Rezultatele căutări pentru: leucina

Atenuarea proteinolizelor induse de proteazom în musculatura scheletică de către β-hidroxi-metilbutirat în pierderea musculară/casexia indusă de cancer

Helen J. SmithPradip Mukerji and Michael J. Tisdale

Abstract
Pierderea mușchilor scheletici este un factor determinant important al supraviețuirii la pacienții cu pierdere în greutate/casexie indusă de cancer.

Efectul metabolitului leucinei β-hidroxi-metilbutirat (HMB) asupra reducerii pierderii în greutate corporală și a degradării proteinelor în modelul MAC16 al pierderii de greutate indusă de cancer a fost comparat cu cel al acidului eicosapentaenoic (EPA) inhibitor al degradării proteinelor.

S-a constatat că HMB atenuează dezvoltarea pierderii în greutate la o doză mai mare de 0,125 g / kg, însoțită de o micșorare a ratei de creștere a tumorii. Atunci când EPA a fost utilizat la un nivel de doză suboptima (0,6 g / kg), combinația cu HMB părea să îmbunătățească efectul anticasectic.

Ambele tratamente au determinat o creștere a greutății umede a mușchiului soleus și o reducere a degradării proteinelor, deși nu a fost un efect sinergie al combinației.

Activitatea proteazomului, determinată de activitatea enzimatică „asemănătoare cu chymotripsina”, a fost atenuată atât de HMB, cât și de EPA.

Expresia proteinei a subunităților a2 sau 20S a fost redusă cu cel puțin 50%, ca și subunitățile ATPază MSS1 și p42 ale subunității de proteazom 19S proteazomale. Aceasta a fost însoțită de o reducere a expresiei enzimei de conjugare a ubiquitinei E214k.

Combinația dintre EPA și HMB a fost cel puțin la fel de eficientă sau mai eficace decât oricare alt tratament.

Atenuarea expresiei proteazomului a fost reflectată ca o reducere a degradării proteinei din mușchiul gastrocnemius al șoarecilor cachectici tratați cu HMB. În plus, HMB a produs o stimulare semnificativă a sintezei proteinelor în mușchiul scheletic. Aceste rezultate sugerează că HMB conservă masa corporală slabă și atenuează degradarea proteinelor prin reglarea în jos a expresiei crescute a componentelor principale de reglementare ale căii proteolitice ubiquitin-proteazom, împreună cu stimularea sintezei proteinelor.

 

Introducere
Pierderea în greutate este frecventă la pacienții cu carcinoame pulmonare și tractul gastrointestinal (1), având ca rezultat o pierdere masivă atât a grăsimilor corporale, cât și a proteinelor musculare, în timp ce proteina non-musculară rămâne neafectată (2). Deși pierderea de grăsime corporală este importantă din punct de vedere al rezervelor de energie, este vorba de pierderea proteinei musculare scheletice care are ca rezultat imobilitatea și, eventual, afectarea funcției musculare respiratorii (3), ducând la decesul din cauza pneumoniei hipostatice. Deși cașexia este frecvent însoțită de anorexie, suplimentele nutriționale singure nu sunt în măsură să mențină greutatea corporală stabilă, iar orice greutate câștigată se datorează unei creșteri a țesutului adipos și a apei, mai degrabă decât masei corporale slabe (4). Același lucru este valabil și pentru stimulentele pentru apetit, cum ar fi acetatul de megestrol (5) și acetatul de medroxiprogesteron (6), sugerând că pierderea masei corporale slabe se datorează altor factori decât insuficiența energetică.

Masele musculare scheletice reprezintă un echilibru între rata de sinteză a proteinelor și rata de degradare. Pacienții cu pierdere în greutate indusă de cancer arată o depresie a sintezei proteinelor în mușchii scheletici (7) și o creștere a degradării proteinelor, ceea ce se reflectă într-o expresie crescută a căii proteolitice ubiquitin-proteazom, determinant major al degradării proteinelor. Astfel, mușchii scheletici de la pacienții cu cancer cachectic prezintă o expresie crescută a ARNm pentru ambele subunități ubiquitin (8) și proteazom (9), în timp ce activitatea proteolitică proteazomică a crescut în paralel cu expresia ubiquitin (8). Incapacitatea stimulilor anabolici de a crește masa corporală slabă la pacienții cu boală cachectică sugerează că degradarea proteinelor trebuie atenuată înainte ca masele musculare să crească.

