A caquexia do câncer é uma síndrome multifatorial cuja principal característica é a atrofia do músculo esquelético, resultando na progressiva incapacidade funcional do paciente. Essa síndrome está diretamente associada a uma redução da tolerância ao esforço físico e uma menor sobrevida em pacientes com câncer. O tratamento farmacológico para a caquexia ainda é muito limitado, possivelmente devido à característica multifatorial dessa síndrome. Nesse sentido, as evidências indicam que uma abordagem multimodal é necessária para atenuar a caquexia, incluindo estratégias não-farmacológicas como o treinamento físico. Contudo, os mecanismos envolvidos nos efeitos terapêuticos do treinamento físico sobre a caquexia do câncer ainda foram pouco explorados. Portanto, esse estudo teve como objetivo central avaliar os efeitos do treinamento físico aeróbio sobre a disfunção do metabolismo energético e a atrofia muscular em modelos experimentais de caquexia do câncer, além de explorar os mecanismos envolvidos nos possíveis efeitos terapêuticos do treinamento físico. Para isso, inicialmente padronizamos um modelo de caquexia em ratos utilizando injeção de células tumorais Walker 256 na medula óssea. Esse modelo apresentou consistente crescimento tumoral e atrofia muscular. Avaliamos sobre esse modelo os efeitos de dois protocolos diferentes de treinamento físico aeróbio, a saber: treinamento físico aeróbio contínuo em intensidade moderada (MIT, do inglês moderate intensity training) e o treinamento físico intervalado em alta intensidade (HIIT, do inglês high-intensity interval training). Embora não tenham sido observados efeitos sobre o crescimento tumoral, o MIT e o HIIT melhoraram a capacidade aeróbia e aumentaram a sobrevida dos animais, sugerindo que o treinamento físico aeróbio induz efeitos benéficos durante a progressão da caquexia do câncer. De fato, o HIIT normalizou marcadores de estresse oxidativo e reestabeleceu a função do músculo esquelético. Com o intuito de explorar mecanismos responsáveis por esses benefícios, realizamos uma análise proteômica de larga escala no músculo esquelético de ratos controle, do modelo Walker e do modelo Walker submetido ao HIIT. Nessa análise identificamos a COP9 signalosome complex subunit 2/Thyroid receptor interacting protein 15 (COPS2/TRIP15) como uma das principais proteínas alteradas, estando o seu conteúdo reduzido no músculo esquelético de ratos com caquexia e normalizado após a realização do HIIT. Resultados similares foram observados em outro modelo experimental de câncer (B16F10 em camundongos) submetido ou não ao HIIT. Na próxima etapa buscamos avaliar se a COPS2/TRIP15 poderia apresentar um papel terapêutico no músculo esquelético. Para isso, realizamos a superexpressão dessa proteína em miotubos primários de camundongos. Os miotubos foram incubados com meio de cultura previamente condicionado em células tumorais por 48 horas para induzir disfunção do metabolismo e perda de conteúdo proteico. Contudo, a superexpressão da COPS2/TRIP15 nos miotubos não foi suficiente para impedir os efeitos induzidos pelo meio condicionado. Em suma, essa tese de doutorado demonstrou que o HIIT foi capaz de atenuar a intolerância ao esforço físico e normalizar o conteúdo de COPS2/TRIP15 no músculo esquelético em diferentes modelos experimentais de caquexia do câncer. Esses resultados pré-clínicos abrem perspectivas de avaliar os efeitos do HIIT em pacientes com caquexia do câncer. Novos experimentos são necessários para entender a função da COPS2/TRIP15 no músculo esquelético durante a progressão da caquexia / Cancer cachexia is a multifactorial syndrome characterized by skeletal muscle wasting, resulting in a functional impairment. This syndrome is associated with exercise intolerance and early mortality in cancer patients. Pharmacological treatment is still limited, perhaps due to the multifactorial characteristics of this syndrome. In this sense, evidences indicate that a multimodal approach is necessary to counteract cachexia, including non-pharmacological strategies, such as exercise training. However, little is known regarding the mechanisms underlying the potential therapeutic effects of exercise training on cancer cachexia. Therefore, the current study aimed to evaluate the effects of aerobic exercise training on metabolic impairment and skeletal muscle wasting in cancer cachexia experimental models. Additionally, we aimed to explore mechanisms involving the potential therapeutic effects of exercise training. For doing that, we first standardized a cancer cachexia rat model by injecting Walker 256 tumor cells in the bone marrow. This model displayed consistent tumor growth, skeletal muscle wasting and good reproducibility. By using this experimental model, we assessed the effects of two different aerobic exercise training protocols: moderate intensity training (MIT) and high-intensity interval training (HIIT). Even though tumor growth was not affected, both MIT and HIIT improved aerobic capacity and survival. Moreover, HIIT reestablished the skeletal muscle function and normalized oxidative stress markers. To further explore mechanisms underlying such benefits, we applied a proteomics screening in the skeletal muscle of 1) control rats, 2) rats with cancer cachexia and 3) rats with cancer cachexia submitted to HIIT. In this analysis, we identified COP9 signalosome complex subunit 2/Thyroid receptor interacting protein 15 (COPS2/TRIP15) as one of the most regulated proteins, showing lower content in the skeletal muscle during cancer cachexia progression, which was normalized after HIIT. Similar results were observed for B16F10 model in mice submitted or not to HIIT. We further assessed whether COPS2/TRIP15 could present a therapeutic role in the skeletal muscle. For doing that, we overexpressed this protein in primary mouse myotubes using an adenovirus. Cell culture media taken from tumor cells were incubated in the myotubes to induce metabolism impairment and loss of protein content. However, COPS2/TRIP15 overexpression was not sufficient to mitigate deleterious effects induced by the conditioned media. In summary, the current PhD thesis demonstrated that HIIT mitigated exercise intolerance and normalized COPS2/TRIP15 protein content in the skeletal muscle of different cancer cachexia experimental models. These pre-clinical data open perspectives to evaluate HIIT effects in cancer cachexia patients. New experiments are necessary to explore the role of COPS2/TRIP15 during cancer cachexia progression

