A miopatia esquelética em doenças sistêmicas é um importante preditor de mortalidade e prognóstico em diversas síndromes, incluindo a insuficiência cardíaca. Os danos músculo-esqueléticos em situações de comprometimento cardíaco são descritos pela literatura há décadas, entretanto, nenhum recurso farmacológico proposto até o momento mostrou-se eficiente em reverter esses prejuízos, ressaltando o papel do treinamento físico aeróbio. Apesar dos inegáveis benefícios desta terapia adjuvante no tratamento da insuficiência cardíaca, muito pouco se sabe sobre a intensidade de exercício capaz de otimizar os ganhos promovidos por esta intervenção. Dado isso, nesse estudo avaliamos a eficácia do treinamento físico aeróbio em alta intensidade na musculatura esquelética em ratos submetidos ao infarto do miocárdio, comparando-a com protocolo isocalórico realizado em intensidade moderada. Observamos que os animais infartados apresentaram alterações patológicas na musculatura esquelética, similarmente ao observado em pacientes com IC, como prejuízos em enzimas metabólicas fundamentais, atrofia muscular, perturbação da homeostase redox e ativação do complexo proteassomal 26S. Ambos os protocolos de treinamento físico aeróbio foram capazes de aprimorar substancialmente a capacidade funcional e potência aeróbia máxima nos animais infartados, prevenindo a queda da atividade máxima das enzimas hexoquinase e citrato sintase, restaurando a morfologia da musculatura esquelética e aumentando a distribuição de fibras musculares do tipo I, o que foi acompanhado por melhora do balanço redox e redução da atividade do complexo proteassomal 26S. Apesar do treinamento físico aeróbio em alta intensidade ter proporcionado resultados superiores ao protocolo de intensidade moderada em relação a capacidade funcional dos animais, as adaptações músculo-esqueléticas às diferentes intensidades de TFA apresentaram-se muito semelhantes / Impaired skeletal muscle performance in systemic diseases is shown to strongly predict mortality and long-term prognosis in a wide variety of syndromes, including heart failure. The clinical picture of skeletal muscle damage in cardiac situations has been described for decades. However, no pharmacological strategy proposed so far was shown to effectively prevent the onset of skeletal myopathy, reinforcing the role of aerobic exercise training in counteracting such phenomenon. Despite the well-known benefits of exercise training in sets of cardiac dysfunction, very little is known about the optimal exercise intensity to elicit maximal outcomes. Therefore, in the present study we compared the effects of high-intensity aerobic exercise training with those of an isocaloric moderate-intensity protocol on skeletal muscle adaptations in infarcted rats. Our data suggest that infarcted rats presented signs of skeletal myopathy resembling those observed in HF patients, such as metabolic enzymes impairment, skeletal muscle atrophy, disrupted redox balance and proteasomal overactivation. Here we show that both high- and moderate-intensity aerobic exercise training were able to substantially increase aerobic capacity in infarcted rats, preventing the decay of citrate synthase and hexokinase maximal activities, reestablishing normal skeletal muscle morphology to a healthy profile and increasing the number of type I muscle fibers. Such outcomes were accompanied by an improved redox balance and reduced proteasomal activity in skeletal muscle. Even though high-intensity aerobic interval training was superior to moderate-intensity in improving functional capacity, the observed adaptations in skeletal muscle were remarkably similar between the protocols. Therefore, our data allow us to conclude that high-intensity and moderate-intensity aerobic exercise training equally prevent skeletal myopathy induced by myocardial infarction in rats

Estudos anteriores de nosso laboratório demonstraram que a estimulação aguda dos receptores 2-adrenérgicos (2-AR) atenua a perda de massa muscular induzida pela desnervação motora (DEN) por meio de uma via dependente de AMPc/PKA. No entanto os mecanismos moleculares envolvidos na ativação crônica destes receptores ainda são pouco conhecidos. Por outro lado, a ativação desta via de sinalização também está envolvida no controle da estabilidade dos receptores nicotínicos (AChR) na junção neuromuscular (JNM), sugerindo que a densidade dos AChR possa estar sob controle neuro-humoral. Desta forma, aventou-se a possibilidade de que além dos efeitos protetores na massa muscular, a ativação dos receptores 2-AR pudesse mediar a estabilização dos AChR na placa motora. Para testar essa hipótese, camundongos foram submetidos à DEN através da secção do nervo ciático, um protocolo clássico de indução de atrofia muscular e desestabilização dos AChR, e tratados com salina ou clembuterol (CB), um 2-agonista seletivo, por até 14 dias. Após 3 dias de DEN, observou-se redução da massa muscular e aumento do conteúdo proteico e expressão do RNAm de genes relacionados à ativação do sistema Ubiquitina-Proteassoma (atrogina-1 e MuRF1) e do sistema autofágico/lisossomal (catepsina L e LC3). A DEN também promoveu aumento no turnover dos AChR, no número de vesículas endocíticas e na expressão do RNAm para a subunidade 1 dos AChR. Após 7 dias, a DEN reduziu a expressão dos genes relacionados à atrofia e aumentou a atividade da via do AMPc/PKA independentemente do tratamento com CB. Na tentativa de elucidar os sinais extracelulares que produziam esta resposta adaptativa, foi demonstrado que neurônios catecolaminérgicos trafegam ao longo do nervo ciático e sua ablação pela DEN reduziu o conteúdo de noradrenalina muscular. Baseados nestes resultados, foi postulado a existência de uma hipersenbilidade às catecolaminas em músculos desnervados cronicamente. O tratamento