Acidul eicosapentaenoic (EPA), reglează în jos expresia crescută a căii proteolitice ubiquitin-proteazomale în mușchiul scheletic al șoarecilor cachectici (10) și sa stabilit că stabilizează greutatea corporală la pacienții cu boala cachectică cu cancer pancreatic (11). Când pacienții au consumat un supliment dens de energie care conține 32 g proteină și 2 g EPA, greutatea corporală a crescut, iar acest lucru a fost atribuit exclusiv creșterii masei musculare slabe (12).

β-hidroxi-β-metilbutirat (HMB) este un metabolit al aminoacidului LEUCINA format prin transaminarea a-cetoizocaproatului în mușchi, urmată de oxidarea a-cetoizocaproatului în citosolul ficatului și, . Atât leucina cât și α-cetoizocaproatul au fost propuse pentru a scădea pierderea de azot și proteine, iar efectul pare să se datoreze producerii de HMB (14). Un studiu recent (15) a arătat că un amestec de HMB, arginină și glutamină este eficient în creșterea greutății corporale la pacienții cu pierdere în greutate cu cancer avansat (stadiul IV). Mai mult, creșterea greutății corporale a fost atribuită unei creșteri a masei lipsite de grăsimi, așa cum sa observat în EPA (12).

Acest studiu evaluează efectul HMB, în comparație cu EPA sau combinația, asupra pierderii în greutate indusă de tumoarea MAC16 și a mecanismelor implicate. Pierderea în greutate indusă de tumoarea MAC16 nu implică anorexie (16) sau factorul-necroză tumorală citokină-α sau interleukină IL 6 (17). Activitatea funcțională activă a proteazomului și nivelele proteice ale subunităților proteazom au fost alese pentru a măsura expresia căii ubiquitin-proteazomului din cauza rapoartelor (18,19) ⇓ care arată că în diferite celule concentrațiile crescute de ARNm ale subunităților proteazomului nu au fost însoțite de concentrații crescute sau activitățile proteazomilor

Materiale si metode
Materiale. EPA (98% ca acid liber) a fost achiziționat de la Biomol Research Laboratories Inc. (Plymouth Meeting, PA).

HMB (ca sare de calciu) a fost obținută de la Organic Technologies Inc. (Coshocton, OH).

Anticorpii monoclonali ai mouse-ului la subunitățile proteasomice 20S a 1, 2, 3, 5, 6 și 7 (clona MCP 231), subunitatea proteazomului 20S p3 (HC10), subunitatea ATPază RP1 (S7, Mss1, clona MSS1-104) și subunitatea ATPază RP 4 (S106, p42; clona p42-23) a fost achiziționată de la Affiniti Research Products (Exeter, Marea Britanie). Antiserul policlonal de iepure la enzima E2 (anticorp anti-UBC2) care a conjugat ubiquitina a fost un cadou de la Dr. Simon Wing (Universitatea McGill, Montreal, Quebec, Canada). Anticorpii anti-iepure capră anti-iepure și anti-șoarece de iepure conjugați cu peroxidază au fost de la Dako Ltd. (Cambridge, Marea Britanie).

Animale. Șoarecii RMN masculi tulpini masivi (greutate medie 25 g) au fost obținuți din propria noastră colonie de inbred și au fost transplantate cu fragmente de tumoare MAC16 s.c. în flanc, cu ajutorul unui trocar, selectând de la animale donatoare cu pierdere în greutate stabilită (16). Animalele transplantate au primit o dietă de creștere a șobolanilor și a șoarecilor (Special Diet Services, Witham, Marea Britanie) și apă ad libitum și pierderea în greutate a fost evidentă la 10 până la 12 zile după implantarea tumorii. Animalele care s-au prezentat înaintea dezvoltării pierderii în greutate au fost randomizate pentru a primi EPA zilnic (în ulei de măsline), HMB (în PBS) sau combinația descrisă în figurile legendare date p.o. prin gavaj, în timp ce animalele de control au primit fie ulei de măsline, fie PBS. Toate grupurile conțin cel puțin șase șoareci. Volumul tumoral, greutatea corporală și consumul de alimente și apă au fost monitorizate zilnic. Animalele au fost întrerupte prin dislocare cervicală atunci când pierderea în greutate corporală a ajuns la 25% și toate studiile au fost efectuate în conformitate cu Ghidul Comitetului de Coordonare al Cancerului din Regatul Unit pentru îngrijirea și utilizarea animalelor de laborator. Mușchii sole au fost repede disecați, împreună cu tendoanele intacte și menținute în ser fiziologic izotonic cu gheață înainte de determinarea degradării proteinelor. Analiza compoziției corpului a fost determinată așa cum s-a descris anterior (20).

