Proliferative effect of N-Acetylcysteine on a skeletal muscle cell line possibly acting as a glutathione precursor

Abstract

N-acetylcysteine (NAC), a precursor of reduced glutathione (GSH), has been in clinical use for conditions characterized by decreased GSH or increased oxidative stress such as HIV infection, cancer, and heart disease. This study has evaluated whether NAC supplementation could facilitate the proliferation of skeletal muscle cells, using a myoblast rat cell line, L6. NAC supplementation into the culture media significantly increased the cell viability and proliferation of L6 cells as determined in both MTS assay and cell count analysis. After 24 h incubation, the NAC effect on viability, DNA incorporation, and growth of L6 cells was greater than in another antioxidant, vitamin E but comparable to that in GSH. The activation of Erks was decreased at 12 h in L6 cells grown under normal culture conditions or in L6 cells grown even in the presence of GSH or vitamin E, while NAC supplementation maintained the activation of Erks in L6 cells. The proliferative effects of NAC on the muscle cells was also seen in even hypoxia- or bupivacaine-induced muscular degeneration. From the above results, it can be speculated that NAC may prevent skeletal muscle cells from degeneration by maintaining Erks activation and/or by ameliorating cellular redox state, therefore suggesting NAC may be a potential candidate to reduce muscle degeneration. 환원형 glutathione (GSH)의 전구물질인 N-acetylcysteine (NAC)은 임상적으로 GSH가 감소하는 조건이나 산화적 스트레스가 심한 상황의 회복에 사용되어 왔다. NAC은 신경세포들의 아포프토시스의 예방과 활성산소군(reactive oxygen species)과 연관된 질환들에도 효과가 있음이 보고되었다. 여러 종류의 골격근 질환에서 활성산소군이 하나의 병인으로 알려져 있다. 본 연구는 NAC의 공급이 골격근의 증식에 미치는 영향 및 그 작용 기전을 규명하고자 하였다. 쥐의 근육모세포에서 유도된 L6 세포주에서 NAC의 세포 배양액으로의 주입은 유의하게 세포 생존율과 세포증식율을 증가시켰다. NAC의 효과는 GSH의 효과와 비슷하였으나 비타민 E의 효과보다는 현저하였다. 본 실험의 배양조건에서 Erk 단백의 활성이 12시간 후 감소하였으며, NAC의 공급은 Erk 단백의 활성감소를 현저히 차단하였다. 이러한 NAC의 효과는 저산소증 또는 bupivacaine에 의한 세포수 감소에도 효과를 보였다. 위의 결과로 NAC은 GSH 공급 및 Erks 활성 유지를 통해서 골격근 세포주 증식에 효과가 있는 것으로 사료된다. 본 실험을 통하여 NAC에 의한 골격근 증식효과의 기전이 밝혀짐으로써 이러한 기전을 응용하여 신경근육질환 치료제 개발에 도움이 될 것으로 사료된다.