com CB por 3 dias aboliu o aumento da expressão dos atrogenes induzido pela DEN e este efeito foi associado ao maior conteúdo de AMPc e de substratos fosforilados pela PKA. Além disso, o CB diminuiu a hiperexpressão do RNAm para catepsina L e LC3 induzida pela DEN de 7 dias. Embora o CB não tenha alterado a meia-vida dos AChR em músculos inervados e desnervados, houve um total bloqueio do aumento do número de vesículas endocíticas contendo o AChR em músculos desnervados e tratados com CB. Corroborando estes dados, o CB aumentou a incorporação de AChR novos nas JNM e este efeito foi também associado à maior expressão do RNAm para a subunidade 1-AChR em músculos desnervados. Esta ação do CB no turnover dos AChR parece ser direta uma vez que neuroniôs catecolaminérgicos presentes no nervo ciático ativam receptores 2-ARe a produção de AMPc especificamente na JNM. Em estudos in vitro, foi demonstrado que a estimulação colinérgica produzida pelo carbacol (10-4M) diminuiu a velocidade de síntese de proteínas, aumentou a proteólise total e a atividade do sistema proteolítico Ca2+-dependente em músculos soleus de ratos por meio da ativação dos receptores nicotínicos. Este efeito catabólico do carbacol foi completamente bloqueado pela adição de CB (10-4M) ao meio de incubação. Os dados obtidos no presente estudo permitem sugerir que a estimulação crônica dos 2-AR no músculo esquelético induz um efeito anti-catabólico pela supressão dos sistemas proteolíticos proteassomal e lisossomal, provavelmente através da via de sinalização do AMPc/PKA. A inibição destes sistemas pode estar relacionada ao aumento do turnover dos AChR, uma vez que a velocidade de incorporação destes receptores na JNM foi aumentada pelo CB. Além disso, os achados que mostram a associação entre neurônios noradrenérgicos e colinérgicos no nervo ciático, que conjuntamente inervam as JNM, e a co-localização de receptores 2-AR e AChR na sinapse permitem sugerir a existência de uma interação funcional entre o sistema colinérgico e adrenérgico na manutenção da massa muscular e da placa motora. / Previous studies from our laboratory have shown that the acute stimulation of 2-adrenergic receptor (2-AR) attenuates the muscle loss induced by motor denervation (DEN) through a cAMP/PKA dependent pathway. However, the molecular mechanisms involved in the chronic activation of these receptors are poorly understood. Furthermore, the activation of this signaling pathway is also involved in controlling the stability of nicotinic receptors (AChR) at the neuromuscular junction (NMJ), suggesting that the density of AChR may be under neurohumoral control. Thus, we postulated that besides the protective effects on muscle mass the activation of 2-AR receptors could mediate the stabilization of AChR in the motor plate. To test this hypothesis, mice were submitted to DEN through of the sciatic nerve section, a classical protocol of induction muscle atrophy and destabilization of AChR, and were treated with saline or clenbuterol (CB), a selective 2-agonist for 14 days. DEN decreased the muscle mass and increased the protein content and mRNA expression of genes related to the activation of the ubiquitin-proteasome system (atrogin-1 and MuRF1) and autophagic/lysosomal system (cathepsin L and LC3). DEN also promoted an increase in the turnover of AChR, number of endocytic vesicles and the expression of mRNA for the 1 subunit of AChR. Interestingly, chronic DEN induced down-regulation of atrophy related-genes, and increased the activity of cAMP/PKA pathway independently of CB treatment. In an attempt to elucidate the extracellular signals that produced this adaptive response, it was demonstrated that catecholaminergic neurons travels along the sciatic nerve and its ablation by DEN reduces muscle norepinephrine content. Based on these results, it was postulated the existence of a muscle adrenergic hypersensitivity to circulating catecholamines induced by chronic DEN. CB treatment for 3 days completely abolished the higher expression of atrogenes and this effect was associated with increased Camp content and PKA phosphorylated substrates. Furthermore, CB decreased the DEN-induced hyperexpression of cathepsin L and LC3 mRNA at 7 days. Although CB has not altered the half-life of AChR in innervated and denervated muscles, it produced a total blockage of the increased number of endocytic vesicles containing the AChR in denervated muscles. Consistently, CB increased the incorporation of new AChR and this effect was associated with an increased expression of the 1-subunit AChR mRNA in denervated muscles. This action of CB on AChR turnover appears to be direct, since catecholaminergic neurons are present in the sciatic nerve stimulating 2-AR and cAMP production specifically in the NMJ. Furthermore, in vitro studies demonstrated that cholinergic stimulation produced by carbachol (10-4M) decreased the rate of protein synthesis and increased the proteolytic activity of Ca2+-dependent system in rat soleus muscle through activation of nicotinic receptors. This catabolic effect of carbachol was completely blocked by the addition of CB (10-4M) to the incubation medium. These data suggest that chronic stimulation of 2-AR in skeletal muscle induces an anti-catabolic effect by suppressing proteasomal and lysosomal proteolytic systems, probably through the cAMP/PKA signaling. The inhibition of these systems seems to be related to the increased AChR incorporation into NMJ induced by CB treatment. Moreover, the association between noradrenergic and cholinergic neurons in the sciatic nerve, both of which innervate the motor endplates, and the co-localization of AChR and 2-ARat the synapse suggest the existence of a functional interaction between cholinergic and adrenergic systems in the maintenance of muscle mass and motor endplate.