Determinarea degradării proteinelor musculare. Mușchii de solex proaspăt disecați au fost fixați prin intermediul tendoanelor pe suporți de sârmă de aluminiu, sub tensiune, la o lungime aproximativă de repaus pentru a preveni scurtarea musculară și preincubate timp de 45 de minute în 3 ml de tampon bicarbonat Krebs-Henseleit oxigenat (95% oxigen / dioxid de carbon 5% (pH 7,4) conținând 5 mmol / l glucoză și 0,5 mmol / l cicloheximid. Degradarea proteinei a fost determinată prin eliberarea tirozinei pe o perioadă de 2 ore (21).

Măsurarea activității proteazomilor. Activitatea proteazomului funcțional a fost determinată prin măsurarea activității enzimatice „asemănătoare cu chymotripsina”, activitatea proteolitică predominantă a subunităților p ale proteazomului conform metodei lui Orino și colab. (22). Muschii au fost clătiți cu PBS răcit cu gheață, tocați și s-au sonicat în 20 mM Tris-HCI (pH 7,5), 2 mM ATP, 5 mmoli / MgCl2 și 1 mmol / L DTT. Sonicatul a fost apoi centrifugat timp de 10 minute la 18.000 x g, la 4 ° C și supernatantul a fost utilizat pentru a determina activitatea enzimatică asemănătoare cu chymotripsina prin eliberarea aminometil cumarinei (AMC) din substratul fluorogenic succinil-LLVY-AMC. Activitatea a fost măsurată în absența și prezența inhibitorului specific de proteazom lactacistin (10 pM). Doar activitatea suprimabilă a lactacistinei a fost considerată a fi proteasom specifică.

Proteina sinteză și degradare în musculare Gastrocnemius. Metoda pentru determinarea sintezei proteinelor și a degradării în musculatura gastrocnemius a fost descrisă anterior (23). Sinteza proteinei sintetice a fost măsurată prin încorporarea l- [4-3H] fenilalaninei în timpul unei perioade de 2 ore în care mușchii gastrocnemius izolați au fost incubați la 37 ° C în RPMI 1640 fără roșu fenol și saturat cu 02 / C02 (19: 1 ). După incubare, mușchii au fost clătiți în mediu nonradioactiv, au fost uscați și au fost omogenizați în 4 ml acid percloric 2%. Rata sintezei proteinelor a fost calculată prin împărțirea radioactivității legate de proteine ​​cu materialul solubil în acid (nelegat).

Pentru testele de degradare a proteinei, animalele din același grup ca cele utilizate pentru măsurarea sintezei proteinelor au fost administrate i.p. 0,4 mmoli / l [4-3H] fenilalanină în PBS (100 pl) cu 24 de ore înainte de testare. Mușchii gastrocnemici izolați au fost spălați intens cu PBS și RPMI 1640 înainte de măsurarea eliberării de radioactivitate în RPMI 1640 într-o perioadă de 2 ore. Activitatea legată de proteine ​​a fost determinată prin omogenizarea mușchilor în acid percloric 2% și determinarea radioactivității non-acizi solubile (radioactivitate în precipitat). Rata de degradare a proteinei a fost calculată prin împărțirea cantității de radioactivitate [3H] fenilalanină eliberată în mediul de incubare în timpul perioadei de incubare de 2 ore prin activitatea specifică a [3H] fenilalaninei legată de proteină.

