Em quadros mais avançados da insuficiência cardíaca (IC), além do comprometimento do miocárdio, observa-se uma importante perda de massa muscular esquelética, a qual contribui para o mau prognóstico e orbimortalidade dos pacientes. As espécies reativas de oxigênio (ROS) parecem estar diretamente envolvidas no desenvolvimento e progressão da atrofia muscular em doenças crônico-degenerativas. De fato, já é sabido que a IC está associada ao estresse oxidativo na musculatura esquelética, o qual parece contribuir para o catabolismo proteico culminando em atrofia muscular na síndrome, apesar desta relação de causa e efeito ainda ser pouco investigada. No entanto, as fontes envolvidas na produção exacerbada de ROS na musculatura esquelética em ratos com infarto do miocárdio ainda não foram caracterizadas. Como a NADPH oxidase é um complexo enzimático especializado em produzir ROS, e sabendo que esta família de enzimas pró-oxidantes é ativada for agentes pró-inflamatórios e alguns agonistas de receptores acoplados à proteína G que estão aumentados na IC, na primeira parte do projeto de pesquisa testou-se a hipótese de que as NADPH oxidases estariam hiperativadas nos músculos plantar e sóleo de ratos submetidos ao infarto do miocárdio, contribuindo para um quadro de estresse oxidativo e consequente hiperativação do sistema proteolítico ubiquitina proteassoma (SUP), culminando assim na atrofia deste tecido. Para testar esta hipótese, ratos Wistar foram submetidos à cirurgia de infarto do miocárdio ou Sham e, quatro semanas pós-cirurgias, foram submetidos a oito semanas de tratamento com uma substância inibidora da NADPH oxidase (apocinina) ou placebo. Foram quantificados nos músculos plantar e sóleo: níveis de mRNA de componentes da família Nox da NADPH oxidase presentes no tecido muscular, bem como a atividade desse complexo enzimático; marcadores de estresse oxidativo; atividade de enzimas antioxidantes e concentração total de glutationa; níveis de mRNA de componentes do SUP e atividade do proteassoma; e o trofismo muscular (Subprojeto 1). A segunda parte deste projeto testou a hipótese de que o treinamento físico aeróbico (TFA) previniria a hiperativação das NADPH oxidases na musculatura esquelética de ratos submetidos ao infarto do miocárdio, contribuindo para uma diminuição do quadro de estresse oxidativo e menor ativação do SUP, prevenindo assim a atrofia deste tecido. Para testar esta hipótese, ratos Sham e infartados foram submetidos a oito semanas de TFA ou permaneceram sedentários (Subprojeto 2). As variáveis estudadas foram as mesmas relacionadas ao subprojeto 1. Os resultados do subprojeto 1 demonstraram que o infarto do miocárdio em ratos promove atrofia do músculo plantar desencadeada em parte pela ativação da NADPH oxidase, promovendo uma maior produção de ROS e consequente hiperativação do SUP. Além disso, o infarto do miocárdio promove atrofia do músculo sóleo, a qual também está associada a um aumento dos níveis de ROS e da atividade do proteassoma, porém independente da ativação da NADPH oxidase. Em relação ao subprojeto 2, nossos dados também demonstram que o TFA previne parcialmente a atrofia do músculo plantar de ratos infartados, prevenindo a hiperativação da NADPH oxidase e a hiperativação do SUP induzida pelo infarto do miocárdio. Essa intervenção não farmacológica também previne a atrofia do músculo sóleo dos ratos infartados associada à redução das ROS e à redução da hiperativação do SUP induzida pelo infarto do miocárdio, porém de forma independente da atividade do complexo enzimático NADPH oxidase. Dessa forma, concluímos que a NADPH oxidase está envolvida de maneira músculo-específica com a produção de ROS levando a ativação do SUP e à atrofia muscular associada ao infarto