O envelhecimento é caracterizado por diversas alterações no organismo, as quais acarretam em fragilidade, maior susceptibilidade a quedas, perda de autonomia e piora da qualidade de vida. O músculo esquelético também é afetado pelo envelhecimento, levando a alterações na locomoção, adaptação metabólica e em sua plasticidade. Alterações na plasticidade - prejudicam a capacidade regenerativa do músculo esquelético, desencadeando modificações em todos os estágios desse processo. Uma estratégia que tem sido bastante utilizada para minimizar/reverter o impacto do envelhecimento na função e plasticidade muscular é o treinamento físico aeróbico (TFA), o qual promove diversos benefícios à musculatura esquelética. Dessa forma, na presente dissertação investigamos a contribuição do TFA de 4 semanas em esteira rolante na capacidade regenerativa do músculo tibial anterior de camundongos jovens e idosos após lesão mecânica. A capacidade regenerativa foi avaliada por métodos histológicos e de imunofluorescência em tecido aos 2, 4 e 15 dias após a indução da lesão mecânica. Os níveis de RNAm de fatores relacionados à resposta regenerativa muscular foram avaliados por PCR em tempo real. Para confirmar a eficácia do TFA e função muscular, avaliamos a capacidade aeróbica, a deambulação e a produção de força ex vivo. Observou-se que o TFA melhorou a função muscular e a capacidade aeróbica dos animais jovens e idosos. No que diz respeito ao processo de regeneração muscular, os resultados obtidos sugerem, aumento da área necrótica, da inflamação, da deposição de colágeno e redução da área de secção transversa das fibras nos animais idosos sedentários ao longo do curso temporal estudado. Adicionalmente, observou-se redução na expressão de genes envolvidos na ativação de células satélites e atraso no processo de diferenciação dessas células nesses animais. OTFA contribuiu para a redução da área necrótica, da inflamação, levando a menor deposição de colágeno e aumento da distribuição das fibras centro nucleadas nos animais idosos. No entanto, não se observou modificações na expressão dos genes com o TFA nesses animais. Portanto, os dados sugerem que o TFA contribui para melhora do processo de regeneração muscular em camundongos idosos / Aging is a biological process characterized by a progressive impairment in physiological systems, which leads to general frailty and reduced exercise tolerance and performance in daily living activities. Skeletal muscle is directly affected by aging, displaying changes in locomotion, metabolic adaptation, and muscle plasticity. Altered muscle plasticity affects muscle regeneration capacity in elderly. Aerobic exercise training (AET) has been used as a strategy to minimize/reverse the impact of aging on muscle function and regenerative function. Thus, we have investigated the contribution of 4-week AET (running on the treadmill) for tibialis anterior muscle regenerative response from mechanical injury in young and old muscle, which were randomly assigned into untrained and trained groups. The regenerative capacity was evaluated by histology and immunofluorescence at 2, 4 and 15 days after the mechanical injury induction. Muscle mRNA levels of regulatory genes involved in muscle regeneration were evaluated by real time PCR. To verify the effectiveness of AET and muscle function, we assessed the aerobic capacity, step length in ambulation test and ex vivo muscle force production. We observed that AE improved muscle function and aerobic capacity of young and old mice. Regarding the muscle regeneration process, our data suggest an increase in necrotic area, inflammation and collagen deposition paralleled by a reduced fiber cross sectional area in sedentary old mice. These responses were associated with changes in gene expression suggesting reduced satellite cells activation and delayed differentiation. AET contributed to reduction in both necrotic area and inflammation, leading to reduced collagen deposition and increased centronucleated fibers, suggesting improved regeneration process. However no changes were observed in mRNA levels of genes studied after AET. Altogether, our data provide evidence for AET improved regeneration process in muscle of old mice

O envelhecimento é caracterizado por diversas alterações no organismo, as quais acarretam em fragilidade, maior susceptibilidade a quedas, perda de autonomia e piora da qualidade de vida. O músculo esquelético também é afetado pelo envelhecimento, levando a alterações na locomoção, adaptação metabólica e em sua plasticidade. Alterações na plasticidade - prejudicam a capacidade regenerativa do músculo esquelético, desencadeando modificações em todos os estágios desse processo. Uma estratégia que tem sido bastante utilizada para minimizar/reverter o impacto do envelhecimento na função e plasticidade muscular é o treinamento físico aeróbico (TFA), o qual promove diversos benefícios à musculatura esquelética. Dessa forma, na presente dissertação investigamos a contribuição do TFA de 4 semanas em esteira rolante na capacidade regenerativa do músculo tibial anterior de camundongos jovens e idosos após lesão mecânica. A capacidade regenerativa foi avaliada por métodos histológicos e de imunofluorescência em tecido aos 2, 4 e 15 dias após a indução da lesão mecânica. Os níveis de RNAm de fatores relacionados à resposta regenerativa muscular foram avaliados por PCR em tempo real. Para confirmar a eficácia do TFA e função muscular, avaliamos a capacidade aeróbica, a deambulação e a produção de força ex vivo. Observou-se que o TFA melhorou a função muscular e a capacidade aeróbica dos animais jovens e idosos. No que diz respeito ao processo de regeneração muscular, os resultados obtidos sugerem, aumento da área necrótica, da inflamação, da deposição de colágeno e redução da área de secção transversa das fibras nos animais idosos sedentários ao longo do curso temporal estudado. Adicionalmente, observou-se redução na expressão de genes envolvidos na ativação de células satélites e atraso no processo de diferenciação dessas células nesses animais. OTFA contribuiu para a redução da área necrótica, da inflamação, levando a menor deposição de colágeno e aumento da distribuição das fibras centro nucleadas nos animais idosos. No entanto, não se observou modificações na expressão dos genes com o TFA nesses animais. Portanto, os dados sugerem que o TFA contribui para melhora do processo de regeneração muscular em camundongos idosos / Aging is a biological process characterized by a progressive