Os efeitos benéficos do exercício físico aeróbico (EFA) frente à prevenção e ao tratamento de doenças ocorrem por meio de adaptações agudas e crônicas em diversos tecidos e sistemas orgânicos, dentre os quais o tecido muscular esquelético assume papel de destaque. Considerando que a musculatura esquelética é rica em mitocôndrias, não surpreende o fato de que o aumento da capacidade e potência aeróbicas induzido pelo EFA ocorra principalmente em função das adaptações mitocondriais. Contudo, os mecanismos moleculares envolvidos nessas adaptações mitocondriais induzidas pelo EFA não são completamente compreendidos. Considerando-se que a atividade nervosa simpática aumenta consideravelmente durante a realização de uma sessão de EFA, parte das respostas mitocondriais ao EFA poderia ser mediada pela ativação dos receptores \'beta\'-adrenérgicos (\'beta\'-AR) na musculatura esquelética, representados predominantemente pelo subtipo \'beta\'2 (~ 90%). Com isso, na primeira parte do presente estudo, testou-se a hipótese de que a sinalização \'beta\'2-AR contribuiria para as respostas de função e dinâmica mitocondriais induzidas pela ativação adrenérgica aguda na musculatura esquelética. Para isso, o agonista \'beta\'-AR não seletivo isoproterenol foi administrado na presença ou ausência do antagonista \'beta\'2-AR específico, ICI 118,551, tanto em miotúbulos diferenciados a partir da linhagem de células C2C12 como em camundongos da cepa FVB. Os dados demonstraram que a ativação \'beta\'-AR aumentou significativamente a respiração mitocondrial em miotúbulos e em fibras musculares isoladas do músculo tibial anterior de camundongos, e que tal resposta foi dependente da ativação dos receptores \'beta\'2-AR via eixo proteína Gαs-AMPc-PKA. Em relação à dinâmica mitocondrial, os dados obtidos demonstraram que a ativação dos receptores \'beta\'2-AR aumentou a fusão mitocondrial na musculatura esquelética, e que esta resposta estava associada a um aumento da proteína de fusão Mfn1. Na segunda parte do presente estudo, testou-se a hipótese de que a ativação \'beta\'2-AR contribuiria para as respostas mitocondriais agudas induzidas pelo EFA na musculatura esquelética. Para isso, camundongos FVB foram submetidos a uma sessão de EFA em esteira rolante com e sem o bloqueio dos receptores \'beta\'2-AR com o antagonista ICI 118,551, e parâmetros de função e dinâmica mitocondriais foram avaliados. O EFA foi capaz de aumentar a respiração máxima mitocondrial em fibras musculares isoladas, e este efeito foi parcialmente prevenido pelo bloqueio dos receptores \'beta\'2-AR. Além disso, assim como observado com o tratamento com isoproterenol, o EFA promoveu aumento da fusão mitocondrial na musculatura esquelética, sendo que a ativação \'beta\'2-AR estava associada a essa resposta, porém em uma menor magnitude em relação aos efeitos observados com o estímulo farmacológico. Assim como observado no tratamento com isoproterenol, a expressão de Mfn1 foi aumentada pela sessão de EFA, a qual não foi atenuada pelo bloqueio dos receptores \'beta\'2-AR com ICI 118,551. Dessa forma, a partir dos resultados obtidos no presente estudo, pode-se concluir que os receptores \'beta\'2-AR têm papel importante no metabolismo muscular esquelético, modulando a função e a dinâmica mitocondriais. Essa resposta é evidente mediante ativação direta via agonistas \'beta\'-AR no músculo esquelético, no entanto, os receptores \'beta\'2-AR modulam parcialmente as respostas mitocondriais em resposta à uma sessão de EFA / The beneficial effects of aerobic exercise (AE) for prevention and treatment of diseases are due to acute and chronic adaptations in several organ systems, including skeletal muscle, one of the main tissues involved in these adaptations. Since skeletal muscle contains high amounts of mitochondria, the increased aerobic capacity induced by AE occurs mainly due to mitochondrial adaptations. However, the molecular mechanisms underlying skeletal muscle mitochondrial adaptations induced by AE are not fully understood. One of the mechanisms by which these mitochondrial adaptations may occur is sympathetic activation mediated by \'beta\'2-adrenergic receptors (\'beta\'-AR) in skeletal muscle, predominantly represented by \'beta\'2 subtype (~90%). Considering that sympathetic activity increases during AE, \'beta\'2-AR signaling might be involved in skeletal muscle mitochondrial adaptations in response to AE. Thus, in the first part