crônico do miocárdio. O TFA é capaz de prevenir a atrofia muscular esquelética induzida pelo infarto do miocárdio associada a redução das ROS em ambos os músculos estudados. No musculo plantar, esta resposta esta relacionada a uma redução na hiperativação do complexo enzimático NADPH oxidase, ressaltando a contribuição desse complexo para a geração de ROS em músculos glicolíticos de ratos infartados. O TFA consiste em importante ferramenta não farmacológica agindo na homeostase redox e proteica no musculo esquelético de ratos infartados / Although heart failure (HF) is a syndrome of cardiac origin, it promotes significant skeletal muscle atrophy in more advanced stages, which contributes to poor prognosis and increased mortality rate. Reactive oxygen species (ROS) seem to be directly involved in the development and progression of muscle atrophy in chronic degenerative diseases. In fact, HF is associated with skeletal muscle oxidative stress, which seems to contribute to protein catabolism and muscle atrophy. However, it is important to highlight that the sources involved in the exacerbated skeletal muscle ROS production in HF have not been characterized yet. NADPH oxidase enzyme complex is an important source of ROS production activated by proinflammatory cytokines and some G-protein-coupled receptors, which are increased in HF. Therefore, in the first part of the thesis, we tested whether NADPH oxidases would be overactivated in plantaris and soleus muscles of rats submitted to myocardial infarction, thus contributing to oxidative stress and consequent ubiquitin proteasome proteolytic system (UPS) hyperactivation, ultimately leading to muscle atrophy. To test this hypothesis, Wistar rats underwent myocardial infarction or Sham surgery and, four weeks post-surgery, rats underwent eight weeks of treatment with an NADPH oxidase inhibitor (apocynin) or placebo. It was quantified in plantaris and soleus muscles: mRNA levels of skeletal muscle-NOX family, as well as NADPH oxidase activity; oxidative stress markers; antioxidant enzymes activity and total glutathione concentration; mRNA levels of UPS components and proteasome activity; and muscle trophicity (Subproject 1). In the second part of the thesis we tested whether aerobic exercise training (AET) would prevent NADPH oxidases overactivity in plantaris and soleus muscles of rats submitted to myocardial infarction, thus decreasing oxidative stress and UPS hyperactivation, preventing skeletal muscle atrophy. To test this hypothesis, Sham and infarcted rats underwent eight weeks of AET or remained sedentary (Subproject 2). The variables studied were the same as in Subproject 1. The results of the subproject 1 demonstrated that myocardial infarction in rats induces plantaris muscle atrophy triggered in part by overactivation of NADPH oxidase promoting increased ROS production paralleled by UPS hyperactivation. Moreover, myocardial infarction induced soleus muscle atrophy, which was also associated with increased ROS levels and proteasome overactivity, but independently of NADPH oxidase activation. Regarding the subproject 2, our data showed that AET partially prevented plantaris muscle atrophy in infarcted rats, preventing myocardial infarction-induced NADPH oxidase hyperactivation and UPS hyperactivation. AET also prevented soleus muscle atrophy in infarcted rats, which was associated with a ROS levels reduction and prevention of myocardial infarction-induced UPS hyperactivation, but independently of NADPH oxidase activity. Collectively, our data give support for the involvement of NADPH oxidase as a source of ROS production leading to UPS activation and skeletal muscle atrophy associated with chronic myocardial infarction, however this occurs in a muscle specific pattern. AET prevents myocardial infarction-induced skeletal muscle atrophy and exacerbated ROS levels in both plantaris and soleus muscles. In plantaris muscle, this response is related to a prevention of NADPH oxidase hyperactivation, highlighting the contribution of this enzyme complex to ROS production in glycolytic muscles of infarcted rats. Finally, AET is an important nonpharmacologic tool acting in skeletal muscle redox and protein homeostasis of infarcted rats