Orientador: Maeli Dal Pai / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-25T22:59:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_RodrigoWagnerAlves_D.pdf: 5360593 bytes, checksum: 671f4fb61a48674646503b892003184f (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A insuficiência cardíaca (IC) caracteriza-se por reduzida tolerância ao exercício físico devido à ocorrência precoce de fadiga e dispnéia. Esses sintomas ocorrem, em parte, devido à atrofia e mudanças no fenótipo do músculo esquelético. O treinamento físico aeróbico é considerado uma conduta proposta e aceita para minimizar as alterações musculares na IC. Assim, entender os mecanismos moleculares envolvidos nas alterações dos músculos cardíaco e esquelético nessa doença pode ser favorável para a elaboração de intervenções terapêuticas e para o direcionamento de programas de treinamento específicos. O objetivo deste trabalho foi investigar a estrutura, função e componentes moleculares do coração, além da expressão gênica e proteica dos agentes que mediam as vias atrófica e hipertrófica no músculo esquelético de ratos com IC submetidos ao treinamento aeróbico. Foram utilizados ratos Wistar machos (90 a 100g) com três a quatro semanas de idade para a indução da IC através de estenose aórtica (EAo) supravalvar. Após 18 semanas da cirurgia de EAo, quando os animais apresentavam disfunção cardíaca, diagnosticada por ecocardiograma, foram aleatoriamente divididos para realizarem 10 semanas (5 dias/semana) de treinamento físico aeróbico (AS-ET) ou não (AS-UN). A velocidade de treinamento foi relativa ao limiar de lactato, obtido em teste progressivo. Assim, após 28 semanas os três grupos foram submetidos à outra análise ecocardiográfica e então os animais foram pesados e mortos. O coração foi removido e o ventrículo separado do átrio para investigação da fibrose e quantificação gênica. Os músculos sóleo e plantar foram coletados e para análise morfométrica, bioquímica, proteica e gênica das fibras musculares. A avaliação da expressão gênica e proteica dos componentes foi realizada por PCR em tempo real (RT-qPCR), e por Western blotting, respectivamente. O soro sanguíneo foi utilizado para análise dos níveis de IGF-1 e TNF-? pelo método de ELISA. Ao final do experimento, o grupo AS-UN que demonstrou sinais de IC, apresentou sinais de fibrose e aumento de componentes relacionados com a degradação do músculo cardíaco. Os músculos sóleo e plantar apresentaram atrofia em conjunto com um aumento na expressão de fatores catabólicos, como TNF-?, NF?B, MAFbx, MuRF1, FoxO1, e miostatina. No entanto, no grupo submetido ao treinamento aeróbico (AS-ET), a deterioração da estrutura e função cardíaca foi prevenida em associação com a atenuação da perda de músculo esquelético e diminuição dos promotores de atrofia. Interessantemente, as alterações na expressão dos fatores anabólicos não foram observadas. Contudo, no músculo plantar foram mantidos níveis elevados de PGC1? pelo treinamento físico. Assim, o treinamento físico realizado durante a transição entre hipertrofia cardíaca e IC teve a capacidade tanto de atenuar o prejuízo da estrutura e função cardíaca quanto prevenir a atrofia do músculo esquelético; fato que não ocorreu por um aumento dos fatores anabólicos, mas sim através da atividade anti-catabólica, possivelmente causada por ação de PGC1?. Estes achados indicam o potencial terapêutico do treinamento aeróbico em bloquear a atrofia muscular induzida pela IC através da atenuação do aumento do estado catabólico / Abstract: Heart failure (HF) is associated with exercise intolerance due to early fatigue and dyspnea. These symptoms are related to atrophy and changes in the skeletal muscle phenotype. Aerobic exercise training is proposed and accepted to minimize muscle abnormalities in HF. Thus, elucidate the molecular mechanisms related to cardiac and skeletal muscle alterations in this disease may help in designing therapeutic interventions and for targeting specific training programs. The aim of if the aerobic training performed during the transition from cardiac hypertrophy to HF would alter the cardiac structure, function and molecular expression, in addition to gene and protein levels of components that mediate atrophic and hypertrophic pathways in skeletal muscle of rats with HF submitted to aerobic training. Three- to four-week-old male Wistar rats weighing 90¿100 g were submitted to aortic stenosis surgery. A total of 8 age-matched control animals underwent left thoracotomy without clip placement (Sham group). At 18 weeks after surgery, when the aortic stenosis animals (AS) presented ventricular dysfunction as measured by echocardiography, the AS animals were redistributed into 2 groups: aortic stenosis untrained (AS-UN, n = 8), in which the group of AS rats remained untrained over a 10-week period, and aortic stenosis exercise training (AS-ET, n = 8), in which the AS rats that were subjected to 10 weeks of aerobic ET. After 28 weeks, all 3 groups underwent another echocardiogram and were then euthanized. The heart was removed, and the atria and ventricles were separated to fibrosis and gene expression analysis. The soleus and plantaris muscles were harvested to subsequent analysis of muscle fibers morphometry, bichemistry, protein and gene. The evaluation of gene expression and protein levels was performed by real-time PCR (RT-qPCR) and Western blotting, respectively. The serum was used for analysis of IGF-1 and TNF-? by ELISA. At the end of the experiment, At 28 weeks, the AS-UN group presented HF signs in conjunction with soleus and plantaris muscle atrophy and an increase in the expression of TNF-?, NF?B, MAFbx, MuRF1, FoxO1, and myostatin catabolic factors. However, in the AS-ET group, the deterioration of cardiac function was prevented in association with a prevention of muscle wasting and a decrease in atrophy promoters. Interestingly, changes in anabolic factor expression (IGF-I, AKT, and mTOR) were not observed. Nevertheless, in the plantaris muscle, high PGC1? levels were maintained by ET. Thus, the ability of aerobic training performed during the transition from cardiac hypertrophy to HF to attenuate cardiac function was accompanied by a prevention of skeletal muscle atrophy that did not occur via an increase in anabolic factors but through anti-catabolic activity, presumably caused by PGC1? action. These findings indicate the therapeutic potential of aerobic training to block HF-induced muscle atrophy by counteracting the increased catabolic state / Doutorado / Biologia Celular / Doutor em Biologia Celular e Estrutural