impairment in physiological systems, which leads to general frailty and reduced exercise tolerance and performance in daily living activities. Skeletal muscle is directly affected by aging, displaying changes in locomotion, metabolic adaptation, and muscle plasticity. Altered muscle plasticity affects muscle regeneration capacity in elderly. Aerobic exercise training (AET) has been used as a strategy to minimize/reverse the impact of aging on muscle function and regenerative function. Thus, we have investigated the contribution of 4-week AET (running on the treadmill) for tibialis anterior muscle regenerative response from mechanical injury in young and old muscle, which were randomly assigned into untrained and trained groups. The regenerative capacity was evaluated by histology and immunofluorescence at 2, 4 and 15 days after the mechanical injury induction. Muscle mRNA levels of regulatory genes involved in muscle regeneration were evaluated by real time PCR. To verify the effectiveness of AET and muscle function, we assessed the aerobic capacity, step length in ambulation test and ex vivo muscle force production. We observed that AE improved muscle function and aerobic capacity of young and old mice. Regarding the muscle regeneration process, our data suggest an increase in necrotic area, inflammation and collagen deposition paralleled by a reduced fiber cross sectional area in sedentary old mice. These responses were associated with changes in gene expression suggesting reduced satellite cells activation and delayed differentiation. AET contributed to reduction in both necrotic area and inflammation, leading to reduced collagen deposition and increased centronucleated fibers, suggesting improved regeneration process. However no changes were observed in mRNA levels of genes studied after AET. Altogether, our data provide evidence for AET improved regeneration process in muscle of old mice

Ribosomes are the essential machinery for cellular protein synthesis. Ribosome content is hypothesized to support muscle growth and is suggested that those with more ribosomes may better respond to resistance training. Aerobic training also elicits distinct physiological adaptations; however, no direct measures of ribosome content following aerobic training have been measured. Ribosomes interact with mitochondria for mitochondrial protein synthesis and import. Mitochondria may also provide cellular energy to ribosomes. We hypothesized that aerobic and resistance training would increase ribosome content and that ribosome content following aerobic training would correspond to changes in mitochondrial-related protein content and gene expression. Fourteen young men and women performed 6 weeks of single-legged aerobic followed by 10 weeks of bilateral resistance training. Muscle biopsies were taken following aerobic (Pre RT) and resistance training (Post RT) in the aerobically trained (EX) and control (CTL) legs. Pre RT, EX had greater COXIV staining intensity in Type 1 (1.17-fold; p=0.020) and Type 2 (1.22-fold; p=0.015) fibres compared to CTL; however, no differences in whole-muscle mitochondrial-related protein content or gene expression were observed (p>0.05). No differences in regulatory (UBF, Cyclin D1, TIF-1A, POLR-1B), cytosolic (45S, 5.8S, 18S, 28S rRNAs) or mitochondrial (12S rRNA) ribosome-related gene expression were observed (p>0.05), except for c-Myc (CTL>EX; p=0.034) and 5S rRNA (Pre RT CTL<Pre RT EX; p=0.076). When stratified for leg-lean soft tissue mass (LLSTM), legs with greater LLSTM had lower expression in 3/13 ribosome-related genes (p<0.10). When stratified for ΔLLSTM following resistance training, legs with the greatest ΔLLSTM had lower expression in 11/13 ribosome-related genes prior to (p<0.10) and less change or decrease in expression in 9/13 genes following resistance training (p<0.05). These results indicate that baseline ribosome content was sufficient to support aerobic adaptations (capillarization, VO2 peak) that were previously observed and that ribosome’s efficiency, rather than content, is likely more important to support increases in muscle hypertrophy following resistance training. / Thesis / Master of Science in Kinesiology / Ribosomes are essential in making proteins within the cell, and their content has been hypothesized to support the adaptive responses observed with exercise training. Ribosome content has previously been shown to increase following resistance training likely to support skeletal muscle growth. However as aerobic training also influences cellular adaptations, it is plausible that ribosome content also supports these training adaptations. We hypothesized that both aerobic and resistance training would increase ribosome content. Contrary to our hypotheses, no changes in ribosome content were observed following aerobic or resistance training despite previously observing adaptations characteristic of each respective training stimulus. However, those with the greatest increases in muscle mass had lower baseline ribosome content and less change in content following resistance training. These results suggest that baseline ribosome content is sufficient for aerobic adaptations and that ribosome’s efficiency is likely more important than content to elicit resistance training adaptations.

African Americans have the highest prevalence of hypertension in the world which may emanate from their predisposition to heightened endothelial inflammation. The purpose of this study was to evaluate the in vivo influence of aerobic exercise training (AEXT) on the anti-inflammatory biomarker interleukin-10 (IL-10), the inflammatory biomarkers interleukin-6 (IL-6) and C-reactive protein (CRP), the endothelial activation marker CD62E+ endothelial microparticle (EMP), and the vasodilatory biomarker nitric oxide (NO) in an African American cohort. A secondary purpose was to conduct a complementary in vitro study on the influence of IL-10 and laminar shear stress (LSS) on African American endothelial cells. In Vivo Methods: The subjects were sedentary, putatively healthy, 45-71 y/o African American men and women. A pre-post study design was employed with baseline and post-intervention evaluations of office blood pressure, fasting blood sampling, and graded exercise testing. Subjects engaged in AEXT three times per week for six months at an intensity equivalent to 65% of their VO2max. Plasma concentrations of IL-10 and IL-6 were determined using an enzyme-linked immunosorbent assay. Levels of nitric oxide