Analiza Western Blot. Probele de proteină citosolică musculară soleus (2 până la 5 pg) obținute din analiza de mai sus au fost rezolvate pe SDS-PAGE 10% și transferate la membrana de nitroceluloză 0,45 pm (Hybond, Amersham Life Science Products, Bucks, Regatul Unit) cu 5% Marvel în PBS. Anticorpii primari pentru MSS1 și p42 au fost utilizați la o diluție de 1: 5000, pentru subunitățile aa proteazomice a 20S la 1: 1500 și pentru subunitățile p la 1: 1000, în timp ce anticorpul pentru E214k a fost utilizat la o diluție de 1: 500 . Anticorpii secundari au fost utilizați la o diluție de 1: 2000. Incubarea a fost efectuată timp de 2 ore la temperatura camerei și dezvoltată prin chemiluminiscență îmbunătățită (Amersham, Bucks, Regatul Unit).

Analize statistice. Diferențele în mediile între grupuri au fost determinate printr-o singură cale ANOVA, urmată de un test de comparație multiplu Tukey-Kramer.

Rezultate
O relație doză-răspuns a HMB în monoterapie asupra pierderii în greutate și a ratei de creștere a tumorii la șoareci purtând tumora MAC16 este prezentată în figura 1. Doze de HMB> 0,125 g / kg au determinat o reducere semnificativă a pierderii în greutate (Fig.1A) și aceasta a fost însoțită de o reducere mică, dar semnificativă, a ratei de creștere a tumorii (Figura 1B). Atenuarea pierderii în greutate nu a fost însoțită de o modificare a aportului alimentar și a apei. Un nivel de doză de 0,25 g / kg a fost ales pentru toate experimentele ulterioare. Efectul HMB, EPA și combinația dintre HMB și EPA asupra pierderii în greutate în șoarecii cu sarcină cachectică MAC16 este prezentată în figura 2A. O doză suboptimală de EPA a fost aleasă pentru a investiga interacțiunile cu HMB. Pierderea în greutate a fost atenuată de EPA, în timp ce HMB și combinația păreau puțin mai eficiente decât EPA în monoterapie. Nu a existat nici un efect semnificativ al oricărui tratament asupra volumului tumorii în aceeași perioadă (Fig.2B). Toate tratamentele au determinat o creștere semnificativă a greutății musculaturii umede soleus (fig.3A), deși se pare că există variații considerabile între greutățile musculare din EPA și grupurile de tratament combinat datorită mărimii relativ mici a acestor mușchi (<100 g de mușchi) . Degradarea proteinei din acesti mușchi a fost măsurată prin eliberarea tirozinei pe gram de mușchi timp de 2 ore, luând în considerare variația mărimii mușchiului (Figura 3B). La dozele alese, HMB a fost la fel de eficace ca și EPA și nu a fost un efect sinergie al combinației. Analiza compoziției corpului (Tabelul 1) a indicat că HMB a determinat o creștere semnificativă a masei carcasei fără grăsimi fără efect asupra țesutului adipos.

Figure 1.

Curbele de răspuns la doză pentru efectul HMB asupra greutății corporale (A) exprimate ca schimbare în greutatea corporală (g) și volumul tumorii (mm3) (B) la șoareci purtând tumora MAC16. Acest studiu a fost inițiat (ziua 1) la 9 zile după transplantul tumoral, înainte de apariția pierderii în greutate. HMB (în PBS) a fost administrat p.o. prin gavaj pe un regim zilnic la o concentrație de 0,05 (•), 0,125 (○) și 0,25 g / kg (x). Șoarecii de control au primit PBS singur (♦). Puncte, media (n = 20); baruri, SE. Diferențe față de grupul de control: a, P <0,05; b, P <0,01 și c, P <0,005.

Figure 2.

Efectul a 0,25 g / kg HMB (▪), 0,6 g / kg EPA (x) și combinația (○) împreună cu controlul PBS (•) asupra greutății corporale exprimat ca schimbare în greutatea corporală volum (mm3) (B) de șoareci purtând tumora MAC16. Studiul a fost inițiat la 9 zile după transplantul de tumori (ziua 1). Toți agenții au fost administrați p.o. prin gavaj pe un regim zilnic și dozarea EPA și HMB a fost separată cu 2 ore. Puncte, media (n = 20); baruri, SE. Diferențe față de grupul de control: a, P <0,05; b, P <0,01 sau c, P <0,005.