Evidências na literatura demonstraram que o aumento da adiposidade confere maior suscetibilidade ao desenvolvimento de diabetes tipo 2, pois o tecido adiposo branco (TAB) atua na regulação da homeostasia energética e da sensibilidade à insulina através da sua atividade endócrina e de interações com reguladores neuroendócrinos. O treinamento físico aeróbio tem sido fortemente recomendado para a prevenção e tratamento do diabetes tipo 2, pois promove adaptações no metabolismo energético que contribuem diretamente para a melhora da resposta glicêmica e para o controle de peso corporal. Embora esteja claro na literatura o papel do treinamento físico contra o desenvolvimento de distúrbios no metabolismo da glicose e obesidade, uma lacuna de conhecimento ainda existe quando buscamos informações a respeito da participação metabólica do TAB na prevenção do diabetes tipo 2 através do treinamento físico aeróbio. Dessa forma, o presente estudo teve como objetivo testar a hipótese de que o efeito protetor do treinamento físico contra o desenvolvimento de diabetes tipo 2 é mediado por adaptações funcionais do TAB. Para isso, foram utilizados camundongos alimentados com dieta normocalórica e de cafeteria submetidos ou não ao treinamento físico aeróbio. O treinamento físico aeróbio foi eficaz para a prevenção do diabetes tipo 2, e essa resposta foi associada à menor adiposidade corporal resultante do aumento da lipólise e da capacidade oxidativa do TAB induzido pela maior ativação via da AMPK/ACC / Evidence in the literature have shown that increased adiposity confers greater susceptibility to developing type 2 diabetes and white adipose tissue (WAT) acts in the regulation of energy homeostasis and insulin sensibility through its endocrine activity and interaction with neuroendocrine regulators. Aerobic physical training has been strongly recommended for the prevention and treatment of type 2 diabetes because it promotes adaptations in the energy metabolism that contribute directly to the improvement of glycemic metabolism and body weight control. Although it is clear in the literature the role of physical training against the development of disturbances in the glucose metabolism and obesity, the role of WAT to prevent type 2 diabetes through physical training was poorly investigated. Thus, the present study aimed to test the hypothesis that the protective effect of physical training against the development of type 2 diabetes is mediated by functional adaptations of WAT. For this, we used mice fed with control or cafeteria diet and submitted or not to aerobic physical training. The physical training was effective for the prevention of type 2 diabetes, and this response was associated with lower body fat due to increased lipolysis and oxidative capacity of WAT induced by the activation of AMPK/ACC

