Reactive oxygen in skeletal muscle. III. Contractility of unfatigued muscle

Abstract

This study tested the hypothesis that reactive oxygen intermediates present in unfatigued skeletal muscle act to enhance contractile function. Fiber bundles from rat diaphragm were incubated with exogenous catalase (an antioxidant enzyme that dehydrates hydrogen peroxide to molecular oxygen and water) to decrease the tissue concentration of reactive oxygen intermediates. Catalase (10(3) U/ml) significantly decreased twitch characteristics (time to peak tension, half-relaxation time, peak force, and twitch-to-tetanus force ratio), thereby shifting the force-frequency relationship to the right. Catalase effects were dose dependent. Concentrations of 1 to 10(5) U/ml progressively depressed submaximal (30-Hz) tetanic stress, whereas concentrations > 10(5) U/ml were toxic, inhibiting maximal (200-Hz) tetanic stress (P < 0.0001). Exogenous hydrogen peroxide (10(-4) to 10(-2)M) increased peak twitch stress (P < 0.03) and lengthened both time to peak tension (P < 0.02) and half-relaxation time (P < 0.02). Selective removal of superoxide anion radicals with the use of superoxide dismutase produced dose-dependent contractile inhibition similar to that produced by catalase. We conclude that the reactive oxygen intermediates present in unfatigued skeletal muscle have a positive effect on excitation-contraction coupling and are obligatory for optimal contractile function.

Accumulation of nitrotyrosine on the SERCA2a isoform of SR Ca‐ATPase of rat skeletal muscle during aging: a peroxynitrite‐mediated process?

“…The observation that skeletal muscle of aged individuals shows increased relaxation times has been correlated with a potential age-related dysfunction of the sarcoplasmic reticulum (SR) Ca-ATPase [14]. Pending a detailed analytical characterization of possible age-related covalent modifications of this protein, it appears reasonable that reactive oxygen species could be responsible for such modifications since they are actively involved in the modulation of skeletal muscle function [15,16]. For example, superoxide dismutase-sensitive reactive oxygen species have been found to account for 85% of a 6-fold increase of cytochrome c reducing equivalents in actively contracting muscle as compared to resting muscle [16], suggesting a specific role for superoxide.…”

Η Επίδραση Της Έκκεντρης Προπόνησης Σε Δείκτες Μυϊκής Βλάβης Και Οξειδωτικού Στρες

“…Η παραγωγή RONS είναι επιθυμητή ή και αρκετές φορές απαραίτητη ώστε να έχουμε την απαιτούμενη μυϊκή λειτουργία και μυϊκές προσαρμογές (Andrade, Reid, Allen, & Westerblad, 1998;Reid, Khawli, & Moody, 1993;Vina, Borras, Gomez-Cabrera, & Orr, 2006). Αντίθετα, έχει ειπωθεί ότι μεγάλη μείωση της παραγωγής RONS λόγω της δράσης αντιοξειδωτικών μορίων, μπορεί να οδηγήσει σε μείωση του παραγόμενου μυϊκού έργου (Reid, et al, 1993;Reid, Kobzik, Bredt, & Stamler, 1998;Reid & Moody, 1994). Παράλληλα, μέτρια αύξηση των RONS στο μυ μπορεί να οδηγήσει σε αύξηση της παραγωγής μυϊκού έργου (Radak, Chung, & Goto, 2005;Reid, et al, 1993).…”

“…Αντίθετα, έχει ειπωθεί ότι μεγάλη μείωση της παραγωγής RONS λόγω της δράσης αντιοξειδωτικών μορίων, μπορεί να οδηγήσει σε μείωση του παραγόμενου μυϊκού έργου (Reid, et al, 1993;Reid, Kobzik, Bredt, & Stamler, 1998;Reid & Moody, 1994). Παράλληλα, μέτρια αύξηση των RONS στο μυ μπορεί να οδηγήσει σε αύξηση της παραγωγής μυϊκού έργου (Radak, Chung, & Goto, 2005;Reid, et al, 1993). Βέβαια, σε περίπτωση που η παραγωγή ελευθέρων ριζών στο μυ αυξηθεί σε μεγάλο ποσοστό τότε έχουμε τα αντίθετα αποτελέσματα, δηλαδή μείωση της μυϊκής απόδοσης (Radak, et al, 2005;Reid, et al, 1993).…”

“…Παράλληλα, μέτρια αύξηση των RONS στο μυ μπορεί να οδηγήσει σε αύξηση της παραγωγής μυϊκού έργου (Radak, Chung, & Goto, 2005;Reid, et al, 1993). Βέβαια, σε περίπτωση που η παραγωγή ελευθέρων ριζών στο μυ αυξηθεί σε μεγάλο ποσοστό τότε έχουμε τα αντίθετα αποτελέσματα, δηλαδή μείωση της μυϊκής απόδοσης (Radak, et al, 2005;Reid, et al, 1993). Ο Reid και οι συνεργάτες του (1993) ήταν οι πρώτοι ερευνητές που ανέφεραν ένα θεωρητικό μοντέλο όσον αφορά την σχέση μεταξύ της παραγωγής RONS και της ισομετρικής δύναμης (Reid, et al, 1993).…”

“…Βέβαια, σε περίπτωση που η παραγωγή ελευθέρων ριζών στο μυ αυξηθεί σε μεγάλο ποσοστό τότε έχουμε τα αντίθετα αποτελέσματα, δηλαδή μείωση της μυϊκής απόδοσης (Radak, et al, 2005;Reid, et al, 1993). Ο Reid και οι συνεργάτες του (1993) ήταν οι πρώτοι ερευνητές που ανέφεραν ένα θεωρητικό μοντέλο όσον αφορά την σχέση μεταξύ της παραγωγής RONS και της ισομετρικής δύναμης (Reid, et al, 1993). Το μοντέλο αυτό προτείνει ότι μια μέτρια αύξηση των RONS από τα επίπεδα ηρεμίας οδηγεί σε αύξηση της απόδοσης ενώ μια υπερβολική παραγωγή RONS έχει τα αντίθετα αποτελέσματα.…”