S-アリルシステイン。骨格筋萎縮に対する潜在的な化合物

S-allyl cysteine: A potential compound against skeletal muscle atrophy.

• Prachi Gupta
• Vikas Dutt
• Nirmaljeet Kaur
• Priya Kalra
• Sanjeev Gupta
• Anita Dua
• Rajesh Dabur
• Vikram Saini
• Ashwani Mittal

抄録

背景:

酸化ストレスは骨格筋萎縮の発症に重要な役割を果たしている。アリウム属の有機硫黄化合物であるS-アリルシステイン（SAC）は、免疫・酸化還元調節作用を含む幅広い特性を有している。レドックスバランスの調整におけるSACの役割を考えると、SACが酸化ストレスによる萎縮症の予防的役割を果たしているのではないかと考えられる。

BACKGROUND: Oxidative stress is crucial player in skeletal muscle atrophy pathogenesis. S-allyl cysteine (SAC), an organosulfur compound of Allium sativum, possesses broad-spectrum properties including immuno- and redox-modulatory impact. Considering the role of SAC in regulating redox balance, we hypothesize that SAC may have a protective role in oxidative-stress induced atrophy.

方法:

C2C12筋管を、SAC（200μM）の存在下または非存在下でHO（100μM）で処理し、蛍光顕微鏡、生化学的分析、リアルタイムPCRおよび免疫ブロット法を用いて、形態学、酸化還元状態、炎症性サイトカインおよびタンパク質分解系を研究した。その結果、SACの抗萎縮能は、変性誘導性萎縮モデルにおいて確認された。

METHODS: C2C12 myotubes were treated with HO (100 μM) in the presence or absence of SAC (200 μM) to study morphology, redox status, inflammatory cytokines and proteolytic systems using fluorescence microscopy, biochemical analysis, real-time PCR and immunoblotting approaches. The anti-atrophic potential of SAC was confirmed in denervation-induced atrophy model.

結果:

SACの前培養（4時間）は、HOの萎縮効果から筋管の形態（すなわち、長さ/直径/融合指数）を保護することができました。活性酸素、脂質過酸化、酸化されたグルタチオンと変化した抗酸化酵素の低いレベルは、SACで前処理すると、HOに暴露された細胞で観察された。SACの補充はまた、HOによって引き起こされるサイトカインレベル（TWEAK/IL6/myostatin）の上昇を抑制した。SACの治療はまた、多様なタンパク質分解系（すなわち、カテプシン、カルパイン、ユビキチン-プロテアソームE3-リガーゼ、カスパーゼ-3、オートファジー）の低い誘導によってサポートされているHO処理された筋管内の筋肉特異的なタンパク質（MHCf）の分解を緩和した。マウスの除神経誘発性萎縮は、SACの投与は、筋肉上の除神経の負の影響（すなわち、質量減少、断面積の減少、タンパク質分解系のアップレギュレーション、および総/特異的なタンパク質の分解）を緩和することを示しています。

RESULTS: SAC pre-incubation (4 h) could protect the myotube morphology (i.e. length/diameter/fusion index) from atrophic effects of HO. Lower levels of ROS, lipid peroxidation, oxidized glutathione and altered antioxidant enzymes were observed in HO-exposed cells upon pre-treatment with SAC. SAC supplementation also suppressed the rise in cytokines levels (TWEAK/IL6/myostatin) caused by HO. SAC treatment also moderated the degradation of muscle-specific proteins (MHCf) in the HO-treated myotubes supported by lower induction of diverse proteolytic systems (i.e. cathepsin, calpain, ubiquitin-proteasome E3-ligases, caspase-3, autophagy). Denervation-induced atrophy in mice illustrates that SAC administration alleviates the negative effects (i.e. mass loss, decreased cross-sectional area, up-regulation of proteolytic systems, and degradation of total/specific protein) of denervation on muscles.

結論:

SACは、タンパク質分解系と炎症性/酸化性分子の上昇を防止するために、HO誘導タンパク質の損失から筋管を保護し、筋線維を変性誘導筋の損失から保護するために有意な抗萎縮効果を発揮します。

CONCLUSIONS: SAC exerts significant anti-atrophic effects to protect myotubes from HO-induced protein loss and myofibers from denervation-induced muscle loss, due to the prevention of elevated proteolytic systems and inflammatory/oxidative molecules.

一般的な意味:

結果は、筋萎縮に対するSACの可能性を示唆している。

GENERAL SIGNIFICANCE: The results signify the potential of SAC against muscle atrophy.

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