근관 세포에서 근육 위축에 대한 BCAA의 보호 역할 = Protective Role of BCAA Against Muscle Atrophy in Myotube Cells

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Cellular senescence, oxidative stress, inflammation, and compromised myogenic signaling are the primary causes of skeletal muscle atrophy associated with ageing and chronic stress. As a negative player of the Wnt/β-catenin route, sclerostin (SOST) inhibits myogenic development and promotes protein degradation, both of which lead to muscle degeneration. This study assessed whether branched-chain amino acids (BCAAs) may reduce atrophy-like alterations in skeletal muscle cells by modifying the expression of SOST. To induce senescence, inflammation, and glucocorticoid-related muscle atrophy, C2C12 myoblasts and matured myotubes have been treated with d-galactose (D-gal), tumor necrosis factor alpha (TNF-α), and dexamethasone (DEX). We examined cell viability percentages, mitochondrial oxidative stress, and the level of expression of senescence variables, myogenic indicators, and genes that are linked to muscle atrophy, after exposing cells to different doses of BCAAs. BCAA therapy improved the survival of cells and lowered levels of oxidative stress in all atrophic conditions. Furthermore, BCAAs suppressed the gene and protein level expression of SOST and senescence biomarkers, including P53 and P21, in myoblasts exposed to D-gal. In myotubes induced by TNF-α and DEX, BCAAs reliably restored the expression of myogenic genes involving MyOD, MyoG, and MyH6 while lowering the expression of catabolism elements like myostatin, Atrogin 1 and MuRF-1. SOST expression was considerably decreased by BCAA treatment under all settings for testing. These results highlight the potential of BCAAs as a dietary supplement to prevent age-related muscle loss, suggesting that they may help ameliorate atrophy-like alterations in muscle cells by reducing SOST myokine levels and promoting myogenic homeostasis.

국문 초록 (Abstract)

세포 노화, 산화 스트레스, 염증, 그리고 손상된 근성 신호 전달은 노화와 만성 스트레스와 관련된 골격근 위축의 주요 원인입니다. Wnt/β-카테닌 경로의 부정적인 역할을 하는 스크레로스틴 (SOST)은 근성 발달을 억제하고 단백질 분해를 촉진하여 근육 퇴화를 초래합니다. 이 연구는 분지 사슬 아미노산(BCAA)이 SOST의 발현을 수정하여 골격근 세포의 위축과 유사한 변화를 줄일 수 있는지 평가했습니다. 노화, 염증 및 글루코코르티코이드 관련 근육 위축을 유도하기 위해 C2C12 근아세포와 성숙한 근아세포를 d-갈락토스(D-갈), 종양 괴사 인자 알파(TNF-α), 덱사메타손(DEX)으로 처리했습니다. 우리는 세포를 다양한 용량의 BCAA에 노출시킨 후 세포 생존율, 미토콘드리아 산화 스트레스, 근성 지표 및 근위축과 관련된 유전자의 발현 수준을 조사했습니다. BCAA 치료는 세포의 생존율을 향상시키고 모든 위축 조건에서 산화 스트레스 수준을 낮췄습니다. 또한 BCAA는 D-갈에 노출된 근아세포에서 SOST와 P53 및 P21을 포함한 노화 바이오마커의 유전자 및 단백질 수준 발현을 억제했습니다. TNF-α와 DEX에 의해 유도된 근아세포에서 BCAA는 MyOD, MyoG, MyH6를 포함한 근성 유전자의 발현을 안정적으로 회복시키면서 Myostatin, Atrogin 1 및 MuRF-1과 같은 이화작용 요소의 발현을 낮췄습니다. 모든 테스트 환경에서 BCAA 치료를 통해 SOST 발현이 상당히 감소했습니다. 이러한 결과는 나이 관련 근육 손실을 예방하기 위한 식이 보충제로서 BCAA의 잠재력을 강조하며, SOST 미오카인 수치를 낮추고 근성 항상성을 촉진함으로써 근육 세포의 위축과 유사한 변화를 개선하는 데 도움이 될 수 있음을 시사합니다.

목차 (Table of Contents)

• Word of Gratitude i
• Acknowledgments ii
• Dedication iii
• Table of contents iv
• List of Abbreviations v-viii
• Chapter I. Protective Role of BCAA Against Muscle Atrophy in Myotube Cells (근관 세포에서 근육 위축에 대한 BCAA의 보호 역할)
• Chapter I. Abstract 1-2
• 1. Introduction 3-6
• 2. Materials and Methods 7-12
• 3. Results 13-18
• 4. Discussion 19-21
• 5. Limitations and Future Perspectives 22
• 6. References 23-30
• 7. Tables 31-33
• 8. Figure Legends 34-38
• 9. Figures 39-58
• Chapter I. Korean Abstract (국문초록) 59-60