さまざまな細胞低酸素症の誘導方法の影響：タンパク質恒常性シグナル伝達経路と筋管に分化したC2C12骨格筋細胞の形態に焦点を当てる

いくつかの病理で発生する低酸素症は、骨格筋、特にタンパク質の恒常性に有害な影響を及ぼします。低酸素モデルでは、低酸素モデルでは、低酸素機能の変化を調査するために、低酸素症のさまざまな誘導方法が一般的に使用されています。ただし、低酸素誘導方法論に関してコンセンサスは明確に確立されていません。私たちの目的は、酸素剥離と塩化物コバルト（COCL2）またはデスファリオキサミン（DFO）を使用した化学的に誘導された低酸素と比較することでした。C2C12筋管では、低酸素チャンバーで4％の酸素室で培養されたか、COCL2またはDFOで処理しました。低酸素誘導の各方法について、筋肉細胞の形態と、合成および分解経路の主要なシグナル伝達タンパク質の発現または活性化状態への影響を決定しました。HIF-1αの発現は、低酸素誘導の方法が何であれ増加しました。ミオチューブの直径とタンパク質含有量は、生理学的低酸素症（4％O2）に提出されたC2C12筋管（4％O2）のみで減少しました。結果は、重要なタンパク質が調節された合成経路（AKT、GSK3-βおよびP70S6K）の低リン酸化と相関していました。同様に、FOXO1のリン酸化は減少し、オートファジー関連のLC3-IIは4％O2およびCOCL2条件で過剰発現しました。我々の結果は、in vitro酸素の剥離とDFOとは異なり、COCL2などの模倣剤の使用が、筋管の形態と萎縮/肥大マーカーについて同様の反応を誘導することを実証しました。したがって、CoCL2を使用した生理学的低酸素またはその人工誘導を使用して、骨格筋細胞の分子変化を細かく理解し、低酸素関連の筋肉障害の新しい治療法を評価することができます。

Hypoxia, occurring in several pathologies, has deleterious effects on skeletal muscle, in particular on protein homeostasis. Different induction methods of hypoxia are commonly used in cellular models to investigate the alterations of muscular function consecutive to hypoxic stress. However, a consensus is not clearly established concerning hypoxia induction methodology. Our aim was to compare oxygen deprivation with chemically induced hypoxia using cobalt chloride (CoCl2) or desferrioxamine (DFO) on C2C12 myotubes which were either cultured in hypoxia chamber at an oxygen level of 4% or treated with CoCl2 or DFO. For each method of hypoxia induction, we determined their impact on muscle cell morphology and on expression or activation status of key signaling proteins of synthesis and degradation pathways. The expression of HIF-1α increased whatever the method of hypoxia induction. Myotube diameter and protein content decreased exclusively for C2C12 myotubes submitted to physiological hypoxia (4% O2) or treated with CoCl2. Results were correlated with a hypophosphorylation of key proteins regulated synthesis pathway (Akt, GSK3-β and P70S6K). Similarly, the phosphorylation of FoxO1 decreased and the autophagy-related LC3-II was overexpressed with 4% O2 and CoCl2 conditions. Our results demonstrated that in vitro oxygen deprivation and the use of mimetic agent such as CoCl2, unlike DFO, induced similar responses on myotube morphology and atrophy/hypertrophy markers. Thus, physiological hypoxia or its artificial induction using CoCl2 can be used to understand finely the molecular changes in skeletal muscle cells and to evaluate new therapeutics for hypoxia-related muscle disorders.