of this study, we tested the hypothesis that acute \'beta\'2-AR activation contributes to mitochondrial function and dynamics adaptations in skeletal muscle. For this, both differentiated C2C12 myotubes and FVB mice were treated with the nonselective \'beta\'-AR agonist isoproterenol in the presence or absence of the specific \'beta\'2-AR antagonist, ICI 118,551. The data showed that β-AR activation significantly increased mitochondrial respiration in myotubes and muscle fiber bundles isolated from mice tibialis anterior, and that this response was dependent on \'beta\'2-AR receptors activation via protein G\' alpha\'s-cAMP-PKA signaling cascade. Regarding mitochondrial dynamics, the data showed that \'beta\'2-AR receptor activation increased mitochondrial fusion in skeletal muscle and that this response was associated to an increase in Mfn1. In the second part of this study, we tested the hypothesis that \'beta\'2-AR activation would contribute to acute mitochondrial responses induced by AE in skeletal muscle. For this, FVB mice underwent one session of AE on a treadmill with and without \'beta\'2-AR receptor blockade with ICI 118,551, and parameters of mitochondrial function and dynamics were evaluated. AE was able to increase maximal mitochondrial respiration in isolated muscle fibers, and this effect was partially prevented by blocking \'beta\'2-AR receptors. Furthermore, as observed with isoproterenol treatment, AE increased mitochondrial fusion in skeletal muscle. \'beta\'2-AR activation was associated with this response, but in a smaller magnitude compared to the effects observed with pharmacological stimulation. As observed with the isoproterenol treatment, Mfn1 expression was increased by AE, which was not attenuated by blocking \'beta\'2-AR receptors with ICI 118,551. Therefore, one can conclude that \'beta\'2-AR receptors play an important role in skeletal muscle metabolism, modulating mitochondrial function and dynamics. This response is evident by direct activation through \'beta\'-AR agonists in skeletal muscle, however, \'beta\'2-AR receptors partially modulate mitochondrial responses induced by AE

Os efeitos benéficos do exercício físico aeróbico (EFA) frente à prevenção e ao tratamento de doenças ocorrem por meio de adaptações agudas e crônicas em diversos tecidos e sistemas orgânicos, dentre os quais o tecido muscular esquelético assume papel de destaque. Considerando que a musculatura esquelética é rica em mitocôndrias, não surpreende o fato de que o aumento da capacidade e potência aeróbicas induzido pelo EFA ocorra principalmente em função das adaptações mitocondriais. Contudo, os mecanismos moleculares envolvidos nessas adaptações mitocondriais induzidas pelo EFA não são completamente compreendidos. Considerando-se que a atividade nervosa simpática aumenta consideravelmente durante a realização de uma sessão de EFA, parte das respostas mitocondriais ao EFA poderia ser mediada pela ativação dos receptores \'beta\'-adrenérgicos (\'beta\'-AR) na musculatura esquelética, representados predominantemente pelo subtipo \'beta\'2 (~ 90%). Com isso, na primeira parte do presente estudo, testou-se a hipótese de que a sinalização \'beta\'2-AR contribuiria para as respostas de função e dinâmica mitocondriais induzidas pela ativação adrenérgica aguda na musculatura esquelética. Para isso, o agonista \'beta\'-AR não seletivo isoproterenol foi administrado na presença ou ausência do antagonista \'beta\'2-AR específico, ICI 118,551, tanto em miotúbulos diferenciados a partir da linhagem de células C2C12 como em camundongos da cepa FVB. Os dados demonstraram que a ativação \'beta\'-AR aumentou significativamente a respiração mitocondrial em miotúbulos e em fibras musculares isoladas do músculo tibial anterior de camundongos, e que tal resposta foi dependente da ativação dos receptores \'beta\'2-AR via eixo proteína Gαs-AMPc-PKA. Em relação à dinâmica mitocondrial, os dados obtidos demonstraram que a ativação dos receptores \'beta\'2-AR aumentou a fusão mitocondrial na musculatura esquelética, e que esta resposta estava associada a um aumento da proteína de fusão Mfn1. Na segunda parte do presente estudo, testou-se a hipótese de que a ativação \'beta\'2-AR contribuiria para as respostas mitocondriais agudas induzidas pelo EFA na musculatura esquelética. Para isso, camundongos FVB foram submetidos a uma sessão de EFA em esteira rolante com e sem o bloqueio dos receptores \'beta\'2-AR com o antagonista ICI 118,551, e parâmetros de função e dinâmica mitocondriais foram avaliados. O EFA foi capaz de aumentar a respiração máxima mitocondrial em fibras musculares isoladas, e este efeito foi parcialmente prevenido pelo bloqueio dos receptores \'beta\'2-AR. Além disso, assim como observado com o tratamento com isoproterenol, o EFA promoveu aumento da fusão mitocondrial na musculatura esquelética, sendo que a ativação \'beta\'2-AR estava associada a essa resposta, porém em uma menor magnitude em relação aos efeitos observados com o estímulo farmacológico. Assim como observado no tratamento com isoproterenol, a expressão de Mfn1 foi aumentada pela sessão de EFA, a qual não foi atenuada pelo bloqueio dos receptores \'beta\'2-AR com ICI 118,551. Dessa forma, a partir dos resultados obtidos no presente estudo, pode-se concluir que os receptores \'beta\'2-AR têm papel importante no metabolismo muscular esquelético, modulando a função e a dinâmica mitocondriais. Essa resposta é evidente mediante ativação direta via agonistas \'beta\'-AR no músculo esquelético, no entanto, os receptores \'beta\'2-AR modulam parcialmente as respostas mitocondriais em resposta à uma sessão de EFA / The beneficial effects of aerobic exercise (AE) for prevention and treatment of diseases are due to acute and chronic adaptations in several organ systems, including skeletal muscle, one of the main tissues involved in these adaptations. Since skeletal muscle contains high amounts of mitochondria, the increased aerobic capacity induced by AE occurs mainly due to mitochondrial adaptations. However, the molecular mechanisms underlying skeletal muscle mitochondrial adaptations induced by AE are not fully understood. One of the mechanisms by which these mitochondrial adaptations may occur is sympathetic activation mediated by \'beta\'2-adrenergic receptors (\'beta\'-AR) in skeletal muscle, predominantly represented by \'beta\'2 subtype (~90%). Considering that sympathetic activity increases during AE, \'beta\'2-AR signaling might be involved in skeletal muscle mitochondrial adaptations in response to AE. Thus, in the first part of this study, we tested the hypothesis that acute \'beta\'2-AR activation contributes to mitochondrial function and dynamics adaptations in skeletal muscle. For this, both differentiated C2C12 myotubes and FVB mice were treated with the nonselective \'beta\'-AR agonist isoproterenol in the presence or absence of the specific \'beta\'2-AR antagonist, ICI 118,551. The data showed that β-AR activation significantly increased mitochondrial respiration in myotubes and muscle fiber bundles isolated from mice tibialis anterior, and that this response was dependent on \'beta\'2-AR receptors activation via protein G\' alpha\'s-cAMP-PKA signaling cascade. Regarding mitochondrial dynamics, the data showed that \'beta\'2-AR receptor activation increased mitochondrial fusion in skeletal muscle and that this response was associated to an increase in Mfn1. In the second part of this study, we tested the hypothesis that \'beta\'2-AR activation would contribute to acute mitochondrial responses induced by AE in skeletal muscle. For this, FVB mice underwent one session of AE on a treadmill with and without \'beta\'2-AR receptor blockade with ICI 118,551, and parameters of mitochondrial function and dynamics were evaluated. AE was able to increase maximal mitochondrial respiration in isolated muscle fibers, and this effect was partially prevented by blocking \'beta\'2-AR receptors. Furthermore, as observed with isoproterenol treatment, AE increased mitochondrial fusion in skeletal muscle. \'beta\'2-AR activation was associated with this response, but in a smaller magnitude compared to the effects observed with pharmacological stimulation. As observed with the isoproterenol treatment, Mfn1 expression was increased by AE, which was not attenuated by blocking \'beta\'2-AR receptors with ICI 118,551. Therefore, one can conclude that \'beta\'2-AR receptors play an important role in skeletal muscle metabolism, modulating mitochondrial function and dynamics. This response is evident by direct activation through \'beta\'-AR agonists in skeletal muscle, however, \'beta\'2-AR receptors partially modulate mitochondrial responses induced by AE

