Abstract Objectives A high proportion of women with advanced epithelial ovarian cancer (EOC) experience weakness and cachexia. This relationship is associated with increased morbidity and mortality. EOC is the most lethal gynecological cancer, yet no preclinical cachexia model has demonstrated the combined hallmark features of metastasis, ascites development, muscle loss and weakness in adult immunocompetent mice. Methods Here, we evaluated a new model of ovarian cancer-induced cachexia with the advantages of inducing cancer in adult immunocompetent C57BL/6J mice through orthotopic injections of EOC cells in the ovarian bursa. We characterized the development of metastasis, ascites, muscle atrophy, muscle weakness, markers of inflammation, and mitochondrial stress in the tibialis anterior (TA) and diaphragm ∼45, ∼75 and ∼90 days after EOC injection. Results Primary ovarian tumour sizes were progressively larger at each time point while robust metastasis, ascites development, and reductions in body, fat and muscle weights occurred by 90 Days. There were no changes in certain inflammatory (TNFα), atrogene (MURF1 and Atrogin) or GDF15 markers within both muscles whereas IL-6 was increased at 45 and 90 Day groups in the diaphragm. TA weakness in 45 Day preceded atrophy and metastasis that were observed later (75 and 90 Day, respectively). The diaphragm demonstrated both weakness and atrophy in 45 Day. In both muscles, this pre-metastatic muscle weakness corresponded with considerable reprogramming of gene pathways related to mitochondrial bioenergetics as well as reduced functional measures of mitochondrial pyruvate oxidation and creatine-dependent ADP/ATP cycling as well as increased reactive oxygen species emission (hydrogen peroxide). Remarkably, muscle force per unit mass at 90 days was partially restored in the TA despite the presence of atrophy and metastasis. In contrast, the diaphragm demonstrated progressive weakness. At this advanced stage, mitochondrial pyruvate oxidation in both muscles exceeded control mice suggesting an apparent metabolic super-compensation corresponding with restored indices of creatine-dependent adenylate cycling. Conclusion This mouse model demonstrates the concurrent development of cachexia and metastasis that occurs in women with EOC. The model provides physiologically relevant advantages of inducing tumour development within the ovarian bursa in immunocompetent adult mice. Moreover, the model reveals that muscle weakness in both TA and diaphragm precedes metastasis while weakness also precedes atrophy in the TA. An underlying mitochondrial bioenergetic stress corresponded with this early weakness. Collectively, these discoveries can direct new research towards the development of therapies that target pre-atrophy and pre-metastatic weakness during EOC in addition to therapies targeting cachexia. Highlights This study reports the first orthotopic model of metastatic ovarian cancer cachexia that can be induced in adult immunocompetent mice Diaphragm and limb muscle weakness precedes metastasis and atrophy during ovarian cancer Skeletal muscle mitochondrial oxidative and redox stress signatures occur during pre-metastatic stages of ovarian cancer Specific muscle force as well as mitochondrial pyruvate oxidation and creatine metabolism demonstrate compensation in later stages Ovarian cancer has heterogeneous effects on distinct muscle types across time

Abstract Fibrosis is associated with respiratory and limb muscle atrophy in Duchenne muscular dystrophy (DMD). Current standard of care partially delays the progression of this myopathy but there remains an unmet need to develop additional therapies. Adiponectin receptor agonism has emerged as a possible therapeutic target to lower inflammation and improve metabolism in mdx mouse models of DMD but the degree to which fibrosis and atrophy are prevented remain unknown. Here, we demonstrate that the recently developed slow-release peptidomimetic adiponectin analogue ALY688-SR prevents fibrosis and fibre type-specific atrophy in diaphragm of D2. mdx mice treated from days 7-28 of age. ALY688-SR also lowered IL-6mRNA but increased IL-6 and TGF-β protein contents in diaphragm, suggesting dynamic inflammatory remodeling. ALY688-SR alleviated mitochondrial redox stress by decreasing complex I-stimulated H 2 O 2 emission. Treatment also lowered in vitro diaphragm force production in diaphragm suggesting a complex relationship between adiponectin receptor activity, muscle remodeling and force generating properties during the very early stages of disease progression in D2. mdx mice. In tibialis anterior, the modest fibrosis at this young age was not altered by treatment, and atrophy was not apparent at this young age. These results demonstrate that short-term treatment of ALY688-SR partially prevents fibrosis and atrophy in the more disease-apparent diaphragm of young D2. mdx mice in relation to lower mitochondrial redox stress. These results provide a foundation for the exploration of slow-release adiponectin-based therapies to prevent fibrosis and atrophy in Duchenne muscular dystrophy.

A high proportion of women with advanced epithelial ovarian cancer (EOC) experience weakness and cachexia. This relationship is associated with increased morbidity and mortality. EOC is the most lethal gynecological cancer, yet no preclinical cachexia model has demonstrated the combined hallmark features of metastasis, ascites development, muscle loss and weakness in adult immunocompetent mice.