A atrofia muscular espinhal (AME) é uma doença rara e neurodegenerativa, que afeta crianças e adultos. Gera atrofia muscular, prejudica os movimentos voluntários e, em muitos casos, dificulta a comunicação oral. Esta dissertação é composta por dois artigos. O Estudo 1 objetivou revisar a literatura sobre o desenvolvimento cognitivo de pessoas com AME. O Estudo 2 objetivou avaliar o desempenho visual, cognitivo e motor de crianças com AME tipo 1 (AME-I). O primeiro estudo foi uma revisão sistemática, com levantamento dos últimos 25 anos (de 1992 a 2017) nas bases de dados PUBMED/Medline, Web of Science e Scielo. Os descritores utilizados foram: spinal muscular atrophy e cognition. O estudo 2 consistiu na avaliação de 24 crianças, divididas em dois grupos: 12 crianças com AME-I (3 a 9 anos, 9 meninos e 3 meninas) e 12 crianças saudáveis, pareadas por idade e sexo. As 24 crianças responderam a quatro tarefas de associação de figuras, com dificuldade crescente. As respostas foram detectadas por meio de um rastreador de olhar. Para o primeiro estudo foram localizados 43 artigos, desses, nove foram selecionados, de acordo com os critérios de inclusão e exclusão. O estudo apontou que o desempenho cognitivo de crianças com AME é heterogêneo. Três artigos indicaram que essas crianças têm desempenho cognitivo normal, três artigos indicaram que há atraso e outros três estudos relataram desempenho acima da média. De modo geral, as crianças com maior fraqueza muscular (AME-I) apresentaram maior comprometimento e estudos mais recentes detectaram esse atraso. O segundo estudo descreveu pior desempenho do grupo AME-I, em relação ao grupo controle (maior número de erros e maior tempo para execução das tarefas). Concluímos que, até o momento, poucos estudos investigaram aspectos cognitivos em crianças e adolescentes com AME. O desenvolvimento cognitivo de crianças com AME deve ser acompanhado, principalmente em crianças com AME-I. É necessário avaliar o desempenho cognitivo e, se necessário, propor intervenções para pessoas com AME. O desenvolvimento cognitivo adequado facilita a autonomia e interação. Os rastreadores de olhar podem estimular e aprimorar esse repertório / Spinal muscular atrophy (SMA) is a rare and neurodegenerative disease, affecting children and adults. SMA causes muscular atrophy and weakness, and, in many cases, impairs the development of oral communication. This dissertation is composed of two articles. Study 1 aimed to review the literature about the cognitive development of people with SMA. Study 2 aimed to evaluate the visual, cognitive and motor performance of children with SMA type 1 (SMAI). Study 1 reviewed the findings of the last 25 years (1992 to 2017), in PUBMED/Medline, Web of Science and Sicelo databases. The descriptors were: spinal muscular atrophy and cognition. Study 2 consisted of the evaluation of 24 children divided into two groups: 12 children with SMA-I (3 to 9 years of age, 9 boys and 3 girls) and 12 healthy children, matched by age and sex. The 24 children performed four figure-association tasks, with increasing difficulty. Responses were detected by an eye tracking device. For the first study, 43 articles were identified and nine were selected because they met the inclusion and exclusion criteria. The study pointed out that the cognitive performance of children with SMA is heterogeneous. Three articles indicated that children with SMA had normal cognitive performance, three observed delayed performance and three studies described cognitive performance as above average. In general, samples with children with more severe muscular weakness (SMA-I) showed some cognitive impairment and more recent studies detected this delay. The second study described poorer performance of the SMA-I group, compared to the control group (more errors and longer times). In conclusion, few studies investigated cognitive outcomes in children and adolescents with SMA. The cognitive development of children with SMA should be followed, especially children with SMA-I. More studies should evaluate and, if necessary, intervene to prevent cognitive impairment in people with SMA. The proper cognitive development facilitates autonomy and interaction. The eye tracker can stimulate and improve their repertoire

Neste estudo analisamos o envolvimento de E3 ligases sob três aspectos da plasticidade muscular esquelética: a perda de massa decorrente do desuso, a manutenção de fibras tipo I e II e a regeneração do tecido muscular. O primeiro objetivo foi determinar se leucina atenuaria a perda de massa provocada pela atrofia. Nossos dados mostraram que este aminoácido evitou a perda de massa, sobretudo através da inibição da expressão de E3 ligases. A seguir, analisamos se a ausência de duas E3 ligases, MuRF1 e MuRF2, poderia alterar a proporção de miofibras tipo I e tipo II. Detectamos que na ausência destas E3 ligases, a identidade de fibras tipo II era perdida, além destas fibras estarem protegidas da atrofia sem MuRF1. Por fim, analisamos o papel de MuRF1 e MuRF2 durante a regeneração. Os resultados mostraram que estas E3 ligases em conjunto são cruciais para a fisiologia das células-satélites e portanto para a regeneração do tecido. Esta tese mostrou que determinadas E3 ligases exercem um papel crucial para a plasticidade muscular. / In the present thesis we analyzed the involvement of E3 ligases under three aspects of skeletal muscle plasticity: mass loss resulting from disuse, maintenance of fiber type I and II and regeneration of muscle tissue. Our first aim was to determine whether leucine, was able to attenuate the mass loss caused by wasting. Our results showed that this amino acid prevented the mass loss, mainly by inhibiting the expression of E3 ligases. The second aim was to determine whether the absence of two E3 ligases, MuRF1 and MuRF2, could alter the proportion of type I and type II fibers. We found that in the absence of these E3 ligases, the identity of type II fibers was lost, and these fibers were protected against atrophy in the absence of MuRF1. Lastly, we analyze the role of MuRF1 and MuRF2 in muscle tissue regeneration. The results showed that these E3 ligases together are crucial to satellite-cells physiology and consequently an adequate tissue regeneration. This thesis show that certain E3 ligases can play a crucial role in muscle plasticity.