A obesidade é um dos maiores fatores de risco para o desenvolvimento de comprometimentos cardiovasculares. Essas alterações também são encontradas em crianças. Recentemente, estudos citam prejuízos cardiovasculares em crianças obesas. Estudos prévios in vitro e in vivo, sugeriram que alguns polimorfismos para o receptor beta 2-adrenérgico podem afetar de forma distinta as respostas à estimulação adrenérgica, levando a diferentes modulações cardiovasculares e metabólicas. No presente estudo, nós avaliamos a pressão arterial média, fluxo sangüíneo muscular e condutância vascular em resposta a estresse mental e exercício em crianças obesas homozigotas para Arg16 e Gln27 (Arg16/Gln27), Gly16 e Gln27 (Gly16/Gln27), e Gly16 e Glu27 (Gly16/Glu27) no receptor beta 2-adrenérgico. Inicialmente, foram pré-selecionadas 110 crianças obesas voluntárias do Ambulatório de Endocrinologia do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo. Essas crianças foram genotipadas para os alelos Arg 16, Gly16, Glu27 e Gln27 do beta 2-adrenoreceptor. No estudo, foram detectadas 40 crianças obesas em homozigoze para os alelos 16 e 27 do receptor beta 2-adrenérgico. Vinte e três eram homozigotas para Arg16/Gln27, 7 para Gly16/Gln27 e 10 para Gly16/Glu27. Quando os três grupos foram comparados em condições basais, não houve diferenças nas variáveis antropométricas (idade, peso, IMC e Z-score), nos parâmetros metabólicos (glicemia, colesterol total, LDL - colesterol, HDL - colesterol, triglicérides, leptina, insulina, área de glicose e insulina e HOMA - IR) e nas variáveis hemodinâmicas (freqüência cardíaca, pressão arterial, fluxo sangüíneo muscular e condutância vascular). Durante o exercício, a resposta vasodilatadora foi maior nas crianças obesas homozigotas para Gly16 e Glu27 quando comparada às crianças obesas homozigotas para Gly16 e Gln27 e Arg16 e Gln27. Da mesma maneira, a resposta vasodilatadora ao estresse mental, foi maior nas crianças obesas homozigotas para Gly16 e Glu27 quando comparadas às crianças dos outros dois grupos. Pelos resultados, concluímos que a presença de homozigoze para Gly16 e Glu27 do receptor beta 2-adrenérgico favorece a melhor resposta vasodilatadora durante manobras fisiológicas. É razoável pensar que estas crianças estarão mais protegidas contra injúrias cardiovasculares. / Obesity is one major risk factor for development of vascular disorders. These alterations are also found in children, since recent studies reported vascular disorders in childhood obesity. Previous studies in vivo and in vitro, suggested that these variants of beta 2-adrenoceptors (ADRB2) may differently affect functional responses to adrenergic stimulation, leading to distinct modulations on cardiovascular and metabolic phenotypes. In the present investigation we report the mean blood pressure, forearm blood flow and forearm vascular conductance response during mental stress and exercise in obesity children who were homozygous for Arg16 and Gln27 (Arg16/Gln27), Gly16 and Gln27 (Gly16/Gln27), and Gly16 and Glu27 (Gly16/Glu27) of the beta 2-adrenoceptors. Initially, we screened one hundred and ten pre-selected obese children volunteers, from the Clinical Endocrinology Ambulatory Clinic of University of São Paulo. These children were genotyped for the Arg16, Gly16, Gln27, and Glu27 beta 2-adrenoceptor alleles. Forty subjects who were homozygous for the alleles 16 and 27 were involved in the study. Twentythree were homozygous for Arg16/Gln27, 7 for Gly16/Gln27, and 10 for Gly16/Glu27. When the three groups were compared, in basal conditions, there were no difference in terms of anthropometry (age, weight, height, BMI, Z-score), metabolic variables (glucose, cholesterol, LDL-cholesterol, HDLcholesterol, triglycerides, leptin, insulin, glucose area, insulin area and HOMA-IR) and hemodynamics variables (heart rate, blood pressure, forearm blood flow and forearm vascular conductance). During exercise, vasodilatory responsiveness was greater in obese children homozygous for Gly16 and Glu27 than in obese children homozygous for Gly 16 and Gln 27, and Arg 16 and Gln 27. Similarly, during mental stress vasodilatory responsiveness was greater in obese children homozygous for Gly 16 and Glu 27, than in obese children for Gly 16 and Gln 27, and Arg 16 and Gln 27. In conclusion, our results obtained in the obese children support the view that the homozygous for Gly16/Glu27 of the beta 2-adrenoceptor favors the greater vasodilatory response during physiological maneuvers; it is reasonable to think that they will be more protected against cardiovascular disorders.