Figure 3.

Greutatea umedă a mușchilor soleus (A) și rata de degradare a proteinei în musculatură soleus exprimată în nanomoli de tirozină eliberată pe gram de mușchi peste 2 ore (B) de șoareci purtând tumora MAC16 și tratată cu EPA 0,6 g / kg, 0,25 g / kg HMB sau combinația timp de 3 zile. Coloane, media (n = 6); baruri, SE. Diferențe față de grupul de control PBS: a, P <0,05, b, P <0,01, sau c, P <0,005.

Table 1.

Analiza compoziției corporale a șoarecilor care poartă tumora MAC16 tratată cu HMB timp de 5 zile

 

S-a demonstrat că expresia proteazomului este crescută în mușchii gastrocnemius de șoareci care poartă tumora MAC16 și această exprimare a genei a crescut sa dovedit a fi atenuată de EPA (10). Rezultatele din figura 4 arată că activitatea proteazomului funcțional, determinată de activitatea enzimatică asemănătoare cu chymotripsina, a fost atenuată de HMB în aceeași măsură ca EPA la dozele alese și că combinația de HMB și EPA nu a produs o depresie suplimentară în activitate. Exprimarea proteinei subunităților proteazomului a fost analizată prin Western blot a supernatanților celulari.

Expresia subunităților a proteazomului α, unitățile structurale ale proteazomului, a fost atenuată atât de HMB, cât și de EPA și s-a observat o scădere suplimentară a benzii 2 pentru combinație (Figura 5B).

Expresia subunităților p proteazomului p, subunitățile catalitice ale proteazomului, a fost, de asemenea, atenuată de HMB și EPA, iar atenuarea combinației a fost semnificativă, spre deosebire de oricare agent singur/individual (fig.5C și D).

Exprimarea MSS1, a unei subunități ATPază a complexului de proteazom 19S proteazom este prezentată în figura 6A. Atât HMB, cât și EPA au atenuat expresia MSS1, dar combinația nu pare să producă o reducere suplimentară.

Rezultate similare au fost obținute cu p42, o altă subunitate ATPază a regulatorului 19S care promovează asocierea dependentă de ATP a proteazomului 20S cu regulatorul 19S pentru a forma proteazomul 26S (Fig.6C). Din nou, atât HMB cât și EPA păreau la fel de eficiente, în timp ce combinația pare să reducă în continuare expresia p42.

Exprimarea enzimei de conjugare a ubiquitinei, E214k, a fost de asemenea redusă atât prin HMB, cât și prin EPA, în timp ce combinația a determinat o reducere suplimentară a expresiei (Figura 7).

 

Aceste rezultate confirmă faptul că HMB este la fel de eficace ca EPA în atenuarea pierderii masei musculare, a degradării proteinelor și a reglării în jos a căii proteolitice ubiquitin-proteazomale.

Acest mecanism este probabil cel puțin parțial responsabil pentru conservarea masei musculare la șoarecii cachectici care poartă tumora MAC16

Figure 4.

Efectul HMB și EPA asupra activității funcționale proteazomale, determinată ca activitate enzimatică asemănătoare cu cea a chymotrypsinei în mușchiul gastrocnemius a șoarecilor care poartă tumora MAC16 și tratată timp de 3 zile. Coloane, activitate fluorometrică medie pe gram de proteină peste 1 oră exprimată în unități arbitrare de fluorescență (n = 6); baruri, SE. Diferențe de la control: c, P <0,005.

Figure 5.

A, expresia subunităților a proteazom 20S a, detectată prin Western blot, în mușchiul gastrocnemius al șoarecilor tratați cu PBS (benzile AC), 0,25 g / kg HMB (benzile DF), 0,6 g / kg EPA (liniile GI) (benzile JL). Tratamentul a fost reziliat după 3 zile. B, analiza densitometrică a blotului prezentată în A. n = 6. Diferențe de la martor: c, P <0,001; diferențele de la HMB: e, P <0,01. C, exprimarea subunităților p proteasom 20S, detectată prin Western blot, în mușchiul gastrocnemius al șoarecilor tratați cu PBS (benzile AC), 0,25 g / kg HMB (benzi DF), 0,6 g / kg EPA (liniile GI) (benzile JL). Tratamentul a fost reziliat după 3 zile. D, analiza densitometrică a blotului prezentată în C. n = 6. Diferențe de la martor: c, P <0,001.

