Phytoecdysteroids: Implications for Muscle Recovery and 

Enhanced Sports Performance

Kevin A. Zwetsloot, Ph.D. Integrative Muscle Physiology Laboratory

Appalachian State University

Learning Objectives

1. Describe the processes involved in skeletal muscle growth, injury, and repair 

2. Understand the benefits of naturally‐occurring plant steroids to aid in skeletal muscle growth, repair, and injury

Importance of Skeletal Muscle

• Comprises ~40% of total body mass– required for movement and locomotion

• Muscle mass is an important determinant of muscle function– physiological cross‐sectional area is correlated to peak isometric force (Gans 1982 and Sacks and Roy 1982)

Protein Synthesis vs. Protein Degradation

• The maintenance of skeletal muscle mass exists as a delicate balance between the rates of muscle protein synthesis and muscle protein degradation

Synthesis Degradation

Protein Synthesis vs. Protein Degradation

• The maintenance of skeletal muscle mass exists as a delicate balance between the rates of muscle protein synthesis and muscle protein degradation Conservation of Muscle Mass

Skeletal Muscle Protein Synthesis

Skeletal Muscle Protein Degradation

Normal Activity

Protein Synthesis vs. Protein Degradation

• The maintenance of skeletal muscle mass exists as a delicate balance between the rates of muscle protein synthesis and muscle protein degradation Gain of Muscle Mass (Hypertrophy)

Skeletal Muscle Protein Synthesis

Skeletal Muscle Protein Degradation

Heavy Loading/Repair

Protein Synthesis vs. Protein Degradation

• The maintenance of skeletal muscle mass exists as a delicate balance between the rates of muscle protein synthesis and muscle protein degradation Loss of Muscle Mass (Atrophy)

Skeletal Muscle Protein Synthesis Skeletal Muscle 

Protein Degradation

Unloading/Disuse

Muscle Protein Synthesis: PI3k/Akt Pathway

Muscle Protein SynthesisHoppeler et al. 2011

Skeletal Muscle Injury

Urso 2013 

Post‐Injury NSAID Treatment

Urso 2013 

Phytoecdysteroids

• Found in high abundance in a variety of hardy plant species (Bathori et al. 2008)

• Traditional folk remedy used hardy plants to boost stamina and ward off illness

Phytoecdysteroids

• Contains an array of bioactive properties– Medicinal– Biological– Pharmacological

• Anabolic, but non‐androgenic properties

• No known side effects in mammals

20‐hydroxyecdysone (20E)

Toth et al. (2008)

Anabolic Properties of 20‐E• Increase protein synthesis 120% in C2C12 myotubes

• Works through PI3k‐Akt– Independent of traditional steroid receptor pathway

• Increase strength 18% in young rats fed for 28 daysGorelick‐Feldman et al. 2008

Take Home Messages

• Phytoecdysteroids are natural plant steroids that possess anabolic, but non‐androgenic properties

• Phytoecdysteroids increase signaling mechanisms leading to protein synthesis

• Phytoecdysteroids may enhance skeletal muscle repair after injury