Várias condições podem estar associadas com a atrofia muscular, tais como inatividade, envelhecimento, septicemia, diabetes, câncer e uso de glicocorticoides. Todas estas condições levam a atrofia muscular através de mecanismos que incluem aumento da degradação proteica e/ou redução na síntese proteica, envolvendo pelo menos cinco sistemas: lisossomal, da calpaína, das caspases, metaloproteinases e o sistema ubiquitina-proteasoma (SUP). Glicocorticoides, tais como a dexametasona, acarretam atrofia muscular atuando em quase todos esses sistemas, com significante ativação do SUP e lisossomal, afetando uma importante via de trofismo muscular, a via do IGF-1/PI-3K/Akt/mTOR. Ácidos graxos poli-insaturados, como o Ômega-3 (ômega-3), têm sido utilizados de forma benéfica na atenuação da atrofia muscular que ocorre na septicemia e na caquexia associada ao câncer, no entanto, sua atuação sobre a atrofia muscular induzida por glicocorticoides ainda não foi avaliada. Objetivo: Avaliar se a suplementação do ácido graxo ômega-3 influenciaria o desenvolvimento da atrofia muscular induzida pela dexametasona em ratos. Metodologia: Vinte e quatro ratos Wistar suplementados e não suplementados com ômega-3 (40 dias) foram submetidos à administração de dexametasona subcutânea (5mg/Kg/dia) nos últimos 10 dias, formando assim quatro grupos: Controle (CT), dexametasona (DX), ômega3 e dexametasona+ômega3 (DX+ômega3). Através de estudo de comportamento motor, histológico, PCR em tempo real e Western Blotting foram avaliados respectivamente, o número de grandes e pequenos movimentos em campo aberto; a área de secção transversa das fibras musculares (fibras I, IIA e IIB); a expressão dos genes MyoD, Miogenina, MuRF-1, Atrogina-1 e Miostatina; e a expressão de proteínas relacionadas com a via do IGF-1/PI-3K/Akt/mTOR: Akt, GSK3beta, FOXO3a e mTOR, totais e fosforiladas. Resultados: A dexametasona produziu diminuição na quantidade de pequenos movimentos, atrofia muscular em fibras do tipo IIB e diminuição na expressão de P-Akt, P-GSK3ômega e P-FOXO3a/FOXO3a total. A suplementação com Ômega-3 não se mostrou eficaz na atenuação de tais alterações. Por outro lado, o Ômega-3 associado à dexametasona (grupo DX+3) induziu a maior expressão de atrogenes (MuRF-1 e atrogina-1) causando, adicionalmente, maior atrofia muscular em fibras do tipo I e IIA, além de menor expressão gênica de Miogenina. O Ômega-3 de forma isolada conduziu de forma significativa a maior expressão de Miostatina e MyoD, e de forma não significante elevou a expressão proteica de mTOR total e induziu menor ganho de peso corporal dos animais ao fim do estudo. Conclusão: A suplementação de Ômega-3 não foi capaz de atenuar as alterações comportamentais, atrofia muscular e perda de peso corporal causadas pela administração de dexametasona, levando por outro lado a maior atrofia das fibras musculares e aumento na expressão de atrogenes. Desta forma, este estudo sugere que suplementos alimentares usualmente considerados benéficos para saúde, tal como o ácido graxo Ômega-3, podem agir em interação com alguns medicamentos, como os glicocorticoides, potencializando seus efeitos colaterais / Many conditions can be related to muscle atrophy, such as inactivity, aging, sepsis, diabetes, cancer, as well as, glucocorticoid treatment. All these conditions lead to muscle atrophy through mechanisms that include increase of protein degradation and/or decrease of protein synthesis involving at least five systems: lysossomal, calpain, caspases, metaloproteinases and ubiquitin proteasome system (UPS). Glucocorticoids, such as dexamethasone cause muscle atrophy acting in almost all of these systems, with a significant UPS activation and affecting an important pathway related to muscular trophism, IGF-1/PI-3k/Akt/mTOR pathway. Poly-unsaturated fatty acids, such as Omega-3 (omega-3), have been used beneficially to attenuation of muscle atrophy that occur in sepsis and cachexia related to cancer, however, its action in the glucocorticoid-induced muscle atrophy, has never been evaluated. Objective: Assess whether the omega-3 supplementation would influence the development of dexamethasone-induced muscle atrophy in rats. Methods: Twenty four Wistar rats supplemented and non-supplemented with omega-3 (40 days) were submitted to dexamethasone administration (5mg/kg/day) during the last 10 days, thus establishing 4 groups: control (CT), dexamethasone (DX), omega-3 and dexamethasone+omega-3 (DX+ omega-3). The amount of large and small movements in open field; muscle fiber cross sectional areas (I, IIA and IIB); MyoD, Myogenin, MuRF-1, Atrogin-1 and Myostatin gene expression; and protein expression of Akt, GSK3omega, FOXO3a and mTOR, total and phosphorylated forms were assessed, respectively, by: motor behavior testing, histological reactions, Real-time PCR and Western Blotting analysis. Results: Dexamethasone administration induced significant decrease of small motor movements, atrophy in type IIB muscle fibers and decrease of P-Akt, P-GSK3omega and P-FOXO3a/total FOXO3a expression. Omega-3 supplementation was not able to attenuate these changes. Instead, omega-3 associated to dexamethasone (DX+ omega-3 group) additionally induced higher muscle atrophy in type I, IIA muscle fibers, and reduced expression of Myogenin. The isolated use of Omega-3 led to a significant higher expression of Myostatin and MyoD, and a non-significant increase of total mTOR protein expression and less body weight gain at end of study. Conclusion: Supplementation of omega-3 was not able to attenuate motor behavioral changes, muscle atrophy and loss of body weight caused by dexamethasone administration, leading on the other hand to higher muscle fibers atrophy and increase in atrogenes expression. Therefore, this study suggests that food supplements, usually considered benefic to the health, such as Omega-3 fatty acid, may interact with some medications, such as glucocorticoids, potentiating its side effects