metabolites (NOx) were determined using a modified Griess assay. Plasma samples for CRP were sent to Quest Diagnostics Inc. for analysis. Circulating CD62E+ EMPs were quantified using a flow cytometer. In Vitro Methods: Human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) from an African American donor were cultured and exposed to four experimental conditions: Static, Static with IL-10 Incubation, LSS at 20 dynes/cm2, and LSS at 20 dynes/cm2 with IL-10 Incubation. Western blotting experiments were conducted to measure endothelial nitric oxide synthase (eNOS) protein expression and its phosphorylated form (p-eNOS) at Serine 1177 in the cells in all four conditions. A modified Griess assay was used to measure NOx in the cell culture supernatant. In Vivo Results: There was a significant increase in NO (n=24; p=0.002), a significant decrease in IL-6 (n=32; p=0.04), a significant decrease in CRP (n=37; p=0.01), and a significant decrease in CD62E+ EMPs (n=28; pIn Vitro Results: Protein expression levels of both eNOS and p-eNOS were significantly increased in the LSS at 20 dynes/cm2 and LSS at 20 dynes/cm2 with IL-10 Incubation experimental conditions when compared to the Static experimental condition. NO concentration levels were significantly increased in the LSS at 20 dynes/cm2 and LSS at 20 dynes/cm2 with IL-10 Incubation experimental conditions when compared to the Static experimental condition. Conclusion: Based on these results, AEXT may be a viable, non-pharmacologic method to improve vascular inflammation status and vasodilation, and thereby contribute to reduced hypertension and cardiovascular disease risk in African Americans. / Kinesiology

Os óxidos de colesterol modulam o desenvolvimento da aterosclerose por mediarem a síntese, captação e exportação de colesterol, além de inflamação e citotoxicidade na parede arterial. O exercício físico regular previne e regride a lesão aterosclerótica, por melhorar o perfil lipídico, transporte reverso de colesterol e defesas antioxidantes. A proteína cinase ativada por AMP (AMPK) é um importante mediador dos efeitos metabólicos do exercício físico. Em macrófagos, sua ativação vincula-se ao aumento no efluxo de colesterol e diminuição na captação de LDL. Entretanto, não está claro se o treinamento físico modula as concentrações de óxidos de colesterol, refletindo seu benefício sobre a prevenção da aterosclerose, e se esses efeitos podem ser mediados pela AMPK. O objetivo do presente estudo foi avaliar, em camundongos dislipidêmicos, o papel de 6 semanas de treinamento físico aeróbio sobre: o infiltrado de colesterol arterial e a distribuição de óxidos de colesterol no arco aórtico e no plasma; a expressão gênica de proteínas envolvidas na metabolização de óxidos de colesterol na parede arterial; e o efeito da ativação da AMPK em macrófagos, in vitro, sobre a concentração dos óxidos de colesterol e expressão de genes envolvidos na metabolização de óxidos de colesterol. Para tanto, camundongos machos knockout para apolipoproteína E, com 16 semanas de idade, alimentados com dieta padrão, foram incluídos no estudo. O treinamento físico foi realizado em esteira, 15 m/min, por 60 min, 5 dias/semana, durante 6 semanas. Lípides plasmáticos e glicose foram determinados por ensaio enzimático e glicosímetro, respectivamente, antes e após o treinamento físico. Colesterol arterial e óxidos de colesterol foram avaliados por cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massa. A expressão de genes envolvidos no metabolismo de lípides foi avaliada RT-qPCR. Os resultados foram comparados por ANOVA de um fator com pós-teste de Newman-Keuls ou teste t de Student. Peso corporal, colesterol total, TG, HDL-c, glicose e óxidos de colesterol no plasma foram semelhantes entre os grupos. O treinamento físico aumentou a concentração de 7alfa-OH C (70%) e reduziu a de colesterol (32%) na aorta. Além disso, o exercício físico aumentou a expressão gênica da Cyp27a1 (54%), Cd36 (75%), Cat (70%), Prkaa1 (AMPKalfa1) (40%) e Prkaa2 (AMPKalfa2) (51%) e reduziu Abcg1 (31%), Olr1 (LOX-1) (65%), Cyp7b1 (35%) e Ch25h (48%). Nenhuma alteração foi observada na expressão de Abca1, Nr1h3 (LXRalfa) e Nr1h2 (LXRbeta). Nos macrófagos, a ativação da AMPK por AICAR, reduziu o conteúdo de 7alfa-OH C após estimulo com HDL2. O tratamento com AICAR aumentou a expressão gênica de Abca1 (52%) e Cd36 (220%) e diminuiu Prkaa1 (19%) e Cyp27a1 (47%), e não alterou Abcg1, Nr1h3 e Nr1h2. Em conclusão, em camundongos dislipidêmicos, o treinamento físico aeróbio, por 6 semanas, aumentou a concentração de 7 beta -OH C, o que se vincula à maior expressão de Cd36 no arco aórtico. A rápida difusão de óxidos de colesterol, como via complementar ao transporte reverso de colesterol, pode também ser favorecida pelo aumento e redução, respectivamente, na expressão de Cyp27a1 e Cyp7b1, favorecendo maior liberação de 27-OH C das células. Juntamente com suas ações diretas que beneficiam o transporte reverso de colesterol, previamente descritas o treinamento físico diminui a concentração de colesterol na parede arterial, prevenindo a aterosclerose. Baseado nos ensaios in vitro a ativação da AMPK não parece contribuir para o aumento das concentrações de óxidos de colesterol após treinamento físico / Oxysterols modulate the development of atherosclerosis by mediating cholesterol synthesis, uptake and exportation as well as inflammation and cytotoxicity in the arterial wall. Regular physical exercise prevents and regresses atherosclerosis by improving lipid metabolism, reverse cholesterol transport and antioxidant defenses. AMP-activated protein kinase (AMPK) plays an important role in the beneficial metabolic adaptations of physical exercise. In macrophages, its activation is related to the enhancement in cholesterol efflux and reduction in LDL uptake. However, it is not clear whether exercise training benefits in atherosclerosis is mediated by its action in oxysterols concentrations, and whether this can be modulated by AMPK. The aim of this study was to evaluate the role of a 6-week aerobic exercise training program in dyslipidemic mice in the arterial and plasma accumulation of cholesterol and oxysterols subspecies; expression of genes related to oxysterols metabolisms in the aortic arch, and the effect of AMPK activation in macrophage on the concentration of oxysterols and expression of genes linked to oxysterols metabolism. Sixteen-week-old male apoE knockout mice fed a chow diet were included in the protocol. Animals were trained in a treadmill