Marine Maud Desgeorges, Didier Rémond, Josiane Castells, Damien Freyssenet, Vanessa E. Jahnke, Anne Bonnieu, Anne-Cécile Durieux, Barbara Vernus, Dominique Dardevet, Yann S. Gallot, Léa Plantureux, Etienne Lefai, Laurent Schaeffer, Georges Némoz, Laboratoire de Physiologie de l'Exercice EA4338 (LPE), Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry]), Dynamique Musculaire et Métabolisme (DMEM), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Montpellier (UM), Unité de Nutrition Humaine (UNH), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université d'Auvergne - Clermont-Ferrand I (UdA)-Clermont Université, Cardiovasculaire, métabolisme, diabétologie et nutrition (CarMeN), Hospices Civils de Lyon (HCL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Laboratoire de biologie et modélisation de la cellule (LBMC UMR 5239), École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Ligue Contre le Cancer, Institut National du Cancer (INCa), Université de Montpellier (UM)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Unité de Nutrition Humaine - Clermont Auvergne (UNH), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Clermont Auvergne (UCA), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Hospices Civils de Lyon (HCL), Laboratoire de Physiologie de l'Exercice (LPE), Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM), and École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Cachexia is a muscle-wasting syndrome that contributes significantly to morbidity and mortality of many patients with advanced cancers. However, little is understood about how the severe loss of skeletal muscle characterizing this condition occurs. In the current study, we tested the hypothesis that the muscle protein myostatin is involved in mediating the pathogenesis of cachexia-induced muscle wasting in tumor-bearing mice. Myostatin gene inactivation prevented the severe loss of skeletal muscle mass induced in mice engrafted with Lewis lung carcinoma (LLC) cells or in ApcMin/+ mice, an established model of colorectal cancer and cachexia. Mechanistically, myostatin loss attenuated the activation of muscle fiber proteolytic pathways by inhibiting the expression of atrophy-related genes, MuRF1 and MAFbx/Atrogin-1, along with autophagy-related genes. Notably, myostatin loss also impeded the growth of LLC tumors, the number and the size of intestinal polyps in ApcMin/+ mice, thus strongly increasing survival in both models. Gene expression analysis in the LLC model showed this phenotype to be associated with reduced expression of genes involved in tumor metabolism, activin signaling, and apoptosis. Taken together, our results reveal an essential role for myostatin in the pathogenesis of cancer cachexia and link this condition to tumor growth, with implications for furthering understanding of cancer as a systemic disease. Cancer Res; 74(24); 7344–56. ©2014 AACR.