Várias condições podem estar associadas com a atrofia muscular, tais como inatividade, envelhecimento, septicemia, diabetes, câncer e uso de glicocorticoides. Todas estas condições levam a atrofia muscular através de mecanismos que incluem aumento da degradação proteica e/ou redução na síntese proteica, envolvendo pelo menos cinco sistemas: lisossomal, da calpaína, das caspases, metaloproteinases e o sistema ubiquitina-proteasoma (SUP). Glicocorticoides, tais como a dexametasona, acarretam atrofia muscular atuando em quase todos esses sistemas, com significante ativação do SUP e lisossomal, afetando uma importante via de trofismo muscular, a via do IGF-1/PI-3K/Akt/mTOR. Ácidos graxos poli-insaturados, como o Ômega-3 (ômega-3), têm sido utilizados de forma benéfica na atenuação da atrofia muscular que ocorre na septicemia e na caquexia associada ao câncer, no entanto, sua atuação sobre a atrofia muscular induzida por glicocorticoides ainda não foi avaliada. Objetivo: Avaliar se a suplementação do ácido graxo ômega-3 influenciaria o desenvolvimento da atrofia muscular induzida pela dexametasona em ratos. Metodologia: Vinte e quatro ratos Wistar suplementados e não suplementados com ômega-3 (40 dias) foram submetidos à administração de dexametasona subcutânea (5mg/Kg/dia) nos últimos 10 dias, formando assim quatro grupos: Controle (CT), dexametasona (DX), ômega3 e dexametasona+ômega3 (DX+ômega3). Através de estudo de comportamento motor, histológico, PCR em tempo real e Western Blotting foram avaliados respectivamente, o número de grandes e pequenos movimentos em campo aberto; a área de secção transversa das fibras musculares (fibras I, IIA e IIB); a expressão dos genes MyoD, Miogenina, MuRF-1, Atrogina-1 e Miostatina; e a expressão de proteínas relacionadas com a via do IGF-1/PI-3K/Akt/mTOR: Akt, GSK3beta, FOXO3a e mTOR, totais e fosforiladas. Resultados: A dexametasona produziu diminuição na quantidade de pequenos movimentos, atrofia muscular em fibras do tipo IIB e diminuição na expressão de P-Akt, P-GSK3ômega e P-FOXO3a/FOXO3a total. A suplementação com Ômega-3 não se mostrou eficaz na atenuação de tais alterações. Por outro lado, o Ômega-3 associado à dexametasona (grupo DX+3) induziu a maior expressão de atrogenes (MuRF-1 e atrogina-1) causando, adicionalmente, maior atrofia muscular em fibras do tipo I e IIA, além de menor expressão gênica de Miogenina. O Ômega-3 de forma isolada conduziu de forma significativa a maior expressão de Miostatina e MyoD, e de forma não significante elevou a expressão proteica de mTOR total e induziu menor ganho de peso corporal dos animais ao fim do estudo. Conclusão: A suplementação de Ômega-3 não foi capaz de atenuar as alterações comportamentais, atrofia muscular e perda de peso corporal causadas pela administração de dexametasona, levando por outro lado a maior atrofia das fibras musculares e aumento na expressão de atrogenes. Desta forma, este estudo sugere que suplementos alimentares usualmente considerados benéficos para saúde, tal como o ácido graxo Ômega-3, podem agir em interação com alguns medicamentos, como os glicocorticoides, potencializando seus efeitos colaterais / Many conditions can be related to muscle atrophy, such as inactivity, aging, sepsis, diabetes, cancer, as well as, glucocorticoid treatment. All these conditions lead to muscle atrophy through mechanisms that include increase of protein degradation and/or decrease of protein synthesis involving at least five systems: lysossomal, calpain, caspases, metaloproteinases and ubiquitin proteasome system (UPS). Glucocorticoids, such as dexamethasone cause muscle atrophy acting in almost all of these systems, with a significant UPS activation and affecting an important pathway related to muscular trophism, IGF-1/PI-3k/Akt/mTOR pathway. Poly-unsaturated fatty acids, such as Omega-3 (omega-3), have been used beneficially to attenuation of muscle atrophy that occur in sepsis and cachexia related to cancer, however, its action in the glucocorticoid-induced muscle atrophy, has never been evaluated. Objective: Assess whether the omega-3 supplementation would influence the development of dexamethasone-induced muscle atrophy in rats. Methods: Twenty four Wistar rats supplemented and non-supplemented with omega-3 (40 days) were submitted to dexamethasone administration (5mg/kg/day) during the last 10 days, thus establishing 4 groups: control (CT), dexamethasone (DX), omega-3 and dexamethasone+omega-3 (DX+ omega-3). The amount of large and small movements in open field; muscle fiber cross sectional areas (I, IIA and IIB); MyoD, Myogenin, MuRF-1, Atrogin-1 and Myostatin gene expression; and protein expression of Akt, GSK3omega, FOXO3a and mTOR, total and phosphorylated forms were assessed, respectively, by: motor behavior testing, histological reactions, Real-time PCR and Western Blotting analysis. Results: Dexamethasone administration induced significant decrease of small motor movements, atrophy in type IIB muscle fibers and decrease of P-Akt, P-GSK3omega and P-FOXO3a/total FOXO3a expression. Omega-3 supplementation was not able to attenuate these changes. Instead, omega-3 associated to dexamethasone (DX+ omega-3 group) additionally induced higher muscle atrophy in type I, IIA muscle fibers, and reduced expression of Myogenin. The isolated use of Omega-3 led to a significant higher expression of Myostatin and MyoD, and a non-significant increase of total mTOR protein expression and less body weight gain at end of study. Conclusion: Supplementation of omega-3 was not able to attenuate motor behavioral changes, muscle atrophy and loss of body weight caused by dexamethasone administration, leading on the other hand to higher muscle fibers atrophy and increase in atrogenes expression. Therefore, this study suggests that food supplements, usually considered benefic to the health, such as Omega-3 fatty acid, may interact with some medications, such as glucocorticoids, potentiating its side effects