Figure 6.

A, expresia subunității proteazomului 19S, MSS1, detectată prin Western blotting, în mușchiul gastrocnemius al șoarecilor tratați cu PBS (benzile AC), 0,25 g / kg HMB (benzile DF), 0,6 g / kg EPA (liniile GI) (lane JL). Tratamentul a fost reziliat după 3 zile. B, analiza densitometrică a blotului prezentată în A. n = 6. Diferențe de la martor: c, P <0,001. C, exprimarea subunității proteazomului 19S, p42, detectată prin Western blotting, în mușchiul gastrocnemius al șoarecilor tratați cu PBS (benzile AC), 0,25 g / kg HMB (benzile DF), 0,6 g / kg EPA (liniile GI) (lane JL). Tratamentul a fost reziliat după 3 zile. D, analiza densitometrică a blotului prezentată în C. n = 6. Diferențe de la martor: c, P <0,001.

S-a arătat că EPA atenuează creșterea degradării proteinelor în mușchii scheletici la șoareci purtând tumora MAC16, dar nu are efect asupra depresiei sintezei proteinelor (23).

Spre deosebire ,HMB, atunci când s-a evaluat la două doze (0,25 și 2,5 g / kg; Fig.8A),a avut ca efect nu numai degradarea proteinei atenuată, dar și creșterea sintezei proteinelor în musculatura gastrocnemius a șoarecilor care poartă tumoarea MAC16 în comparație cu animalele de control cărora li s-a administrat PBS . Aceasta a dus la o creștere a raportului sintezei proteinelor la degradarea proteinei din mușchi (Fig.8B) de 14 ori cu HMB la 0,25 g / kg și 32 de ori la 2,5 g / kg

 

Figure 8.

A, efect al p.o. administrarea de HMB de 2,5 g / kg asupra vitezei de sinteză a proteinei (i) și a degradării (?) în mușchii gastrocnemius ai animalelor cu tumori MAC16, exprimată în milimoli de fenilalanină încorporată sau eliberată pe gram de mușchi pe 2 ore. Tratamentul a fost reziliat după 3 zile. Coloane, media (n = 6); baruri, SE. Diferențe față de controlul PBS: a, P <0,05; b, P <0,001. B, raportul dintre rata de sinteză a proteinei și rata de degradare a proteinei în mușchii gastrocnemius la șoarecii tratați în A.

 

Discuţie
Cancer-indusa de scădere în greutate este un factor important în moartea pacienților cu cancer, iar pentru multe tipuri de tumori există o relație inversă între gradul de scădere în greutate și timpul median de supraviețuire (1). Decesul apare în mod normal când pierderea în greutate corporală atinge 30%, iar acești pacienți prezintă o reducere cu 85% a grăsimii corporale și reducerea cu 75% a proteinei musculare (2). În ciuda importanței cașexiei, foarte puțini agenți sunt capabili să contracareze pierderea în greutate, în special epuizarea masei corporale slabe. Unul dintre putinii agenti disponibili este EPA, care pastreaza masa musculara prin atenuarea degradarii proteinelor crescute, dar nu are efect asupra sintezei proteinelor (23). S-a arătat că EPA produce un efect asupra degradării proteinelor prin inhibarea acțiunii unui factor catabolic tumoral, factor de inducere a proteolizei, prin suprimarea producției de eicosanoid în celulele musculare (24). Acest studiu arată că HMB nu numai că este capabil să atenueze degradarea proteinelor în mușchiul scheletic al șoarecilor cachectic, ci și stimulează sinteza proteinelor, rezultând o creștere a masei carcasei fără grăsimi. Mecanismul de stimulare a sintezei proteinelor nu a fost investigat, dar deoarece HMB este un metabolit al leucinei, acesta poate urma un mecanism similar (25).