running, 15 m/min, 60 min, 5 days/week, during 6 weeks. Plasma lipids and glucose were determined by enzymatic techniques and glycosometer, respectively. Cholesterol in aortic arch and oxysterols were measured by gas chromatography/mass spectrometer. The expression of genes involved in lipid metabolism was determined by RT-qPCR. Results (mean ± SD) were compared by one-way ANOVA with Newman-Keuls posttest or Student\'s t-test. Body weight and plasma total cholesterol, TG, HDL-c, glucose, and oxysterols were similar among groups. The exercise training enhanced 7beta-hydroxycholesterol (70%) and reduced cholesterol (32%) in the aortic arch. In addition, exercise increased Cyp27a1 (54%), Cd36 (75%), cat (70%), Prkaa1 (AMPKalpha1) (40%) and Prkaa2 (AMPKalpha2) (51%) mRNA. No changes were observed in the expression of Abca1, Nr1h3 (LXRalpha) and Nr1h2 (LXRbeta). In macrophages, the activation of AMPK by AICAR, reduced 7beta-hydroxycholesterol level after stimulation by HDL2. Treatment with AICAR increased Abca1 (52%) and Cd36 (220%), decreased Prkaa1 (19%) e Cyp27a1 (47%), and did not change Abcg1, Nr1h3 e Nr1h2. In conclusion, in dyslipidemic mice aerobic exercise training increases the nonenzymatic-driven oxysterol, 7beta-hydroxycholesterol, which is related to the enhanced expression of Cd36. The rapid diffusion of oxysterols, as a complementary pathway for the reverse cholesterol transport, may also be favored by the increase and reduction of Cyp27a1 and Cyp7b1 expressions, respectively, which in turns favors 27-OH C desorption from cells. Together with its direct role in improving reverse cholesterol transport as previously reported, aerobic exercise training diminishes cholesterol accumulation in the arterial wall preventing atherosclerosis. Based on in vitro assays, the AMPK activation does not seem to contribute to the effect of exercise in increasing oxysterols

A hipertensão arterial (HA) é um importante problema de saúde pública e representa um dos fatores de risco mais relevantes na etiologia das doenças cardiovasculares. O incremento na resistência vascular periférica (RVP) é a principal característica da HA e está diretamente associado a alterações vasculares estruturais, mecânicas e funcionais. O aumento do estresse oxidativo tem sido considerado um importante fator que contribui para o desenvolvimento e estabelecimento da HA. A prática regular de exercício físico aeróbio, utilizada como medida não farmacológica para o tratamento da HA, tem se mostrado efetiva em reduzir os valores de pressão arterial através da promoção de diversas adaptações cardiovasculares. Este estudo teve como objetivo avaliar os efeitos do treinamento físico (TF) aeróbio sobre as alterações vasculares de artérias coronárias e mesentéricas de resistência induzidas pela HA. Para isso ratos espontaneamente hipertensos (SHR) foram submetidos a um protocolo de TF aeróbio. Este TF promoveu alterações estruturais, avaliadas através de um miógrafo de pressão, como o remodelamento vascular em coronárias e redução de colágeno com aumento na área das fenestras da elastina em mesentéricas, as quais foram associadas com a melhora na rigidez vascular. Além disso, o TF induziu melhora da função endotelial, avaliada através de estudos de reatividade vascular, principalmente mediada por aumento na disponibilidade de óxido nítrico ocasionada por redução do estresse oxidativo. Os resultados sugerem que o TF promoveu alterações vasculares que podem contribuir para diminuir a RVP e reduzir a pressão arterial / Hypertension is a major public health problem and represents one of the most important risk factors in the etiology of cardiovascular diseases. Peripheral vascular resistance increased is the main feature of hypertension and it is directly associated with vascular structural, mechanical and functional alterations. Oxidative stress increased has been considered an important factor that contributes to the development and establishment of hypertension. Regular exercise training, used as a non pharmacological treatment of hypertension, has been effective reducing blood pressure by promoting several cardiovascular adaptations. The aim of the present study was evaluate the effects of treadmill training on the vascular alterations of coronary and mesenteric resistance arteries induced by hypertension. Then, spontaneously hypertensive rats (SHR) were submitted to an aerobic exercise training protocol. The exercise training promoted structural alterations, measured by a pressure myography, as coronary vascular remodeling and collagen reduction and also the area of fenestrae in the elastin of mesenteric arteries were increased, which were associated with vascular stiffness improvement. In addition, the exercise training improved the endothelial function in both arterial beds, as evaluated by vascular reactivity analysis, mediated primarily by increasing nitric oxide availability caused by oxidative stress reduction. The results suggest that exercise training promoted vascular changes that can contribute to reduce peripheral vascular resistance and blood pressure

Neste estudo testamos a hipótese que alterações no controle autonômico precedem alterações cardiometabólicas em animais espontaneamente hipertensos tratados com frutose (SHR). Adicionalmente avaliamos os efeitos do treinamento físico aeróbio (TFA) no curso temporal das disfunções observadas neste modelo de síndrome metabólica. Para isso, foram utilizados ratos machos Wistar e SHR divididos em grupos (n=8): Controle (C), Hipertenso (H), Hipertenso+Frutose (HF) e Hipertenso+Frutose+Treinamento Físico (HFT). A sobrecarga de frutose (100g/L) e o TFA (esteira: 1h/d., 5d/sem.) foram iniciados 30 dias após o nascimento dos animais. Os grupos experimentais foram divididos em subgrupos que foram avaliados após 7, 15, 30 e 60 dias de protocolo. A partir dos 7 dias de protocolo a associação da hipertensão ao consumo de frutose (grupo HF) induziu redução da sensibilidade barorreflexa para respostas bradicárdicas (RB) e taquicárdicas (RT) em comparação ao grupo C; observando-se redução adicional da RB no grupo HF em relação ao grupo H (7 dias: -40% e 15 dias: -36%). A reatividade vascular à fenilefrina (8ug/ml: 7 aos 60 dias) estava prejudicada nos grupos H e HF em relação ao C; com prejuízo adicional do grupo HF ao nitroprussiato de sódio na dose de 20ug/ml (15 aos 60 dias de protocolo vs. C). Além disso, aos 15 e 30 dias de protocolo, o grupo HF apresentou um aumento marcante do TNFalfa e IL-6 no tecido adiposo e de