Embasamento racional: O uso rotineiro da cineangiocoronariografia tem demonstrado que nem todos os pacientes com suspeita clínica de doença arterial coronária (DAC) apresentam-se com lesões obstrutivas nas artérias coronárias epicárdicas. Esse achado de dor precordial associado a coronárias angiograficamente normais é relativamente comum, estando presente em aproximadamente 30 % dos pacientes que realizam cateterismo cardíaco para investigação de DAC. Em uma parcela destes pacientes a isquemia miocárdica está presente e pode ser demonstrada através de um teste ergométrico convencional ou até mesmo pela aplicação da cintilografia miocárdica de perfusão (CMP) que é um método de maior acurácia para detecção da extensão/gravidade da isquemia. Pacientes que apresentam o quadro de dor precordial associada a coronárias angiograficamente normais e defeitos perfusionais reversíveis (DPR) na CMP são diagnosticados como portadores de disfunção microvascular coronária (DMC). Ainda que muito se conheça em relação à sua fisiopatologia, essa síndrome ainda não dispõe de opções terapêuticas adequadas. Objetivo: O objetivo do presente estudo é avaliar o efeito do treinamento físico aeróbico (TFA) sobre as alterações da perfusão miocárdica, da potência aeróbica máxima (VO2 pico), da qualidade de vida e dos sintomas anginosos em pacientes com diagnóstico de DMC. Métodos: Foram estudados prospectivamente 12 indivíduos de ambos os gêneros (7 mulheres), idade média de 53,8 ± 9,7 anos, com diagnóstico de DMC dor precordial, artérias coronárias livres de lesões obstrutivas de qualquer magnitude e presença de dois ou mais segmentos miocárdicos com DPR documentados pela CMP. Os defeitos perfusionais nas imagens de repouso e esforço foram semi-quantificados, mediante atribuição de escores visuais (0 = normal; 4 = ausente) em modelo de 17 segmentos das paredes do ventrículo esquerdo. Foram calculados para cada paciente escores somados nas imagens de repouso e estresse e a extensão global da reversibilidade (isquemia) foi medida pelo escore da diferença estresse-repouso. Teste cardiopulmonar (TCP) em esteira ergométrica foi usado para obtenção do VO2 pico e prescrição da intensidade do TFA. Por fim, os pacientes responderam a um questionário de qualidade de vida SF36. Após as avaliações basais os indivíduos foram submetidos a TFA durante quatro meses em esteira ergométrica, três vezes por semana, uma hora por dia e com intensidade prescrita entre 60 % e 85 % do VO2 pico atingido no TCP. Ao final dos quatro meses os pacientes foram novamente avaliados pela CMP, TCP e SF36. Resultados: Dos 12 pacientes, 10 (83,4%) apresentaram redução dos DPR, tendo-se resolvido completamente em 8 (66,7%). Foi observada entre as avaliações basais e póstreinamento melhora estatisticamente significante na redução do DPR (10,1 ± 8,8 para 2,8 ± 4,9 p = 0,008), do número de segmentos do ventrículo esquerdo (VE) isquêmicos (7,67 ± 4,52 para 2,3 ± 4,1 p = 0,002), da porcentagem do VE com isquemia (45,1 ± 26,58 para 13,7 ± 24,1 p = 0,002), do escore somado no pico do estresse na CMP (10,8 ± 8,7 para 3,1 ± 5 p = 0,004), aumento do VO2 pico (19,4 ± 4,8 para 22,1 ± 6,2 p = 0,01), do pulso de oxigênio pico (2550 ± 1040 para 3043 ± 1332 p = 0,01), melhora nos domínios analisados pelo SF36 relacionados à capacidade funcional (44,6 ± 25,8 para 88,3 ± 9,1 p = 0,0002), ao aspecto físico (25 ± 31,9 para 89,6 ± 19,8 p = 0,002), à dor (38,4 ± 22,2 para 68,4 ± 22,3 p = 0,007), à vitalidade (49,2 ± 28,2 para 83,8 ± 12,6 p = 0,0005), aos aspectos sociais (47,9 ± 27,1 para 93,8 ± 15,5 p = 0,002), aos aspectos emocionais (30,6 ± 38,8 para 80,6 ± 33,2 p = 0,005) e à saúde mental (53 ± 22,1 para 80 ± 15,9 p = 0,001). Conclusão: Os resultados mostram que o TFA aplicado aos pacientes com DMC foi associado à significativa melhora da capacidade funcional, da qualidade de vida, incluindo melhora dos escores de dor e redução dos defeitos perfusionais reversíveis (extensão/gravidade da isquemia). Nossos achados sugerem que o TFA seja opção terapêutica válida para tratar pacientes com DMC. Esses resultados iniciais necessitam de validação mais ampla em estudo clínico randomizado e com maior número de