Studiile clinice au arătat capacitatea HMB de a mări masa fizică slabă și puterea musculară la oameni care au suferit progresiv antrenament de rezistență (26) și pentru a mări masa corporală și masa fără grăsimi la pacienții cu pierdere în greutate indusă de cancer (15). Modificări similare ale compoziției organismului au fost observate la șoarecii cachectici tratați cu HMB. Mecanismul acestui efect pare să apară din capacitatea HMB de a încetini distrugerea proteinelor care rezultă din deteriorarea musculară în exercițiu fizic(14) sau în pierderea în greutate indusă de cancer (15), deși acțiunea asupra defalcării proteinelor nu a fost determinată.

Există trei căi proteolitice principale: calea lizozomală, calea activată cu calciu și calea ATP-ubiquitin-proteazom. Sistemul lizozomal pare să fie implicat în proteoliza proteinelor extracelulare și receptorilor de suprafață celulară și nu este implicat în defalcarea proteinelor miofibrilare (27). Cu toate acestea, sistemul ubiquitin-proteazom este considerat calea cea mai importantă pentru degradarea proteinelor intracelulare într-o serie de stări catabolice, incluzând foametea, sepsisul, acidoza metabolică, greutatea, trauma severă, atrofia denervării și pierderea în greutate indusă de cancer (28) , deși a fost sugerată calea calpaină-calpină (29) pentru a elibera miofilamentele din sarcomer într-un stadiu precoce, probabil de limitare a ratei, în acest proces. În proteoliză dependentă de ubiquitin, proteinele pentru degradare sunt recunoscute de către o ubiquitin-ligază (E3), care participă de asemenea la atașarea unui lanț polubiquitin împreună cu enzima conjugată cu ubiquitină (E2). E3 a fost sugerat a fi limitarea vitezei pentru conjugarea ubiquitinei (30). Degradarea proteinei are loc în interiorul proteazomului, o structură cilindrică care apare ca o teanc de patru inele, două inele de exterior α și două inele interne β. Degradarea proteinei are loc pe trei subunități β, în timp ce subunitățile a sunt structurale. Proteazomul este acoperit cu două subunități terminale de reglare (complex 19S), care, combinate cu miezul proteazomului (20S), formează proteazomul 26S. ATPazele asociate cu complexul 19S furnizează o sursă de energie pentru dezintegrarea proteinelor, astfel încât să poată penetra canalul interior al proteazomului 26S. S-a sugerat (31) că activitatea catalitică a proteazomilor, mai degrabă decât ubiquitinizarea substratului, este etapa de limitare a vitezei a căii globale.

Acest studiu a arătat că HMB pare să fie echivalent cu EPA în atenuarea dezvoltării cașexiei la șoareci purtând tumora MAC16.

Doza echivalentă de HMB umană la cea utilizată în experimentele pe șoarece ar fi de 1,3 g / zi, ceea ce reprezintă aproximativ jumătate din cantitatea utilizată în tratamentul eficient al pierderii în greutate la pacienții cu cancer (15).

Atât HMB, cât și EPA au produs o reducere a degradării proteinelor în mușchii scheletici prin reglarea în jos a expresiei crescute a căii ubiquitin-proteazomale. Astfel, atât EPA cât și HMB au redus expresia proteică a subunităților aa și p proteazom 20S, precum și două subunități ale regulatorului 19S MSS1 și p42, expresia E214k și proteozomul proteolitic.

Au existat unele dovezi pentru o acțiune sinergică între cei doi agenți, dar pentru majoritatea sistemelor, inhibarea maximă a fost observată la oricare agent.

Mecanismul prin care HMB a atenuat acest sistem este subiectul unei investigații separate (32), care arată că HMB, ca și EPA, interferează cu transducția semnalului intracelular prin factorul inductor al proteolizei, ceea ce duce la creșterea expresiei proteazomului.

Acest studiu oferă o interpretare mecanică pentru capacitatea HMB de a mări masa fără grăsimi la pacienții cu casexie (15) și sindromul imunodeficienței dobândite (33). Nu numai că HMB este eficient din punct de vedere terapeutic, dar nu are efecte negative asupra sănătății 

 

References

View Abstract