb and RagB/RagD to modulate their functional activity; and (3) how the identified leucine sensor leucyl-tRNA synthetase (LARS) and stress response protein 2 (Sestrin2) participate in the leucine-sensing process and the activation of RagB/RagD. Finally, we discuss the potential mechanistic role of exercise and its interactions with leucine-sensing and anabolic responses.

scholarly journals Age-related differences in lean mass, protein synthesis and skeletal muscle markers of proteolysis after bed rest and exercise rehabilitation

2015 ◽  
Vol 593 (18) ◽  
pp. 4259-4273 ◽  
Author(s):  
Ruth E. Tanner ◽  
Lucille B. Brunker ◽  
Jakob Agergaard ◽  
Katherine M. Barrows ◽  
Robert A. Briggs ◽  
...  
Keyword(s):  
Skeletal Muscle ◽  
Protein Synthesis ◽  
Lean Mass ◽  
Bed Rest ◽  
Exercise Rehabilitation ◽  
Age Related ◽  
Rest And Exercise

Measurement of protein synthesis in human skeletal muscle: further investigation of the flooding technique

1991 ◽  
Vol 81 (s25) ◽  
pp. 557-564 ◽  
Author(s):  
M. A. McNurlan ◽  
P. Essen ◽  
S. D. Heys ◽  
V. Buchan ◽  
P. J. Garlick ◽  
...  
Keyword(s):  
Skeletal Muscle ◽  
Protein Synthesis ◽  
Amino Acid ◽  
Continuous Infusion ◽  
Healthy Subjects ◽  
Human Skeletal Muscle ◽  
Quadriceps Muscle ◽  
Mean Difference ◽  
Good Agreement ◽  
Stimulation Of

1. The rate of protein synthesis in quadriceps muscle of healthy subjects estimated from the incorporation of l-[1-13C]leucine given by continuous infusion was 1.1%/day. The estimate of protein synthesis from the incorporation of a flooding amount of labelled leucine was 1.8%/day (sd 0.65). The possibility that the higher rate obtained with the flooding technique arose from stimulation of protein synthesis by the large amount of leucine is unlikely. 2. The same rate of protein synthesis (1.7%/day, sd 0.3) was obtained with a flooding amount (0.05 g/kg) of a different amino acid, l-[1-13C]phenylalanine, as was obtained with leucine. 3. Incorporation of l-[1-13C]phenylalanine was not affected by simultaneous injection of leucine (1.7%/day, sd 0.7) or valine (1.6%/day, sd 0.4). 4. Protein synthesis, assessed in a completely different way from the proportion of polyribosomes isolated from the skeletal muscle, was unaltered by the injection of 0.05 g of l-leucine/kg (44.6%, sd 8.5 versus 43.8%, sd 7.7). 5. Good agreement in estimates of protein synthesis was observed in subjects in whom both legs were measured with both l-[1-13C]leucine (mean difference 0.16%/day) and l-[1-13C]phenylalanine (mean difference 0.2%/day).

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document