Histochemical properties of muscle fibre types and enzyme activities in skeletal muscles of Standardbred trotters of different ages

Authors

  • BIRGITTA ESSÉN,

    Corresponding author
    1. Department of Medicine I, Swedish University of Agricultural Sciences, College of Veterinary Medicine, S-750 07, Uppsala, Sweden
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  • A. LINDHOLM,

    1. Department of Medicine I, Swedish University of Agricultural Sciences, College of Veterinary Medicine, S-750 07, Uppsala, Sweden
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  • J. THORNTON

    1. Department of Medicine I, Swedish University of Agricultural Sciences, College of Veterinary Medicine, S-750 07, Uppsala, Sweden
    2. Department of Veterinary Medcine, University of Queensland, St Lucia, Brisbane, Australia.
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Swedish University of Agricultural Sciences, Dept of Medicine I, College of Veterinary Medicine, S-750 07 Uppsala, Sweden.

Abstract

Summary

Fibre characteristics and enzyme activities were determined for the gluteus, semitendinosus, vastus lateralis and triceps brachil muscles of 55 Standardbred trotters of different ages. Four fibre types (I, IIA, IIB, IIC) were demonstrated by histochemical staining of myofibrillar adenosine triphosphatase after preincubation at different pH values. Type II fibres predominated in all the muscles and the type IIA/IIB ratio was higher in horses over 5 years than in younger horses, except in the vastus in which the IIA/IIB ratio did not change with age. The vastus had the highest proportion of type IIA fibres and the semitendinosus the highest proportion of type IIB fibres. Histochemical demonstration of NADH dehydrogenase disclosed that almost 100 per cent of the type IIA and many of the type I and IIB fibres were medium-stained; the remaining type I fibres were darkly stained and the type IIB fibres lightly stained. In older horses more fibres were stained for NADH dehydrogenase. The activity of triosephosphate dehydrogenase decreased and that of 3-hydroxy-acyl-coA dehydrogenase and citrate synthase increased in all the muscles except the vastus with increasing age. The greatest increase in oxidative capacity occurred in the gluteus and triceps. Training, rather than age, was regarded as the factor inducing these changes. The results emphasise that histochemical data are only semiquantitative, and there are apparent discrepancies in the intensities of histochemical staining and the biochemical evaluation of various enzymes.

Résumé

Les caractéristiques des fibres et les activités enzymatiques ont été déterminées pour les muscles glutéal, semi tendineux, long vaste et triceps brachial chez 55 trotteurs de race standardbred, d'âges différents. Quatre types de fibres (I, IIA, IIB, IIC) ont été identifiés par coloration histochimique de la triphosphatase adénosique myofibrillaire, après incubation à des pH variables. Les fibres de type II étaient les plus nombreuses dans tous les muscles, et le rapport entre les fibres IIA/IIB a été trouve plus élevé chez les chevaux agés de plus de 5 ans, à l'exclusion du long vaste où ce rapport n'a pas varié avec l'âge. Le long vaste avait la proportion la plus élevée de type, IIA, le semi tendineux la proportion la plus élevée de type IIB. La mise en évidence histochimique de NADH déshydrogénase a révélé que presque 100% des fibres de type IIA, et beaucoup des fibres de type I et IIB étaient colorées modérément. Les fibres de type I restant étaient fortement colorées et celles du type IIB légèrement colorées. Chez les chevaux les plus âgés, les fibres à NDH déshydrogénase étaient plus nombreuses. L'activité de la triosephosphate déshydrogénase diminuait, l'activité de 3-hydroxyacyl-coA-déshydrogénase et de la citrase synthase augmentait dans tous les muscles sauf le long vaste, quand l'âge augmentait. La plus grande augmentation du pouvoir d'oxydation se produisit dans les muscles glutéal et triceps. C'est l'entraînement, plus que l'âge, qui est tenu pour responsable de ces changements. Les résultats obtenus indiquent que les données histochimiques n'ont qu'une valeur semi-quantitative, et que des contradictions existent entre l'intensité de la coloration histochimique et l'évaluation biochimique de divers enzymes.

Zusammenfassung

Fasercharakteristica und Enzymaktivitäten wurden im Glutaeus, Semitendineus, Vastus lateralis und Triceps brachii von 55 Trabrennpferden verschiedenen Alters gemessen. Vier Fasertypen (I, IIA, IIB, IIC) konnten histochemisch durch die Färbung von myofibrillärem Adenosintriphosphat nach Praeinkubation bei verschiedenen pH gefunden werden. Typ II Fasern praedominierten in allen Muskeln und das Verhältnis IIA: IIB war bei Pferden über 5 Jahren höher als bei jüngeren Tieren; nur im Vastus veränderte sich das Verhältnis mit fortschreitendem Alter nicht. Der Vastus wies den höchsten Anteil an Typ IIA Fasern auf, der Semitendineus den höchsten Anteil an Typ IIB Fasern. Die histochemisch nachgewiesene NADH-Dehydrogenase zeigte bei fast 100 Prozent des Typ IIA und bei vielen Typ I und IIB Fasern ein mittleres Färbeverhalten; der Rest der Typ I Fasern war dunkel gefärbt, die Typ IIB Fasern hell. Bei älteren Pferden fanden sich mehr NADH-Dehydrogenase positive Fasern. Die Aktivität der Triosephosphatdehydrogenase fiel mit zunehmendem Alter ab, diejenige der 3-Hydroxyl-Acyl-CoA-Dehydrogenase und der Citratsynthetase nahmen in allen Muskeln (Ausnahme Vastus) zu. Die stärkste Zunahme der Oxydationskapazität wurde in Glutaeus und Triceps gefunden. Das Training dürfte eher zu diesen Veränderungen geführt haben als das Alter. Die Resultate unterstreichen die Tatsache, dass histochemische Ergebnisse nur semiquantitative Aussagen erlauben und dass offensichtliche Diskrepanzen in den histochemischen Färbeintensitäten und in der biochemischen Evaluation verschiedener Enzyme bestehen.

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