Alkylglycerol vertoont verschillende biologische activiteiten, waaronder antikankereffecten, het bevorderen van de beweeglijkheid van sperma en het stimuleren van de immuunrespons.

februari 24, 2025

Alkylglycerol verbetert de myogenese en reguleert het ether-fosfolipidenmetabolisme in C2C12-myoblasten.

Link naar origineel artikel

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0006291X25002463

Abstract

1- O -Alkylglycerol (AKG), een lipide die kenmerkend is voor mariene organismen, bezit een ether-gekoppelde alkylketen op zijn glycerolruggengraat. AKG vertoont verschillende biologische activiteiten, waaronder antikankereffecten, het bevorderen van de beweeglijkheid van sperma en het stimuleren van de immuunrespons. Metabool wordt AKG omgezet in alkyl- en alkenylfosfolipiden (PL’s), die belangrijke componenten zijn van het celmembraan en een essentiële rol spelen bij het handhaven van membraanhomeostase en cellulaire functies. De invloed van AKG op myogenese en ether-type PL-metabolisme in spiercellen blijft echter onbekend. Deze studie evalueerde de effecten van AKG op myogene differentiatie en ether-PL-metabolisme in muis C2C12-myoblasten. Tijdens de differentiatie werden cellen behandeld met 10–20 μM 1- O -octadecyl-glycerol (batylalcohol) en 1- O -hexadecyl-glycerol (chimylalcohol). Op dag 7 van de differentiatie was de grootte van de myotube toegenomen in cellen die waren behandeld met AKG’s. Vergelijkende tests met verbindingen met vergelijkbare of gedeeltelijke structuren, waaronder monoacylglycerol en alkenylglycerol, toonden aan dat deze activiteit verband hield met de structurele kenmerken van AKG. Omgekeerd was de groei van de myotube onvoldoende na behandeling met 1- O -dodecylglycerol, dat een kortere alkylketen bevat. Bovendien verhoogde de behandeling met batylalcohol de niveaus van ether-fosfatidylcholine (PC) moleculaire soorten, waaronder e-PC38:4 en e-PC38:5, waarvan wordt aangenomen dat ze meervoudig onverzadigde vetzuren binden. Chimylalcoholbehandeling verhoogde ook de ether-PC-soorten, waaronder e-PC36:4 en e-PC36:5, terwijl monoacylglycerol de ether-PC-niveaus niet veranderde. Deze bevindingen suggereren dat AKG een cruciale rol speelt in de membraandynamiek tijdens myogenese via metabolische omzetting in ether-PL’s. Dit biedt nieuwe inzichten in de spierhomeostase en draagt ​​bij aan de ontwikkeling van voedingsstrategieën en de preventie en behandeling van spierziekten.

Invoering

1- O -Alkylglycerol (AKG) is een etherglycerolipide die wordt gekenmerkt door een alkylketen die via een etherbinding aan de glycerol sn -1-positie is bevestigd. Natuurlijke AKG bevat doorgaans verzadigde (C16:0, C18:0) en enkelvoudig onverzadigde (C18:1) alkylketens. In zijn natuurlijke vorm bestaat AKG voornamelijk uit een diacylglycerylether met vetzuren die zijn veresterd op de sn -2- en sn -3-posities. Bij zoogdieren wordt AKG aangetroffen in bloed en de meeste weefselcellen, met name in het beenmerg, de milt en de lever [1]. Zeeproducten, zoals diepzee-inktvislever en haaienleverolie, zijn de belangrijkste bronnen van diacylglycerylether [2], [3], terwijl benthische organismen, waaronder zeesterren en zeekomkommers, ook een hoog lipidengehalte vertonen, goed voor 40-70% van hun totale lipiden [4]. Kleine hoeveelheden diacylglycerylether worden ook aangetroffen in moedermelk en koemelk [5], [6].

