O objetivo deste trabalho foi contribuir para o melhor entendimento dos mecanismos intracelulares envolvidos na regeneração muscular esquelética, através do estudo da influência das proteínas de choque térmico (HSPs) e do mTORC1 (mammalian target of rapamycin complex 1) no processo regenerativo muscular. O tratamento com radicicol (indutor de HSPs) em músculos lesados induziu aumento da área de secção transversal das fibras musculares em 10 e 21 dias após lesão e aumento do número de células satélites e de fibras musculares em diferenciação em 1 e 10 dias após lesão, respectivamente, quando comparado aos seus respectivos controles apenas lesados. O tratamento com rapamicina (inibidor de mTORC1) em músculos lesados induziu uma diminuição maior da área de secção transversal das fibras musculares em 10 e 21 dias após lesão e menor síntese protéica muscular em 10 dias após lesão quando comparado aos músculos somente lesados. Nossos resultados sugerem que as HSPs e o mTORC1 são importantes para o processo de regeneração muscular esquelética. / The goal of this work was to contribute to a better understanding about the intracellular mechanisms involved in skeletal muscle regeneration by studying the influence of heat shock proteins (HSPs) and mTORC1 (mammalian target of rapamycin complex 1) in the muscle regeneration process. The treatment with radicicol (a HSP inductor) in injured muscles induced increase of myofiber cross section area at 10 and 21 days post lesion and increased number of satellite cells and differentiating myofibers at 1 and 10 days post lesion, respectively, when compared to their respective injured controls. The treatment with rapamycin (a mTORC1 inhibitor) in injured muscles induced a more accentuated decrease in myofiber cross section area at 10 and 21 days post lesion and decreased muscle protein synthesis at 10 days post lesion when compared to only-injured muscles. Our results suggest that HSPs and mTORC1 are important to the process of skeletal muscle regeneration.

Considerando-se que o papel das proteínas de choque térmico (HSPs) na melhoria da resposta regenerativa da musculatura esquelética de camundongos idosos ainda não é bem conhecido, e que o tratamento com O-(3-piperidino-2-hydroxy-1-propyl) nicotinic amidoxime (BGP-15), um indutor de HSPs, atenua a fibrose muscular em animais com Distrofia de Duchenne, a hiperexpressão de HSPs no músculo esquelético através do tratamento com BGP-15 e do uso de camundongos transgênicos que hiperexpressam a proteína de choque térmico 70 kDa induzível (HSP70) poderia melhorar o processo regenerativo muscular por meio da atenuação da fibrose do tecido muscular em regeneração de animais idosos. Portanto, o objetivo deste trabalho foi investigar a influência das HSPs na resposta regenerativa muscular em camundongos idosos através da análise dos efeitos do tratamento com o fármaco BGP-15 e da hiperexpressão da HSP70 induzida por transgenia em aspectos estruturais, celulares, moleculares e funcionais. Em 10 dias após a criolesão de músculos tibialis anterior (TA), o tratamento com BGP-15 (15 mg/kg) atenuou a sarcopenia e a redução do tamanho das fibras musculares em regeneração de camundongos idosos, e induziu a recuperação da densidade de área do tecido conjuntivo em músculos não lesados de camundongos idosos, e da expressão de FGF em músculos lesados de camundongos idosos. Além disso, o BGP-15 proporcionou atenuação da queda da força do músculo extensor digitorum longus em regeneração (EDL) após lesão em camundongos jovens. Além do efeito benéfico do BGP-15 em atenuar a sarcopenia, este fármaco (1μM) também atenuou a perda de miotubos C2C12 expostos às citocinas inflamatórias interferon-γ e TNF-α Houve prevenção do déficit na diferenciação inicial e tardia de mioblastos oriundos de animais idosos que hiperexpressam HSP70. Em paralelo, verificamos que o silenciamento de HSP70 em mioblastos C2C12 acarreta na redução da expressão do gene MyoD e do miR-326 no início do processo de diferenciação muscular. Portanto, nossos resultados demonstram que a hiperexpressão de HSPs, induzida por BGP-15, melhora a regeneração muscular em camundongos idosos, pois acelera a recuperação do tamanho da fibra muscular em regeneração. Experimentos in vitro sugerem que esse efeito é mediado pela atenuação do déficit na diferenciação de células precursoras miogênicas. Paralelamente, este trabalho demonstra que a HSP70 participa do início da diferenciação muscular por meio de mecanismo envolvendo MyoD e o miR-326. Além do efeito benéfico do indutor de HSPs, BGP-15, sobre a regeneração muscular de animais idosos, este atenuou a sarcopenia e a perda de miotubos expostos