O músculo esquelético é o tecido mais abundante do organismo, é importante em diversas habilidades básicas nas atividades de vida diária, como: movimento, postura corporal e respiração, além de outros processos fisiológicos importantes para manutenção do equilíbrio metabólico e defesa imunológica. Para se manter em adequado funcionamento, o músculo esquelético possui uma alta plasticidade, remodelando sua estrutura e função de acordo com as exigências do ambiente. Os microRNAs são pequenos RNAs não codificadores de proteínas que podem regular a expressão gênica a nível pós-transcricional. Nas últimas décadas o conhecimento dos microRNAs na biologia do músculo esquelético vem abrindo portas para novas abordagens que visam otimizar a boa saúde da musculatura esquelética. Neste trabalho, nosso principal objetivo foi identificar e caracterizar microRNAs com potencial de modulação da regeneração e massa muscular esquelética. Utilizamos uma análise in silico para identificar os microRNAs que tem como alvo predito genes associados a vias que regulam a regeneração e massa muscular, em seguida manipulamos in vitro (células C2C12) e in vivo (camundongos C57BL/6) a expressão desses microRNAs, analisando a expressão desses genes e as consequências nas células e no tecido muscular. Na primeira parte deste trabalho, analisamos a hipótese de que certos microRNAs poderiam regular a expressão de MuRF1 e MuRF2 (E3-ligase importantes para o processo de regeneração muscular). Identificamos os microRNAs miR-29c e miR-101a que têm como alvo predito MuRF1, e miR-133a e miR-133b que tem como alvo predito MuRF2. MuRF1 é induzido nos primeiros estágios do processo de regeneração muscular e seus miRs potencialmente reguladores são reprimidos durante esse processo. A superexpressão de miR-29c e miR-101a reduz a expressão de MuRF1 em células C2C12, enquanto que, em um ensaio de luciferase, validamos MuRF1 como alvo direto apenas do miR-29c. Além disso, a superexpressão de miR-29c durante a diferenciação de células C2C12 promove a miogênese, com aumento do diâmetro e índice de fusão de miotubos, enquanto que a superexpressão do miR-101a provocou uma redução no diâmetro dos miotubos. Na segunda parte deste trabalho, identificamos in silico o miR-29c como um potencial regulador da massa muscular esquelética, em seguida através de um método de entrega gênica por meio de eletroporação, superexpressamos o miR-29c no músculo de camundongos. A superexpressão do miR-29c, promoveu um aumento da massa e do número de sarcomeros em serie, com ganho de força e função no músculo e esse efeito foi acompanhado de um remodelamento tecidual com aumento do número de células satélite ativadas. Tomados juntos, nossos resultados revelam que o miR-29c tem um efeito hipertrófico com ganho de função. A superexpressão deste microRNA pode ser uma ferramententa útil para futuras abordagens terapêuticas que visem a manipulação da massa muscular esquelética. / The skeletal muscle is the body most abundant tissue. It plays an important role in daily life activities, such as movement, posture, and breathing. In addition, this tissue is crucial at physiological processes like metabolic equilibrium and immune defense. The substantial adaptability in response to environmental change marks skeletal muscle as a plastic organ. This plasticity could be coordinated by microRNAs, those are small non-protein-coding RNAs that regulate post-transcriptional gene expression. This knowledge has fostered new approaches that aim to optimize the skeletal muscle health. Thus, in this work, we intended to identify and characterize microRNAs that modulate the muscle mass and the regeneration process. An in silico analyses has allowed the identification of microRNAs who possibly bind genes from pathways of skeletal muscle mass control and regeneration. After, we manipulated the expression of those microRNAs on C2C12 cells and C57BL/6 mice. Finally, we measured the transcriptional levels of target genes and the impact of these alterations on the cells and on muscle tissue. In the first section of this work, we hypothesized that microRNAs could regulate MURF1 and MURF2 expression, both E3-ligases important for the regeneration process. In our analysis, MURF1 was a predictable target of miR-29c and miR-101a while for MURF2 were identified miR-133a and 133b. During the regeneration process, MURF1 is up-regulated and its predicted target microRNAs are downregulated. In this context the hyperexpression of both miR-29c and miR-101a in C2C12 cells induced MURF1 down-regulation. Furthermore, miR-29c promotes myogenesis with an increase in myotubes diameter and fusion index. In contrast, miR-101a expression reduces myotubes diameter with no change at the fusion index. Lastly, luciferase assay validated only miR-29c directly target MURF1 3`UTR. In the second section of this work, we identified miR-29c as a potential regulator of skeletal muscle mass. Then through gene delivery by electroporation, we induce miR-29c overexpression in mice skeletal muscle. This procedure promoted an increase in muscle mass as well as a gain in strength, endurance and sarcomere number, furthermore the number of activated satellite cells. Taken together our results found that miR-29c has a hypertrophic effect with gain in muscle function. Thus, the overexpression of this microRNA could be a useful tool for future therapeutics that manipulate muscle mass.

Avaliamos no presente estudo: 1) os efeitos do desuso das patas traseiras de ratos por duas semanas sobre as vias de sinalização de síntese e degradação de proteínas no músculo sóleo e a administração de óleos de peixe ricos em eicosapentaenóico (EPA) ou docosaexaenóico (DHA) e 2) as alterações induzidas pelo desuso no músculo sóleo em camundongos FAT-1. Concluímos que, apesar da variação pequena na razão ácidos graxos ômega-6/ômega-3, efeitos significativos da oferta aumentada de ácidos graxos ômega-3 foram observados na área de seção transversa e vias de sinalização relacionadas à síntese e degradação de proteínas no músculo sóleo nos dois protocolos. / We investigated herein: 1) the effects skeletal muscle disuse atrophy induced by two-week hind limb suspension (HS) on protein synthesis and degradation signaling in soleus muscle and the administration of either eicosapentaenoic (EPA) or docosahexaenoic (DHA)-rich fish oil supplementation, and 2) the changes induced by hind limb disuse on soleus muscle of Fat-1 transgenic mice. We concluded that, in spite of the small variation in the omega-6/omega-3 fatty acid ratio, significant effects of the increased omega-3 fatty acid levels were observed on the CSA and signaling pathways associated with soleus muscle protein synthesis and degradation in both experimental protocols.