AKG vertoont verschillende biologische activiteiten, waaronder antikankereffecten, de verbetering van de spermamotiliteit en de stimulatie van het immuunsysteem en hematopoëse [3], [7], [8]. AKG kan ook efficiënt de biosynthetische route van ether-type fosfolipiden (PL’s) betreden, zoals alkylacyl (Alk) en alkenylacyl (plasmalogenen [Pls]) PL’s, bij zowel mensen als dieren [9], [10]. Dit metabolische vermogen maakt het herstel van Pls-PL-niveaus in cellen met peroxisomale enzymdisfunctie in de vroege stappen van Pls-PL-biosynthese mogelijk [11]. Ether-PL’s zijn essentiële structurele componenten van celmembranen, met unieke kenmerken die de vloeibaarheid van het membraan, fysieke eigenschappen en fusiedynamiek beïnvloeden [11], [12]. Bovendien vertonen ether-PL’s biologische activiteiten zoals het verminderen van oxidatieve stress en het reguleren van de immuuncelfunctie [12].
Uitgebreid onderzoek benadrukt het belang van ether-PL’s voor gezondheid en ziekten, inclusief hun rol bij neurodegeneratieve ziekten, kanker en metabole ziekten [12], [13], [14]. Bovendien kan suppletie met AKG de ether-PL-niveaus moduleren, wat beschermende effecten biedt tegen neurodegeneratieve ziekten, atherosclerose en leververvetting [15], [16]. Ondanks de uitgebreide rol van ether-PL’s in weefsels en cellulaire functies, blijven hun functionaliteit en metabolisme in skeletspieren echter onontgonnen.
Skeletspier bestaat uit bundels van multinucleaire spiervezels. Myoblasten, afkomstig van mesenchymale stamcellen, prolifereren en fuseren om multinucleaire myotubes te vormen, die vervolgens rijpen tot spiervezels [17]. Tijdens differentiatie ondergaan myoblasten aanzienlijke morfologische veranderingen, waaronder de demontage en hermontage van actinefilamenten, celmembraanfusie en herschikking van intracellulaire organellen. Rijpe spiervezels drukken myosine zware keten (MyHC) uit en scheiden myokines uit zoals interleukine (IL)-15, die metabolische functies in het lichaam reguleren.
Uit zeesterren afkomstige PL verbetert myotubevorming en groei in C2C12-myoblasten van muizen, waarbij ether-fosfatidylcholine (PC), een belangrijk bestanddeel van zeesterren-PL, een cruciale rol speelt [18]. Deze resultaten benadrukken het structurele belang van ether-PC in membraandynamiek tijdens myotubevorming, inclusief myoblastfusie en morfologische veranderingen. Gezien de bewezen biologische activiteiten van AKG in diverse weefsels, biedt het onderzoeken van de rol ervan in de skeletspierfunctie een veelbelovende manier om spiergerelateerde aandoeningen aan te pakken, waaronder sarcopenie en myopathieën. De effecten van AKG op myogenese en PL-metabolisme in spiercellen blijven echter onduidelijk. Daarom was deze studie gericht op het verduidelijken van de effecten van AKG op spierfunctie, met de focus op myotubevorming en groei in C2C12-cellen.

Sectiefragmenten

 

Chemicaliën en reagentia

1- O -Octadecyl- rac -glycerol (batylalcohol [BA]) werd gekocht van Merck KGaA (Darmstadt, Duitsland). 1- O -Hexadecyl- sn -glycerol (chimylalcohol [CA]) werd gekocht van Cayman Chemical (Ann Arbor, MI, VS). Alle organische oplosmiddelen werden gekocht van FUJIFILM Wako Pure Chemicals (Osaka, Japan).

Celcultuur

Muis C2C12-myoblasten (American Type Culture Collection, Manassas, VA, VS) werden gekweekt in Dulbecco’s gemodificeerd Eagle’s medium (DMEM) dat 10% (v/v) kalfsserum bevatte, aangevuld met 1% (v/v)

Effect van AKG op C2C12-myoblastmyogenese

C2C12-myoblasten werden behandeld met BA bij 10 of 20 μM tijdens differentiatie om de effecten van AKG op differentiatie te onderzoeken. Myotubes werden waargenomen met behulp van immunofluorescentiekleuring met MyHC-antilichamen (Fig. 1a), wat aantoonde dat BA-behandeling de vorming van MyHC-positieve myotubes met meerdere kernen (gekleurd met DAPI) versterkte. MyHC-positieve myotubes werden waargenomen in de controlecellen; echter, veel kernen waren aanwezig in de ongedifferentieerde (MyHC-negatieve) myoblasten. De

Discussie

Deze studie is de eerste die aantoont dat AKG myogenese en myotubegroei in C2C12-cellen bevordert. Behandeling met BA en CA resulteerde in een grotere myotubegrootte, verbeterde expressie van de spiervezelspecifieke marker MyHC en verhoogde expressie van Il-15 mRNA in myotubecellen (Fig. 1). Daarentegen vertoonden AKG-fragmentverbindingen, waaronder Pls-C18, MG-C18, stearylalcohol en stearinezuur, deze effecten niet, wat de structurele specificiteit van AKG benadrukt (Fig. 2). Bovendien, in

Verklaring van belangen

De auteurs verklaren dat zij geen concurrerende financiële belangen of persoonlijke relaties kennen die van invloed zouden kunnen zijn op het werk dat in dit artikel wordt beschreven.

Gegevensverklaring

Gegevens worden op verzoek ter beschikking gesteld.

Financiering

Deze studie werd ondersteund door de Lotte Research Promotion Grant en door subsidies van de Japan Society for the Promotion of Science, KAKENHI (20K06221) en J-PEAKS.

Verklaring van concurrerende belangen

De auteurs verklaren dat zij geen concurrerende financiële belangen of persoonlijke relaties kennen die van invloed zouden kunnen zijn op het werk dat in dit artikel wordt beschreven.

Dankbetuigingen

Wij willen Editage ( www.editage.jp ) bedanken voor de Engelse redactie.

Referenties (27)