A obesidade é um dos maiores fatores de risco para o desenvolvimento de comprometimentos cardiovasculares. Essas alterações também são encontradas em crianças. Recentemente, estudos citam prejuízos cardiovasculares em crianças obesas. Estudos prévios in vitro e in vivo, sugeriram que alguns polimorfismos para o receptor beta 2-adrenérgico podem afetar de forma distinta as respostas à estimulação adrenérgica, levando a diferentes modulações cardiovasculares e metabólicas. No presente estudo, nós avaliamos a pressão arterial média, fluxo sangüíneo muscular e condutância vascular em resposta a estresse mental e exercício em crianças obesas homozigotas para Arg16 e Gln27 (Arg16/Gln27), Gly16 e Gln27 (Gly16/Gln27), e Gly16 e Glu27 (Gly16/Glu27) no receptor beta 2-adrenérgico. Inicialmente, foram pré-selecionadas 110 crianças obesas voluntárias do Ambulatório de Endocrinologia do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo. Essas crianças foram genotipadas para os alelos Arg 16, Gly16, Glu27 e Gln27 do beta 2-adrenoreceptor. No estudo, foram detectadas 40 crianças obesas em homozigoze para os alelos 16 e 27 do receptor beta 2-adrenérgico. Vinte e três eram homozigotas para Arg16/Gln27, 7 para Gly16/Gln27 e 10 para Gly16/Glu27. Quando os três grupos foram comparados em condições basais, não houve diferenças nas variáveis antropométricas (idade, peso, IMC e Z-score), nos parâmetros metabólicos (glicemia, colesterol total, LDL - colesterol, HDL - colesterol, triglicérides, leptina, insulina, área de glicose e insulina e HOMA - IR) e nas variáveis hemodinâmicas (freqüência cardíaca, pressão arterial, fluxo sangüíneo muscular e condutância vascular). Durante o exercício, a resposta vasodilatadora foi maior nas crianças obesas homozigotas para Gly16 e Glu27 quando comparada às crianças obesas homozigotas para Gly16 e Gln27 e Arg16 e Gln27. Da mesma maneira, a resposta vasodilatadora ao estresse mental, foi maior nas crianças obesas homozigotas para Gly16 e Glu27 quando comparadas às crianças dos outros dois grupos. Pelos resultados, concluímos que a presença de homozigoze para Gly16 e Glu27 do receptor beta 2-adrenérgico favorece a melhor resposta vasodilatadora durante manobras fisiológicas. É razoável pensar que estas crianças estarão mais protegidas contra injúrias cardiovasculares. / Obesity is one major risk factor for development of vascular disorders. These alterations are also found in children, since recent studies reported vascular disorders in childhood obesity. Previous studies in vivo and in vitro, suggested that these variants of beta 2-adrenoceptors (ADRB2) may differently affect functional responses to adrenergic stimulation, leading to distinct modulations on cardiovascular and metabolic phenotypes. In the present investigation we report the mean blood pressure, forearm blood flow and forearm vascular conductance response during mental stress and exercise in obesity children who were homozygous for Arg16 and Gln27 (Arg16/Gln27), Gly16 and Gln27 (Gly16/Gln27), and Gly16 and Glu27 (Gly16/Glu27) of the beta 2-adrenoceptors. Initially, we screened one hundred and ten pre-selected obese children volunteers, from the Clinical Endocrinology Ambulatory Clinic of University of São Paulo. These children were genotyped for the Arg16, Gly16, Gln27, and Glu27 beta 2-adrenoceptor alleles. Forty subjects who were homozygous for the alleles 16 and 27 were involved in the study. Twentythree were homozygous for Arg16/Gln27, 7 for Gly16/Gln27, and 10 for Gly16/Glu27. When the three groups were compared, in basal conditions, there were no difference in terms of anthropometry (age, weight, height, BMI, Z-score), metabolic variables (glucose, cholesterol, LDL-cholesterol, HDLcholesterol, triglycerides, leptin, insulin, glucose area, insulin area and HOMA-IR) and hemodynamics variables (heart rate, blood pressure, forearm blood flow and forearm vascular conductance). During exercise, vasodilatory responsiveness was greater in obese children homozygous for Gly16 and Glu27 than in obese children homozygous for Gly 16 and Gln 27, and Arg 16 and Gln 27. Similarly, during mental stress vasodilatory responsiveness was greater in obese children homozygous for Gly 16 and Glu 27, than in obese children for Gly 16 and Gln 27, and Arg 16 and Gln 27. In conclusion, our results obtained in the obese children support the view that the homozygous for Gly16/Glu27 of the beta 2-adrenoceptor favors the greater vasodilatory response during physiological maneuvers; it is reasonable to think that they will be more protected against cardiovascular disorders.