INTRODUÇÃO: Existem poucos estudos demonstrando que anormalidades musculares esqueléticas em pacientes com insuficiência cardíaca crônica persistem meses após o transplante cardíaco. No presente estudo, objetivamos avaliar massa muscular, e força muscular periférica e respiratória em pacientes no pré-transplante cardíaco, e no seguimento precoce (6 meses) e tardio (1,5 e 3 anos) pós-transplante cardíaco. Objetivamos verificar ainda a correlação entre força muscular periférica e respiratória em pacientes no pré e pós-transplante cardíaco. Comparamos, por fim, os dados de pacientes do pré-transplante cardíaco com um grupo controle de indivíduos saudáveis sem doença cardíaca. MÉTODOS: Tratou-se de estudo prospectivo do tipo coorte. Foram selecionados todos os pacientes em lista de espera para transplante cardíaco do Hospital de Messejana, do período de agosto de 2011 a março de 2013. Avaliamos idade, gênero, causas da insuficiência cardíaca, hipertensão, diabetes, tempo de espera na lista, tempo de internamento pós-transplante, tempo de ventilação mecânica, medida da força muscular respiratória, da força muscular periférica, da espessura do adutor do polegar, média bilateral da área de secção transversal do músculo psoas maior, índice de massa corporal e creatinina em todos os pacientes do estudo e no grupo controle. As variáveis de massa e força muscular foram medidas por meio de tomografia computadorizada, paquimetria, manovacuometria e dinamometria. RESULTADOS: Foram encontrados 25 pacientes elegíveis e 23 foram incluídos. Ocorreram 8 óbitos no seguimento precoce, 4 no seguimento tardio e, ao final de 3 anos de seguimento, 11 pacientes sobreviveram com enxerto funcionando. Foram selecionados 23 indivíduos saudáveis para o grupo controle, pareados para gênero, idade, peso e altura. Quando comparamos as variáveis de massa e força muscular dos pacientes do grupo pré-transplante cardíaco com o grupo controle de indivíduos saudáveis foram encontradas diminuição da força muscular periférica (27,0 kg/f vs. 38,2 kg/f), da área de secção transversal do músculo psoas ( 1.238,9 mm2 vs. 1.533,1 mm2) da espessura do músculo adutor do polegar (16,5 mm vs. 23,9 mm), da força muscular inspiratória (60,2 cmH2O vs. 94,8 cmH2O) e da força muscular expiratória (75,2 cmH2O vs. 102,17 cmH2O) nos pacientes do grupo pré-transplante cardíaco. Na comparação entre os períodos pré-transplante cardíaco, seguimento precoce e seguimento tardio pós-transplante cardíaco houve aumento estatisticamente significante (p < 0,001) das seguintes variáveis: força muscular periférica (27,3 kg/f vs. 34,7 kg/f), da área de secção transversal do músculo psoas ( 1.305,4 mm2 vs. 1.431,3 mm2) da espessura do músculo adutor do polegar (15,9 mm vs. 20,2 mm), da força muscular inspiratória (59,5 cmH2O vs. 90,9 cmH2O) e da força muscular expiratória (79,5 cmH2O vs. 101,8 cmH2O) nos 11 pacientes sobreviventes. Ao final do seguimento tardio pós-transplante cardíaco todas as variáveis de massa e força muscular atingiram níveis semelhantes àqueles do grupo controle, exceto a espessura do músculo adutor do polegar. CONCLUSÃO: Os achados demonstraram haver sarcopenia em pacientes no pré-transplante cardíaco, visto que houve diminuição da massa muscular e da força muscular periférica e respiratória confirmando a presença de dois critérios, requisito para fazer o diagnóstico de sarcopenia. O transplante cardíaco proporcionou aumento da força muscular respiratória, da força muscular periférica, da espessura do músculo adutor do polegar e aumento da massa muscular do psoas / INTRODUCTION: There are few studies demonstrating that skeletal muscle abnormalities in patients with chronic heart failure persist for months after heart transplantation. In this study, we aimed to evaluate muscle mass, and peripheral and respiratory muscle strength in patients in pre-heart transplantation, and in the early (6 months) and late (1.5 to 3 years) follow-up after heart transplantation. We also aimed to verify the correlation between peripheral and respiratory muscle strength in patients before and after heart transplantation. Finally, we compared the pre-heart transplantation patients\' data with a control group of healthy individuals without heart disease. METHODS: It was a prospective cohort study. We selected all patients on the waiting list for heart transplantation of Messejana\'s Hospital from August 2011 to March 2013. Age, gender, cause of heart failure, hypertension, diabetes, period on the waiting list, post-transplantation hospitalization time, mechanical ventilation time, measurements of respiratory muscle strength (maximum inspiratory muscle strength and maximum expiratory muscle strength), peripheral muscle strength (hand grip strength), adductor pollicis muscle thickness, the bilateral average of the major psoas muscle cross-sectional area, body mass index and serum creatinine were assessed in all the patients in the study and in control groups. Mass and muscle strength variables were measured using computed tomography, pachymetry, manometry and dynamometry. RESULTS: We found 25 eligible patients and 23 were included. There were 8 deaths in the early follow-up period; by the end of 3-year follow-up there were 11 surviving patients with functioning graft. We selected 23 healthy subjects for the control group, matched for gender, age, weight and height. When we compared the variables mass and muscle strength of the pre heart transplant patients with healthy control subjects were found decreased peripheral muscle strength (hand grip strength) (27.0 kg/f vs. 38.2 kg/f), of the psoas muscle\'s cross-section area (1238.9 mm2 vs. 1533.1 mm2), the adductor pollicis muscle thickness (16.5 mm vs. 23.9 mm), maximum inspiratory muscle strength (60.2 cmH2O vs. 94 8 cmH2O) and maximum expiratory muscle strength (75.2 cm H2O vs. 102.17 cmH2O) in patients in the pre heart transplant group. Comparing the pre-heart transplant periods, the early and late heart transplantation follow-up there was a statistically significant increase (p < 0.001) the following variables: peripheral muscle strength (hand grip strength) (27.3 kg / f vs. 34.7 kg / f ), the psoas muscle\'s cross-sectional area (1305.4 vs. 1431.3 mm 2 mm 2) the adductor pollicis muscle thickness (15.9 mm vs. 20.2 mm), maximum inspiratory muscle strength (59.5 cmH2O vs. 90.9 cm H2O) and maximum expiratory muscle strength (79.5 cm H2O vs. 101.8 cm H2O) in the 11 surviving patients. At the end of post-heart transplant late follow-up all variables mass and muscle strength reached similar levels to those of the control group, except the adductor pollicis muscle thickness. CONCLUSION: The findings showed that there was sarcopenia in patients in pre-heart transplantation period, since there was a decrease in muscle mass and a decrease in muscle strength of peripheral and respiratory muscles confirming the presence of at least two criteria, a requirement to make the diagnosis of sarcopenia. Heart transplantation has provided increased respiratory muscle strength, increased peripheral muscle strength, increased the adductor pollicis muscle thickness and increased psoas muscle mass