pacientes. / Rationale: The routine use of cineangiocoronariography has demonstrated that not all patients with clinical suspicion of coronary artery disease (CAD) present with obstructive lesions in epicardial coronary arteries. This finding of chest pain associated with angiographically normal coronary arteries is relatively common, occurring in approximately 30 % of patients undergoing cardiac catheterization for investigation of CAD. In these patients the myocardial ischemia can be demonstrated by a conventional exercise stress test or by utilization of myocardial perfusion scintigraphy (MPS) which is a more accurate method to detect the extent/severity of ischemia. The diagnosis of coronary microvascular dysfunction (CMD) can be made in patients with chest pain associated to angiographically normal coronary arteries and reversible perfusion defects (RPD) in the MPS. Despite the growing knowledge about the pathophysiology of this syndrome, effective therapeutic options are still missing. Objective: The aim of this study is to evaluate the effect of aerobic exercise training (AET) on myocardial perfusion, oxygen uptake (VO2 peak), quality of life and anginal symptoms in patients with CMD. Methods: We prospectively studied 12 individuals of both gender (7 females), mean age was 53.8 ± 9.7 years, diagnosed with CMD, characterized by chest pain, coronary artery free of obstructive lesions and presence of two or more myocardial segments with RPD documented by using MPS. The perfusion defects on stress and rest images were semi-quantified by attributing visual scores (0 = normal, 4 = absent) in a 17 segment model of left ventricular wall. For each patient, we calculated score summed stress and rest scores and the global extent of reversibility (ischemia) was measured by the difference between stress-rest scores. We applied a treadmill cardiopulmonary test (CPT) obtaining VO2 peak and allowing the prescription of the AET intensity. Finally the patients answered a quality of life questionnaire SF36. After baseline assessments subjects undergone 4 months AET on a treadmill three times a week for an hour a day and prescribed intensity between 60 % and 85% of VO2 peak. At the end of four months the patients were re-evaluated by using MPS, CPT and SF36. Results: Of 12 patients, 10 (83.4 %) showed any reduction of RPD, and RPD was resolved completely in 8 (66.7 %). The comparison between baseline and post-training assessments showed statistically significant improvements in reducing the RPD (10.1 ± 8.8 to 2.8 ± 4.9 p = 0.008), number of segments of the left ventricle (LV) ischemic (7.67 ± 4.52 to 2.3 ± 4.1 p = 0.002), percentage of LV ischemia (45.1 ± 26.58 to 13.7 ± 24.1 p = 0.002), summed score at peak stress MPS (10.8 ± 8.7 to 3.1 ± 5 p = 0.004), increase VO2 peak (19.4 ± 4.8 to 22.1 ± 6.2 p = 0.01), peak oxygen pulse (2550 ± 1040 to 3043 ± 1332 p = 0.01), SF36 domains related to: functional capacity (44.6 ± 25.8 to 88.3 ± 9.1 p = 0.0002), the physical appearance (25 ± 31.9 to 89.6 ± 19.8 p = 0.002), pain (38.4 ± 22.2 to 68.4 ± 22.3 p = 0.007), vitality (49.2 ± 28.2 to 83.8 ± 12.6 p = 0.0005), social aspects (47.9 ± 27.1 to 93.8 ± 15.5 p = 0.002), emotional aspects (30.6 ± 38.8 to 80.6 ± 33.2 p = 0.005) and mental health (53 ± 22.1 to 80 ± 15.9 p = 0.001). Conclusion: The results show that AET applied to patients with CMD was associated with significant improvement in functional capacity, quality of life, including improvement in pain scores and reduction of extent/severity of reversible perfusion defects (ischemia). Our findings suggest that AET is a valid therapeutic option for treating patients with CMD. These initial results require further confirmation in a large randomized placebo controlled clinical trial.

