マウス骨格筋におけるミトコンドリア呼吸機能に対する乳酸投与の影響

最近の証拠は、ミトコンドリアの呼吸機能が運動のパフォーマンスと代謝の健康に寄与することを示しています。乳酸はミトコンドリア適応を誘導する潜在的なシグナル伝達分子と見なされていることを考えると、乳酸が骨格筋のミトコンドリア呼吸機能を変化させるという仮説をテストしました。雄のICRマウス（8週齢）は、4週間、週5日、PBSまたは乳酸ナトリウム（1 g/kg BW）の腹腔内注射を受けました。ミトコンドリアは、異なる遠心分離を使用して、新たに切除された胃閉塞性筋肉から分離され、すべての分析に使用されました。乳酸投与により、ピルビン酸 +マロンおよびグルタミン酸 +マロン誘導誘発（複合体I駆動型）状態3（最大/ATP合成結合）呼吸が大幅に増強されましたが、状態2（基底/陽子コンダクタンス）呼吸はありませんでした。対照的に、乳酸投与は、コハク酸 +ロテノン誘導（複合体II駆動型）状態3および2呼吸を有意に減少させました。マレート +オクタノイル-L-カルニチン誘発状態3または2呼吸に有意差は観察されませんでした。複合体Iの酵素活性は増加する傾向があり、複合体I + IIIおよびIVの活性は乳酸投与後に大幅に増加しました。複合体IIまたはII + IIIの活性に違いは観察されませんでした。さらに、乳酸投与は、複雑なIのサブユニットであるNDUFS4のタンパク質含有量を増加させましたが、他の成分のサブユニットではありませんでした。現在の発見は、乳酸が骨格筋のミトコンドリア呼吸機能を変化させることを示唆しています。

Recent evidence has shown that mitochondrial respiratory function contributes to exercise performance and metabolic health. Given that lactate is considered a potential signaling molecule that induces mitochondrial adaptations, we tested the hypothesis that lactate would change mitochondrial respiratory function in skeletal muscle. Male ICR mice (8 weeks old) received intraperitoneal injection of PBS or sodium lactate (1 g/kg BW) 5 days a week for 4 weeks. Mitochondria were isolated from freshly excised gastrocnemius muscle using differential centrifugation and were used for all analyses. Lactate administration significantly enhanced pyruvate + malate- and glutamate + malate-induced (complex I-driven) state 3 (maximal/ATP synthesis-coupled) respiration, but not state 2 (basal/proton conductance) respiration. In contrast, lactate administration significantly decreased succinate + rotenone-induced (complex II-driven) state 3 and 2 respiration. No significant differences were observed in malate + octanoyl-l-carnitine-induced state 3 or 2 respiration. The enzymatic activity of complex I was tended to increase and those of complexes I + III and IV were significantly increased after lactate administration. No differences were observed in the activities of complexes II or II + III. Moreover, lactate administration increased the protein content of NDUFS4, a subunit of complex I, but not those of the other components. The present findings suggest that lactate alters mitochondrial respiratory function in skeletal muscle.