IL-1beta no baço em relação aos grupos C e H. Houve redução de nitritos plasmáticos no grupo HF em 15 (55%) e 30 dias (58%) vs. o grupo C, acompanhado de aumento do peróxido de hidrogênio em 30 dias vs. o grupo H (98%). Em relação as defesas antioxidantes, o grupo HF apresentou menor atividade da superóxido dismutase (SOD) vs. os grupos C (15 dias: 36%, 30 dias: 31% e 60 dias: 47%) e H (15 dias: 25%, 30 dias: 21% e 60 dias: 43%), sem alterações significantes na catalase e no potencial antioxidante total. O grupo HF teve maior lipoperoxidação e oxidação de proteínas vs. os grupos C (46% e 117%) e H (49% e 45%) somente aos 60 dias de protocolo. A partir de 15 dias de protocolo foram observadas alterações metabólicas no grupo HF, como o aumento dos triglicerídeos plasmáticos em relação aos grupos C (15 dias: 20%; 30 dias: 19%; 60 dias: 23%) e H (15 dias: 19%; 30 dias: 21%; 60 dias: 24%); aumento da insulina plasmática em comparação ao grupo C (30 dias: 160% e 60 dias: 260%); e redução da sensibilidade à insulina em relação aos grupos C (17%) e H (17%) em 60 dias de protocolo. Além das alterações metabólicas, houve aumento progressivo da pressão arterial (PA) nos grupos hipertensos, com aumento adicional da PA no grupo HF em relação ao grupo H em 30 dias (8%) e 60 dias de protocolo (11%). Por outro lado, o treinamento físico aeróbio atenuou parte destas disfunções. Nesse sentido, observamos aumento da sensibilidade barorreflexa no grupo HFT para as RB em 7 (100%), 15 (86%), 30 (76%) e 60 dias de protocolo (74%) e para as RT em 7 (34%), 15 (31%) e 30 dias de protocolo (49%) vs. grupo HF. Entretanto, o treinamento físico não atenuou o prejuízo na RT em 60 dias de protocolo e na reatividade vascular. Houve redução da razão entre TNF-alfa/IL-10 no tecido adiposo (40%) e da IL-1beta no baço (30%) no grupo HFT em relação ao grupo HF em 15 dias; todavia o TNF-alfa foi maior no baço no grupo HFT em 60 dias de protocolo em relação aos seus valores iniciais. Os nitritos plasmáticos estavam aumentados no grupo HFT quando comparado ao grupo HF em 7 e 15 dias de protocolo. Em relação ao estresse oxidativo, aos 60 dias de protocolo, observou-se aumento da SOD (74%) e redução da lipoperoxidação (46%) e do dano à proteína (60%) no plasma do grupo HFT em relação ao grupo HF. O treinamento físico reduziu a glicemia (15%) e aumentou a sensibilidade à insulina (31%) ao final do protocolo, apesar de não alterar os triglicerídeos sanguíneos ou a PA. Concluindo, os resultados demonstram que disfunções hemodinâmicas, autonômicas, inflamatórias e de estresse oxidativo são tempo dependente em animais SHR e que a associação ao consumo de frutose induz prejuízos adicionais. Além disto, a disfunção do barorreflexo precede as alterações hemodinâmicas, metabólicas, de inflamação e de estresse oxidativo nesse modelo. Por outro lado, o treinamento físico aeróbio foi eficaz em atenuar parte das disfunções neste modelo de síndrome metabólica / This study tested the hypothesis that changes in autonomic control precede cardiometabolic changes in spontaneously hypertensive rats (SHR) treated with fructose. Additionally, the effects of aerobic exercise training (AET) were evaluated in the time course of the dysfunctions observed in this metabolic syndrome model. Wistar and SHR rats were divided into groups (n=8/group): control (C), hypertensive (H), hypertensive + fructose (HF) and hypertensive + fructose + AET (HFT). The fructose overload (100g/l) and the AET (treadmill 1h/d, 5d/wk) was initiated at 30 days of life. The experimental groups were divided into subgroups, which were evaluated after 7, 15, 30 and 60 days of protocol. Since 7 day of protocol the association of hypertension and fructose consumption (HF group) induced a reduction in baroreflex sensitivity for bradycardic (BR) and tachycardia responses (TR) when compared to the C group; there was an additional reduction of BR in the HF group when compared to the H group (7 days: 40% and 15 days: 36%). The vascular reactivity to phenylephrine (8ug/ml: 7 to 60 days) was impaired in H and HF groups when compared to the C group; it was observed an additional impairment in the HF group to sodium nitroprusside at the dose of 20?g/ml (15 to 60 days of protocol vs. C). Additionally, at 15 and 30 day of protocol, the HF group showed an increase in TNFalfa and IL-6 in adipose tissue and in IL-1beta in the spleen when compared to C and H groups. There was a reduction in plasma nitrites in the HF group in 15 (55%) and 30 days of protocol (58%) vs. the C group, accompanied by an increase of the hydrogen peroxide in 30 days vs. H group (98%). Regarding the antioxidant defenses, the HF group showed reduced superoxide dismutase (SOD) activity as compared to C (15 days: 36%, 30 days: 31% and 60 days: 47%) and H groups (15 days: 25% 30 days: 21% and 60 days: 43%), without significant changes in catalase and in total antioxidant potential. The HF group had increased lipid peroxidation and protein oxidation vs. the C (46% and 117%) and H groups (49% and 45%) only at 60 days of protocol. Since 15 day of protocol, the metabolic changes were observed in the HF group, such as an increase in plasma triglycerides in HF group when compared to the C (15 days: 20%; 30 days: 19%; 60 days: 23%) and H groups (15 days 19%; 30 days: 21%, 60 days: 24%). It was observed an increase in plasma insulin in the HF group when compared to the C group (30 days: 160% and 60 days: 260%); and a decrease in insulin sensitivity in HF group when compared to the C (17%) and H groups (17%) at 60 days of protocol. In addition to metabolic changes, there was a progressive increase in blood pressure (BP) in hypertensive groups. There was a further increase in BP in the HF group when compared to the H group in 30 days (8%) and 60 days of protocol (11%). On the other hand, AET attenuated part of these dysfunctions. Accordingly, we observed an increase in baroreflex sensitivity in HFT group for BR at 7 (100%), 15 (86%), 30 (76%) and 60 days of protocol (74%) and for TR in 7 (34%), 15 (31%) and 30 days of protocol (49%) as compared to the HF group. However, the AET did not attenuate the impairment in TR at 60 days of protocol nor the vascular reactivity dysfunction. There was a reduction in the relation of TNF-alfa/IL-10 in fat tissue (40%) and IL-1beta in the spleen (30%) in the HFT group when compared to the HF group in 15 days of protocol. However, the TNF-alfa in spleen was higher in the HFT group at 60 days of protocol when compared to its initial values. The nitrites in plasma were increased in HFT group as compared to the HF group at 7 and 15 days of protocol. Regarding oxidative stress in plasma at 60 days of protocol, there was an increase in SOD activity (74%) and a decrease in lipid peroxidation (46%) and in protein oxidation (60%) in the HFT group when compared to the HF group. The AET reduced blood glucose (15%) and increased insulin sensitivity (31%) at the end of the protocol, although it did not alter blood triglycerides or BP. In conclusion, the results show that hemodynamic, autonomic, inflammatory and oxidative stress disorders are time dependent in SHR and that the association of fructose overload induces additional impairments. Furthermore, the baroreflex dysfunction precedes hemodynamic, metabolic, inflammatory and oxidative stress disorders in this model. On the other hand, the aerobic exercise training was effective in attenuate disorders in this model of metabolic syndrome