Estudos demonstram o envolvimento do superóxido vascular (O-2) na hipertensão arterial, associado à menor vasodilatação, decorrente da redução na biodisponibilidade de óxido nitrico (NO). O treinamento físico (TF) aeróbio tem sido mostrado eficiente em diminuir a pressão arterial em hipertensos, associado a melhora da função endotelial. Entretanto, os mecanismos pelos quais o TF modula a vasomotricidade não são completamente conhecidos. O Objetivo foi avaliar o efeito TF aeróbio (natação, 10 semanas) na resposta vasomotora em aorta de ratos espontaneamente hipertensos (SHR), destacando-se o a produção de O-2 e do NO nesta resposta. Os ratos SHR apresentaram menor resposta vasodilatadora à ACh, bem como vasoconstrição em concentrações elevadas de ACh. Além disso, os ratos SHR apresentarm maior índice de produção de O-2 , menor biodisponibilidade de NO e maior expressão protéica das enzimas eNOS e NOX 4. O TF de natação foi capaz de melhorar a resposta vasodilatadora dependente do endotelio, associado a diminuição do conteúdo de O-2 e aumento da biodisponibilidade de NO em aortas dos ratos. Os resultados demonstram que o TF aeróbico de natação promove redução do estresse oxidativo vascular, aumenta a biodisponibilidade de NO e aumenta a vasodilatação endotélio dependente. Estas alterações vasculares parecem contribuir para a redução da pressão artera nos ratos SHR treinados / Experimental and clinical evidence indicates that vascular superoxide (O-2) play an important pathophysiological role in the development of hypertension, associated with decreased nitric oxide (NO) bioavailability and impaired endothelial-dependent vasorelaxation. Aerobic exercise trainning (AET) decrases blood pressure and improves enthotelial-dependent vasorelaxation in hypertensive. However, the molecular mechanism of trainning-induced improvement of vasomotricity is not completry understood. The purpose of this study was examine the effect of AET (swimming, 10 wk) on the aorta function in SHR rats, emphasizing the O-2 and NO production indices. Resultas: SHR rats showed decreased maximal vasorelatation and paradoxical vasocontriction at high doses of ACh. This resposnes was related to increased O-2 and decreased NO bioavailability, associated with increased expression of eNOS and NOX-4. On the other hand, swimming AET improved the endothelial-dependent vasorelaxation, which were associated with decreased O-2 and improved NO bioavailability. Conclusion: the results show that swimming AET reduces vascular oxidative stress, improves No biodisponibility and increases endotelium-dependent vasorelaxation in SHR rats. These changes may be involved in blood pressure reducton in trained SHR rats

As doenças cardiovasculares são a principal causa de morte no mundo, sendo a cardiomiopatia isquêmica a mais prevalente. Independente da sua etiologia, a via final comum da maioria das doenças cardiovasculares é a insuficiência cardíaca. Nos últimos anos, tem sido reportado que o acúmulo de proteínas mal enoveladas no retículo endoplasmático (estresse do RE) pode contribuir para redução da função cardíaca e instalação da insuficiência cardíaca. Apesar do mecanismo responsável pela disfunção contrátil induzida pelo estresse do RE ainda não ser conhecido, evidências sugerem que a inibição da via de sinalização PI3K/AKT pela proteína JNK pode estar envolvida nessa resposta. Na primeira parte desta tese, verificamos que a indução do estresse do RE em cardiomiócitos isolados ativou a JNK, mas não inibiu a via de sinalização PI3K/AKT. A inativação de JNK reverteu a disfunção contrátil e a redução da amplitude do transiente de Ca+2 de cardiomiócitos causados pelo estresse do RE. Pelo fato da via sinalização PI3K/AKT não estar envolvida na disfunção contrátil causada pelo estresse do RE, analisamos outro alvo de JNK, a proteína BNIP3, proteína pró-apoptótica e envolvida no controle de qualidade mitocondrial promovendo mitofagia quando ativada. O estresse do RE aumentou a expressão de BNIP3, a qual foi atenuada pela inibição de JNK. A depleção de BNIP3 impediu a disfunção contrátil dos cardiomiócitos e a redução da amplitude do transiente de Ca+2 induzidos pelo estresse do RE. Na segunda parte da tese, o objetivo foi avaliar se os efeitos observados em cardiomiócitos