ao modelo de atrofia muscular in vitro induzido por interferon-γ e TNF-α. Este último efeito é mediado pela redução na expressão de Atrogin-1. / Considering that the role of heat shock proteins (HSPs) on the skeletal muscle regenerative response of aged mice is still not well known, and that the treatment with O- (3-piperidino-2-hydroxy-1-propyl ) nicotinic amidoxime (BGP-15), an HSP inducer, attenuates muscle fibrosis in animals with Duchenne Muscular Dystrophy; the overexpression of HSPs in skeletal muscle induced by BGP-15 treatment and the use of inducible 70 kDa heat shock protein (HSP70) overexpressing transgenic mice could improve the muscle regenerative process through attenuation of fibrosis of regenerating muscle tissue in old mice. Therefore, the aim of this study was to investigate the influence of HSPs on muscle regenerative response in aged mice by analyzing the effects of BGP-15 treatment and HSP70 overexpression induced by transgenesis in structural, cellular, molecular and functional aspects of regenerating muscles from aged mice. At 10 days after cryolesion of the tibialis anterior (TA), BGP-15 treatment (15 mg / kg) attenuated sarcopenia, reduced the cross sectional area of regenerating myofiber from aged mice and recovered the connective tissue density and the expression of FGF in injured muscles from aged mice. Moreover, BGP-15 attenuated the force decrease in extensor digitorum longus (EDL) after injury in young mice. In addition to the beneficial effect of BGP-15 on attenuation of sarcopenia, this drug (1μM) also attenuated the loss of C2C12 myotubes exposed to the inflammatory cytokines interferon-γ and TNF-α. There was a prevention of the deficit in the initial and late differentiation of myoblasts from aged animals that overexpress HSP70. In parallel, we observed that the silencing of HSP70 in C2C12 myoblasts reduced the gene expression of MyoD and miR-326 at the beginning of the muscle differentiation process. Therefore, our results suggest that the overexpression of HSPs improves muscle regeneration in aged mice, since it accelerates the size recovery of regenerating myofibers. This effect is mediated by the attenuation of the deficit in the differentiation of myogenic precursor cells. In parallel, we demonstrated that HSP70 participates in the beginning of muscle differentiation probably through a mechanism mediated by MyoD and miR-326. In addition to the beneficial effect of the HSP inducer BGP-15 on muscle regeneration of aged animals, it attenuated sarcopenia and loss of myotubes exposed to interferon-γ and TNF-α. This latter effect is mediated by the reduction of Atrogin-1 expression.

O objetivo deste trabalho foi contribuir para o melhor entendimento dos mecanismos intracelulares envolvidos na regeneração muscular esquelética, através do estudo da influência das proteínas de choque térmico (HSPs) e do mTORC1 (mammalian target of rapamycin complex 1) no processo regenerativo muscular. O tratamento com radicicol (indutor de HSPs) em músculos lesados induziu aumento da área de secção transversal das fibras musculares em 10 e 21 dias após lesão e aumento do número de células satélites e de fibras musculares em diferenciação em 1 e 10 dias após lesão, respectivamente, quando comparado aos seus respectivos controles apenas lesados. O tratamento com rapamicina (inibidor de mTORC1) em músculos lesados induziu uma diminuição maior da área de secção transversal das fibras musculares em 10 e 21 dias após lesão e menor síntese protéica muscular em 10 dias após lesão quando comparado aos músculos somente lesados. Nossos resultados sugerem que as HSPs e o mTORC1 são importantes para o processo de regeneração muscular esquelética. / The goal of this work was to contribute to a better understanding about the intracellular mechanisms involved in skeletal muscle regeneration by studying the influence of heat shock proteins (HSPs) and mTORC1 (mammalian target of rapamycin complex 1) in the muscle regeneration process. The treatment with radicicol (a HSP inductor) in injured muscles induced increase of myofiber cross section area at 10 and 21 days post lesion and increased number of satellite cells and differentiating myofibers at 1 and 10 days post lesion, respectively, when compared to their respective injured controls. The treatment with rapamycin (a mTORC1 inhibitor) in injured muscles induced a more accentuated decrease in myofiber cross section area at 10 and 21 days post lesion and decreased muscle protein synthesis at 10 days post lesion when compared to only-injured muscles. Our results suggest that HSPs and mTORC1 are important to the process of skeletal muscle regeneration.