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PURPOSE: This study was to investigate the effect of CaMKII mediated nitric oxide formation on skeletal muscle contraction induced mitochondria biogenesis.
METHODS: To examine the effect of CaMKII inhibition on nitric oxide synthase regulation during muscle contraction or exercise, we designed in vivo and in vitro study. In vitro study was skeletal muscle primary study for identify relation between CaMKII and NOS and in vivo study was treadmill running study for NO formation regulation by nNOS or eNOS in tissue level.
RESULTS: In skeletal muscle primary cell, nNOS inhibition by nNOS inhibitor or nNOS KD inhibited contraction induced NO formation or mitochondria biogenesis related factor upregulation including PGC-1α deacetylation or mitochondrial mRNA but not by eNOS inhibitor or eNOS KD. CaMKII inhibition by AIP attenuated contraction induced NO formation, nNOS phosphorylation and mitochondria biogenesis related factor upregulation including PGC-1α deacetylation or mitochondrial mRNA. However in vivo nNOS or eNOS KD both inhibited NO formation and mitochondria biogenesis related factor upregulation including PGC-1α deacetylation or mitochondrial mRNA during treadmill running.
CONCLUSIONS: These results suggest that increase of CaMKII activity regulates NO formation during muscle contraction via regulation of nNOS phosphorylation and plays pivotal role in mitochondria biogenesis.
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Holloszy JO / 1984 / Adaptations of skeletal muscle to endurance exercise and their metabolic consequences / Journal of Applied Physiology 56(4):831~838
Russell AP / 2013 / Skeletal muscle mitochondria:a major player in exercise, health and disease / Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-General Subjects 1840(4):1276~1284
Yoshida Y / 2013 / Exercise-and training-induced upregulation of skeletal muscle fatty acid oxidation are not solely dependent on mitochondrial machinery and biogenesis / The Journal of Physiology 15(591(Pt 18)):4415~4426
Tengan CH / 2013 / Nitric oxide in skeletal muscle: role on mitochondrial biogenesis and function / International Journal of Molecular Sciences 13(12):17160~17184
Lira VA / 2007 / Nitric oxide increases GLUT4 expression and regulates AMPK signaling in skeletal muscle / American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism 293(4):E1062~E1068
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