submetidos a estresse do RE poderiam ser observados em modelo experimental de doença cardiovascular. Nesse sentido, observamos que a disfunção cardíaca provocada pelo infarto do miocárdio em ratos foi acompanhada pelo quadro de estresse do RE e pela ativação da via de sinalização JNK/BNIP3. Entretanto, o treinamento físico aeróbico (TFA), uma das principais terapias não farmacológicas mais eficazes das doenças cardiovasculares, foi capaz de atenuar o estresse RE, a ativação da via de sinalização JNK/BNIP3 e a disfunção cardíaca de ratos infartados. Na terceira parte da tese, verificamos que o TFA aumentou a expressão proteica de DERLIN-1, uma proteína que atua retro-translocando proteínas mal enoveladas para o citosol, no miocárdio de ratos saudáveis. O aumento dos níveis proteicos de DERLIN-1 observado em ratos infartados foi atenuado pelo TFA. Apesar do aumento da proteína DERLIN-1, observamos que nos animais infartados as proteínas mal enoveladas acumulavam na forma de oligômeros e que o TFA atenuou essa resposta. Em conjunto, os resultados da presente tese sugerem que a ativação da via de sinalização JNK/BNIP3 pelo estresse do RE causa disfunção contrátil de cardiomiócitos e que o TFA é capaz de atenuar essa resposta no coração de ratos infartados, melhorando o controle de qualidade de proteína no músculo cardíaco / Cardiovascular diseases are currently the main cause of death worldwide, with the ischemic cardiomyopathy as the most prevalent ethiology. This is of particular interest, since ischemic cardiomyopathy advances to heart failure, a common endpoint of the most cardiovascular disease. In the last years, it has been showed that accumulation of unfolded protein in the endoplasmic reticulum (ER stress) may cause cardiac dysfunction and heart failure development. Despite the mechanisms behind this cardiac deterioration is still unknown, evidences suggest that ER stress-induced cardiomyocytes contractile dysfunction results from PI3K/AKT signaling pathway inhibition, which would be caused by JNK activation. In the first part of this thesis, we found that the ER stress activated JNK, but different from our hypothesis it was not accompanied by an inactivation of PI3K/AKT signaling pathway. The inhibition of JNK mitigated the reduction in cardiomyocytes shortening and amplitude of Ca+2 transient caused by ER stress. Once the PI3K/AKT signaling pathway was not involved in the ER stress-induced cardiomyocytes contractile dysfunction, we have analyzed protein expression of BNIP3, another JNK target involved in apoptosis and mitochondria quality control. We observed that the elevation in BNIP3 proteins levels after ER stress induction was prevented by inhibition of JNK. BNIP3 depletion attenuated the reduction in cardiomyocytes contractility and amplitude of Ca+2 transient induced by ER stress. In the second part of the thesis, we found that myocardial infarction-induced cardiac dysfunction in rats was accompanied by ER stress and activation of JNK/BNIP3 signaling pathway. However, the AET mitigated ER stress, activation of JNK/BNIP3 signaling pathway and cardiac dysfunction in infarcted rats. In third part of the thesis, we have identified that AET increased the protein expression of DERLIN-1 an ER membrane protein that retro-translocates unfolded proteins to cytosol in the myocardial of healthy rats. We observed that the increased DERLIN-1 protein levels in infarcted rats were mitigated by AET. Despite increased DERLIN-1 protein expression, we found high levels of oligomers in the myocardium of infarcted rat, which was reduced by AET. It suggests that unfolded protein degradation was reduced in infarcted hearts. Taken together, these results suggest that ER stress causes cardiomyocytes contractile dysfunction through JNK/BNIP3 signaling pathway activation and that AET mitigates the myocardial infarction-induced ER stress and activation of JNK/BNIP3 signaling pathway by restoring of ER-associated protein quality control in the cardiac muscle

