Long-term high-fat-diet feeding induces skeletal muscle mitochondrial biogenesis in rats in a sex-dependent and muscle-type specific manner

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Mitochondrial dysfunction is thought to play a crucial role in the etiology of insulin resistance, in which skeletal muscle is the main tissue contributor. Sex differences in skeletal muscle insulin and antioxidant responses to high-fat-diet (HFD) feeding have been described. The aim of this study was to elucidate whether there is a sex dimorphism in the effects of HFD feeding on skeletal muscle mitochondrial biogenesis and on the adiponectin signaling pathway, as well as the influence of the muscle type (oxidative or glycolytic).</p> <p>Methods</p> <p>Gastrocnemius and soleus muscles of male and female Wistar rats of 2 months of age fed with a high-fat-diet (HFD) or a low fat diet for 26 weeks were used. Mitochondrial biogenesis and oxidative damage markers, oxidative capacity and antioxidant defences were analyzed. Serum insulin sensitivity parameters and the levels of proteins involved in adiponectin signaling pathway were also determined.</p> <p>Results</p> <p>HFD feeding induced mitochondrial biogenesis in both sexes, but to a higher degree in male rats. Although HFD female rats showed greater antioxidant protection and maintained a better insulin sensitivity profile than their male counterparts, both sexes showed an impaired response to adiponectin, which was more evident in gastrocnemius muscle.</p> <p>Conclusions</p> <p>We conclude that HFD rats may induce skeletal muscle mitochondrial biogenesis as an attempt to compensate the deleterious consequences of adiponectin and insulin resistance on oxidative metabolism, and that the effects of HFD feeding are sex-dependent and muscle-type specific.</p

Estrogenic regulation of skeletal muscle proteome : a study of premenopausal women and postmenopausal MZ cotwins discordant for hormonal therapy

Female middle age is characterized by a decline in skeletal muscle mass and performance, predisposing women to sarcopenia, functional limitations, and metabolic dysfunction as they age. Menopausal loss of ovarian function leading to low circulating level of 17-estradiol has been suggested as a contributing factor to aging-related muscle deterioration. However, the underlying molecular mechanisms remain largely unknown and thus far androgens have been considered as a major anabolic hormone for skeletal muscle. We utilized muscle samples from 24 pre- and postmenopausal women to establish proteome-wide profiles, associated with the difference in age (30-34 years old vs. 54-62 years old), menopausal status (premenopausal vs. postmenopausal), and use of hormone replacement therapy (HRT; user vs. nonuser). None of the premenopausal women used hormonal medication while the postmenopausal women were monozygotic (MZ) cotwin pairs of whom the other sister was current HRT user or the other had never used HRT. Label-free proteomic analyses resulted in the quantification of 797 muscle proteins of which 145 proteins were for the first time associated with female aging using proteomics. Furthermore, we identified 17-estradiol as a potential upstream regulator of the observed differences in muscle energy pathways. These findings pinpoint the underlying molecular mechanisms of the metabolic dysfunction accruing upon menopause, thus having implications for understanding the complex functional interactions between female reproductive hormones and health.Peer reviewe

Las hormonas sexuales como moduladoras de la función mitocondrial y de la síntesis de adiponectina en el tejido adiposo blanco y en el músculo esquelético de rata

[spa] El objetivo principal de esta tesis es caracterizar los efectos de las hormonas sexuales sobre la función mitocondrial del tejido adiposo blanco (TAB) y del músculo, y su relación con la síntesis de adiponectina. Nuestros resultados establecen el 17beta-estradiol como estimulador de la funcionalidad mitocondrial y de la síntesis de adiponectina en adipocitos y músculo, mientras que la testosterona actúa como un elemento negativo sobre los mismos procesos en los adipocitos. Asimismo, se ha estudiado el dimorfismo sexual en la modulación de los efectos de la rosiglitazona en el TAB de ratas intolerantes a la glucosa, poniendo de manifiesto que el TAB gonadal de las hembras es más sensible a los efectos de la rosiglitazona que el de los machos. En conjunto, los resultados apoyan la existencia de una conexión entre función mitocondrial y síntesis de adiponectina en TAB y en músculo que estaría modulada por las hormonas sexuales

Las hormonas sexuales como moduladoras de la función mitocondrial y de la síntesis de adiponectina en el tejido adiposo blanco y en el músculo esquelético de rata

El objetivo principal de esta tesis es caracterizar los efectos de las hormonas sexuales sobre la función mitocondrial del tejido adiposo blanco (TAB) y del músculo, y su relación con la síntesis de adiponectina. Nuestros resultados establecen el 17beta-estradiol como estimulador de la funcionalidad mitocondrial y de la síntesis de adiponectina en adipocitos y músculo, mientras que la testosterona actúa como un elemento negativo sobre los mismos procesos en los adipocitos. Asimismo, se ha estudiado el dimorfismo sexual en la modulación de los efectos de la rosiglitazona en el TAB de ratas intolerantes a la glucosa, poniendo de manifiesto que el TAB gonadal de las hembras es más sensible a los efectos de la rosiglitazona que el de los machos. En conjunto, los resultados apoyan la existencia de una conexión entre función mitocondrial y síntesis de adiponectina en TAB y en músculo que estaría modulada por las hormonas sexuales

Las hormonas sexuales como moduladoras de la función mitocondrial y de la síntesis de adiponectina en el tejido adiposo blanco y en el músculo esquelético de rata

El objetivo principal de esta tesis es caracterizar los efectos de las hormonas sexuales sobre la función mitocondrial del tejido adiposo blanco (TAB) y del músculo, y su relación con la síntesis de adiponectina. Nuestros resultados establecen el 17beta-estradiol como estimulador de la funcionalidad mitocondrial y de la síntesis de adiponectina en adipocitos y músculo, mientras que la testosterona actúa como un elemento negativo sobre los mismos procesos en los adipocitos. Asimismo, se ha estudiado el dimorfismo sexual en la modulación de los efectos de la rosiglitazona en el TAB de ratas intolerantes a la glucosa, poniendo de manifiesto que el TAB gonadal de las hembras es más sensible a los efectos de la rosiglitazona que el de los machos. En conjunto, los resultados apoyan la existencia de una conexión entre función mitocondrial y síntesis de adiponectina en TAB y en músculo que estaría modulada por las hormonas sexuales

GPER mediates the effects of 17β-estradiol in cardiac mitochondrial biogenesis and function

[eng] Considering the sexual dimorphism described in cardiac mitochondrial function and oxidative stress, we aimed to Investigate the role of 17β-estradiol (E2) in these sex differences and the contribution of E2 receptors to these effects. As a model of chronic deprivation of ovarian hormones, we used ovariectomized (OVX) rats, half of which were treated with E2. Ovariectomy decreased markers of cardiac mitochondrial biogenesis and function and also increased oxidative stress, whereas E2 counteracted these effects. In H9c2 cardiomyocytes we observed that G-protein coupled estrogen receptor (GPER) agonist mimicked the effects of E2 in enhancing mitochondrial function and biogenesis, whereas GPER inhibitor neutralized them. These data suggest that E2 enhances mitochondrial function and decreases oxidative stress in cardiac muscle, thus it could be responsible for the sexual dimorphism observed in mitochondrial biogenesis and function in this tissue. These effects seem to be mediated through GPER stimulatio