INTRODUÇÃO: A deformação miocárdica e a rotação ventricular têm sido amplamente empregadas na avaliação segmentar e global da função cardíaca no contexto clínico das diversas patologias cardiológicas. São escassos os estudos científicos reportados na literatura que analisaram o impacto do treinamento físico sobre o parâmetros de avaliação da dinâmica de contração do ventrículo esquerdo em coronariopatas inseridos em programas de reabilitação cardíaca. OBJETIVO: O presente estudo analisou a influência do treinamento aeróbico na capacidade física e nos parâmetros de avaliação do remodelamento ventricular e da mecânica de contração do ventrículo esquerdo em pacientes com infarto do miocárdio. MATERIAIS E MÉTODOS: Foram prospectivamente investigados 30 pacientes, 55,1 ± 8,9 anos, acometidos por infarto do miocárdio de parede anterior, aleatorizados em três grupos: grupo treinamento intervalado (GTI) (n=10), grupo treinamento moderado (GTM) (n=10) e grupo controle (GC) (n=10). Antes e após as 12 semanas de seguimento clínico, os pacientes realizaram avaliação cardiológica, eletrocardiograma, teste cardiopulmonar de exercício e ressonância magnética cardíaca. Os grupos treinados realizaram treinamento aeróbico supervisionado, em esteira ergométrica, aplicando-se duas intensidades distintas. A análise estatística foi realizada por meio de modelo linear de efeitos mistos (aleatórios e fixos). RESULTADOS: Observou-se diferença estatisticamente significante no consumo de oxigênio (VO2) pico do GTI (21,9±5,6, p=0.01) e do GTM (21,6±4,5, p=0.02) comparativamente ao GC (17,1±4,6 ml/kg/min) e, também, diferença estatisticamente significante na ventilação-minuto (VM) do GTI (72,2±21,9, p=0.001) e do GTM (68,6±15,5, p=0.004) comparativamente ao GC (48,4±15,9 L/min) na avaliação intergrupos, após o período de seguimento clínico. Não houve mudança estatisticamente significante dos volumes cavitários, da massa e da fração de ejeção do ventrículo esquerdo nos três grupos, tanto na análise intragrupo quanto na intergrupos, após o seguimento clínico. Observou-se aumento estatisticamente significante do strain radial basal (STRAD_B) somente no GC de 57,4±16,6 para 84,1±30,9%, p=0.009, na análise intragrupo. Observou-se diferença estatisticamente significante no STRAD_B do GTI (58,6±18,8, p=0.01) e do GTM (60,4±25,5, p=0.01) comparativamente ao GC (84,1±30,9%) na avaliação intergrupos, após o período de seguimento clínico. CONCLUSÃO: O treinamento aeróbico propiciou a manutenção do status da capacidade funcional, e não determinou remodelamento ventricular adverso, nos grupos treinados comparativamente ao GC. O comportamento distinto do strain radial basal, entre os grupos treinados e o GC, possivelmente reflete uma adaptação do miocárdio pósinfarto relacionada ao treinamento aeróbico. / INTRODUCTION: The myocardial deformation and the ventricular rotation have been widely used in the evaluation of the segment and overall cardiac function in the clinical setting of the various cardiac pathologies. There are few scientific studies reported in the literature that it analyzed the impact of the physical training on the assessment parameters of the left ventricular contraction dynamics in the coronary patients inserted in cardiac rehabilitation programs. OBJECTIVE: This study examined the influence of the aerobic training in the physical fitness and in the evaluation parameters of the ventricular remodeling and of the left ventricular contraction mechanics in patients with myocardial infarction. MATERIALS AND METHODS: Thirty patients were prospectively investigated, 55.1 ± 8.9 years, affected by myocardial anterior wall infarction, randomized into three groups: interval training group (GTI) (n = 10), moderate training group (GTM) (n = 10) and control group (GC) (n = 10). Before and after 12 weeks of the follow-up, the patients underwent cardiac assessment, ECG, cardiopulmonary exercise test and cardiac magnetic resonance imaging. The trained groups performed the aerobic training supervised in treadmill, applying two different intensities. The statistical analysis was performed using a linear mixed effects model (random and fixed). RESULTS: There was a statistically significant difference in the oxygen uptake (VO2) peak of the GTI (21.9 ± 5.6, p = 0.01) and of the GTM (21.6 ± 4.5, p = 0.02) compared to the GC (17.1 ± 4.6 ml / kg / min), and an also statistically significant difference in the minute ventilation (VM) of the GTI (72.2 ± 21.9, p = 0.001) and of the GTM (68.6 ± 15.5, p = 0.004) compared to the GC (48.4 ± 15.9 L / min) in the intergroup assessment, after the follow-up period. There was no significant change in chamber volumes, mass and left ventricular ejection fraction in the three groups, both in the intragroup and intergroup analysis, after the follow-up. There was a statistically significant increase of the basal radial strain (STRAD_B) only in the GC 57.4 ± 16.6 to 84.1 ± 30.9%, p = 0.009, in the intragroup analysis. There was a statistically significant difference of the STRAD_B in the GTI (58.6 ± 18.8, p = 0.01) and in the GTM (60.4 ± 25.5, p = 0.01) compared to the GC (84.1 ± 30.9 %) in the intergroup evaluation, after the follow-up period. CONCLUSION: The aerobic training provided a maintenance of the status of the physical fitness, and it has not determined an adverse ventricular remodeling, in the trained groups compared to the GC. The different behavior of the basal radial strain between the trained groups and the GC possibly reflects a post-myocardial infarction adaptation related to the aerobic training.

