Branched-chain amino acids and mitochondrial bioenergetics in C2C12 myoblasts - Lehtonen, Elias (2019)
Johdanto. Haaraketjuiset aminohapot (HKAH, leusiini, isoleusiini, valiini) ja niiden aineenvaihdunta on liitetty parempaan aineenvaihdunnalliseen terveyteen, pidempään elinkaareen, parantuneeseen glukoosi- ja rasva-aineenvaihduntaan sekä mitokondrioiden biogeneesiin. Toisaalta kohonnut HKAH:n pitoisuus veressä on liitetty lihavuuteen, aineenvaihdunnallisiin sairauksiin, insuliiniresistenssiin sekä tyypin 2 diabetekseen. On ehdotettu, että muutokset HKAH hajotuksessa, ei niiden saannissa, on yhteydessä aineenvaihdunnallisiin sairauksiin. Tutkimuksen tavoitteena on tarkastella HKAH altistuksen vaikutuksia raajalihassolun mitokondrioiden bioenergetiikkaan C2C12 myoblasteissa. Menetelmät. C2C12 myoblastit altistettiin kasvaneelle HKAH pitoisuudelle (5 mM leusiini, 5 mM isoleusiini, 5mM valiini) 24 tunnin ajan, 4 tunnin ajan tai akuutisti ja niiden soluhengitystä verrattiin kontrolliryhmään korkean resoluution respirometrialla. Soluhengitystä tutkittiin sekä hiilihydraatti- että rasvapohjaisen aerobisen aineenvaihdunnan yhteydessä. Hiilihydraattipohjaisessa soluhengityksessä määritettiin fysiologinen (Routine), protonivuoto (Leak), Kompleksi I, Kompleksi I + II (OXPHOS), elektroninsiirtoketjun maksimikapasiteetti (ETS) sekä Kompleksi II linkittynyt soluhengitys. Rasvapohjaisessa hengityksessä määritettiin fysiologinen (Routine), protonivuoto (Leak), rasva-happojen oksidaatio (FAO) sekä ETS hengitysvaiheet. Lisäksi mitattiin proteiinikonsentraatio ja sitraattisyntaasin aktiivisuus. Hengitysarvot suhteutettiin solumäärään, proteiinikonsentraatioon sekä sitraattisyntaasin aktiivisuuteen. Lisäksi hengitysarvot suhteutettiin maksimaaliseen ETS kapasiteettiin. Tulokset. 24 tunnin HKAH altistus kasvatti tilastollisesti merkitsevästi ETS hengitystä hiilihydraattiaineenvaihdunnan osalta verrattuna kontrolliryhmään (p < 0.05), 4 tunnin ja akuutin altistuksen osalta ei havaittu eroja suhteessa kontrolliryhmään. 24 tunnin ryhmällä oli hiilihydraattiaineenvaihdunnan osalta tilastollisesti merkitsevästi matalampi OXPHOS hengitys (p < 0.01) suhteutettuna ETS hengitykseen verrattuna kontrolliryhmään. Rasva-aineenvaihdunnan osalta ei havaittu eroja hengitysvaiheissa eri ryhmien välillä. Sitraattisyntaasin aktiivisuudessa sekä proteiinikonsentraatioissa ei ollut eroja koeryhmien osalta. Johtopäätökset. HKAH altistus kasvattaa maksimaalista soluhengitystä hiilihydraatti-, mutta ei rasvahappopohjaisessa soluhengityksessä. HKAH vaikutus on yhteydessä altistusaikaan siten, että pitkä (24h) altistus kasvatti maksimaalista soluhengitystä, mutta lyhyt (4h) tai akuutti altistus eivät vaikuttaneet soluhengitykseen. HKAH voi olla mahdollisia hyötyjä hiilihydraattipohjaisessa soluhengityksessä. Sen sijaan negatiivisia vaikutuksia HKAH altistukseen ei havaittu soluhengityksen suhteen.