Os óxidos de colesterol modulam o desenvolvimento da aterosclerose por mediarem a síntese, captação e exportação de colesterol, além de inflamação e citotoxicidade na parede arterial. O exercício físico regular previne e regride a lesão aterosclerótica, por melhorar o perfil lipídico, transporte reverso de colesterol e defesas antioxidantes. A proteína cinase ativada por AMP (AMPK) é um importante mediador dos efeitos metabólicos do exercício físico. Em macrófagos, sua ativação vincula-se ao aumento no efluxo de colesterol e diminuição na captação de LDL. Entretanto, não está claro se o treinamento físico modula as concentrações de óxidos de colesterol, refletindo seu benefício sobre a prevenção da aterosclerose, e se esses efeitos podem ser mediados pela AMPK. O objetivo do presente estudo foi avaliar, em camundongos dislipidêmicos, o papel de 6 semanas de treinamento físico aeróbio sobre: o infiltrado de colesterol arterial e a distribuição de óxidos de colesterol no arco aórtico e no plasma; a expressão gênica de proteínas envolvidas na metabolização de óxidos de colesterol na parede arterial; e o efeito da ativação da AMPK em macrófagos, in vitro, sobre a concentração dos óxidos de colesterol e expressão de genes envolvidos na metabolização de óxidos de colesterol. Para tanto, camundongos machos knockout para apolipoproteína E, com 16 semanas de idade, alimentados com dieta padrão, foram incluídos no estudo. O treinamento físico foi realizado em esteira, 15 m/min, por 60 min, 5 dias/semana, durante 6 semanas. Lípides plasmáticos e glicose foram determinados por ensaio enzimático e glicosímetro, respectivamente, antes e após o treinamento físico. Colesterol arterial e óxidos de colesterol foram avaliados por cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massa. A expressão de genes envolvidos no metabolismo de lípides foi avaliada RT-qPCR. Os resultados foram comparados por ANOVA de um fator com pós-teste de Newman-Keuls ou teste t de Student. Peso corporal, colesterol total, TG, HDL-c, glicose e óxidos de colesterol no plasma foram semelhantes entre os grupos. O treinamento físico aumentou a concentração de 7alfa-OH C (70%) e reduziu a de colesterol (32%) na aorta. Além disso, o exercício físico aumentou a expressão gênica da Cyp27a1 (54%), Cd36 (75%), Cat (70%), Prkaa1 (AMPKalfa1) (40%) e Prkaa2 (AMPKalfa2) (51%) e reduziu Abcg1 (31%), Olr1 (LOX-1) (65%), Cyp7b1 (35%) e Ch25h (48%). Nenhuma alteração foi observada na expressão de Abca1, Nr1h3 (LXRalfa) e Nr1h2 (LXRbeta). Nos macrófagos, a ativação da AMPK por AICAR, reduziu o conteúdo de 7alfa-OH C após estimulo com HDL2. O tratamento com AICAR aumentou a expressão gênica de Abca1 (52%) e Cd36 (220%) e diminuiu Prkaa1 (19%) e Cyp27a1 (47%), e não alterou Abcg1, Nr1h3 e Nr1h2. Em conclusão, em camundongos dislipidêmicos, o treinamento físico aeróbio, por 6 semanas, aumentou a concentração de 7 beta -OH C, o que se vincula à maior expressão de Cd36 no arco aórtico. A rápida difusão de óxidos de colesterol, como via complementar ao transporte reverso de colesterol, pode também ser favorecida pelo aumento e redução, respectivamente, na expressão de Cyp27a1 e Cyp7b1, favorecendo maior liberação de 27-OH C das células. Juntamente com suas ações diretas que beneficiam o transporte reverso de colesterol, previamente descritas o treinamento físico diminui a concentração de colesterol na parede arterial, prevenindo a aterosclerose. Baseado nos ensaios in vitro a ativação da AMPK não parece contribuir para o aumento das concentrações de óxidos de colesterol após treinamento físico / Oxysterols modulate the development of atherosclerosis by mediating cholesterol synthesis, uptake and exportation as well as inflammation and cytotoxicity in the arterial wall. Regular physical exercise prevents and regresses atherosclerosis by improving lipid metabolism, reverse cholesterol transport and antioxidant defenses. AMP-activated protein kinase (AMPK) plays an important role in the beneficial metabolic adaptations of physical exercise. In macrophages, its activation is related to the enhancement in cholesterol efflux and reduction in LDL uptake. However, it is not clear whether exercise training benefits in atherosclerosis is mediated by its action in oxysterols concentrations, and whether this can be modulated by AMPK. The aim of this study was to evaluate the role of a 6-week aerobic exercise training program in dyslipidemic mice in the arterial and plasma accumulation of cholesterol and oxysterols subspecies; expression of genes related to oxysterols metabolisms in the aortic arch, and the effect of AMPK activation in macrophage on the concentration of oxysterols and expression of genes linked to oxysterols metabolism. Sixteen-week-old male apoE knockout mice fed a chow diet were included in the protocol. Animals were trained in a treadmill running, 15 m/min, 60 min, 5 days/week, during 6 weeks. Plasma lipids and glucose were determined by enzymatic techniques and glycosometer, respectively. Cholesterol in aortic arch and oxysterols were measured by gas chromatography/mass spectrometer. The expression of genes involved in lipid metabolism was determined by RT-qPCR. Results (mean ± SD) were compared by one-way ANOVA with Newman-Keuls posttest or Student\'s t-test. Body weight and plasma total cholesterol, TG, HDL-c, glucose, and oxysterols were similar among groups. The exercise training enhanced 7beta-hydroxycholesterol (70%) and reduced cholesterol (32%) in the aortic arch. In addition, exercise increased Cyp27a1 (54%), Cd36 (75%), cat (70%), Prkaa1 (AMPKalpha1) (40%) and Prkaa2 (AMPKalpha2) (51%) mRNA. No changes were observed in the expression of Abca1, Nr1h3 (LXRalpha) and Nr1h2 (LXRbeta). In macrophages, the activation of AMPK by AICAR, reduced 7beta-hydroxycholesterol level after stimulation by HDL2. Treatment with AICAR increased Abca1 (52%) and Cd36 (220%), decreased Prkaa1 (19%) e Cyp27a1 (47%), and did not change Abcg1, Nr1h3 e Nr1h2. In conclusion, in dyslipidemic mice aerobic exercise training increases the nonenzymatic-driven oxysterol, 7beta-hydroxycholesterol, which is related to the enhanced expression of Cd36. The rapid diffusion of oxysterols, as a complementary pathway for the reverse cholesterol transport, may also be favored by the increase and reduction of Cyp27a1 and Cyp7b1 expressions, respectively, which in turns favors 27-OH C desorption from cells. Together with its direct role in improving reverse cholesterol transport as previously reported, aerobic exercise training diminishes cholesterol accumulation in the arterial wall preventing atherosclerosis. Based on in vitro assays, the AMPK activation does not seem to contribute to the effect of exercise in increasing oxysterols