Estudos demonstram o envolvimento do superóxido vascular (O-2) na hipertensão arterial, associado à menor vasodilatação, decorrente da redução na biodisponibilidade de óxido nitrico (NO). O treinamento físico (TF) aeróbio tem sido mostrado eficiente em diminuir a pressão arterial em hipertensos, associado a melhora da função endotelial. Entretanto, os mecanismos pelos quais o TF modula a vasomotricidade não são completamente conhecidos. O Objetivo foi avaliar o efeito TF aeróbio (natação, 10 semanas) na resposta vasomotora em aorta de ratos espontaneamente hipertensos (SHR), destacando-se o a produção de O-2 e do NO nesta resposta. Os ratos SHR apresentaram menor resposta vasodilatadora à ACh, bem como vasoconstrição em concentrações elevadas de ACh. Além disso, os ratos SHR apresentarm maior índice de produção de O-2 , menor biodisponibilidade de NO e maior expressão protéica das enzimas eNOS e NOX 4. O TF de natação foi capaz de melhorar a resposta vasodilatadora dependente do endotelio, associado a diminuição do conteúdo de O-2 e aumento da biodisponibilidade de NO em aortas dos ratos. Os resultados demonstram que o TF aeróbico de natação promove redução do estresse oxidativo vascular, aumenta a biodisponibilidade de NO e aumenta a vasodilatação endotélio dependente. Estas alterações vasculares parecem contribuir para a redução da pressão artera nos ratos SHR treinados / Experimental and clinical evidence indicates that vascular superoxide (O-2) play an important pathophysiological role in the development of hypertension, associated with decreased nitric oxide (NO) bioavailability and impaired endothelial-dependent vasorelaxation. Aerobic exercise trainning (AET) decrases blood pressure and improves enthotelial-dependent vasorelaxation in hypertensive. However, the molecular mechanism of trainning-induced improvement of vasomotricity is not completry understood. The purpose of this study was examine the effect of AET (swimming, 10 wk) on the aorta function in SHR rats, emphasizing the O-2 and NO production indices. Resultas: SHR rats showed decreased maximal vasorelatation and paradoxical vasocontriction at high doses of ACh. This resposnes was related to increased O-2 and decreased NO bioavailability, associated with increased expression of eNOS and NOX-4. On the other hand, swimming AET improved the endothelial-dependent vasorelaxation, which were associated with decreased O-2 and improved NO bioavailability. Conclusion: the results show that swimming AET reduces vascular oxidative stress, improves No biodisponibility and increases endotelium-dependent vasorelaxation in SHR rats. These changes may be involved in blood pressure reducton in trained SHR rats

A literatura mostra um número substancial de trabalhos que descrevem a influência do treinamento físico sobre o remodelamento ventricular em pacientes no contexto do pós-infarto agudo do miocárdio (IAM). Entretanto, essas publicações têm apresentado resultados conflitantes. O presente estudo teve como objetivo avaliar os efeitos do treinamento físico aeróbico de moderada intensidade, realizado em pacientes pós-IAM, sobre o remodelamento ventricular, e sua correlação com a ativação neuro-humoral. Foram avaliados 14 pacientes, de ambos os gêneros, idade média de 55,1 ± 10,8 anos, acometidos por um único IAM de parede anterior, divididos em dois grupos: grupo treinado (GT) (n=07) e grupo controle (GC) (n=07). O período de seguimento para esse estudo foi de 12 semanas. Antes e após o período de seguimento, os pacientes realizaram exames laboratoriais, avaliação antropométrica, coleta da freqüência cardíaca (FC) de repouso, teste cardiopulmonar e ressonância magnética cardíaca. O GT realizou treinamento físico aeróbico supervisionado em esteira ergométrica, três vezes por semana, com intensidade definida pela FC atingida no limiar de anaerobiose ventilatório. A análise estatística foi realizada através do teste não paramétrico da Soma de Postos de Wilcoxon (análise intragrupo) e teste não paramétrico de Mann-Whitney (análise intergrupo), com nível de significância de 5%. Não houve alteração estatisticamente significante no peso, índice de massa corporal, perfil lipídico e glicemia de jejum pré e pós-intervenção tanto no GC quanto no GT. Houve redução estatisticamente significante da FC de repouso no GT, sem alteração no GC. Observou-se aumento estatisticamente significante do consumo de oxigênio no limiar de anaerobiose e no pico do esforço, bem como, no incremento do pulso de oxigênio apenas no GT. Houve redução estatisticamente significante do volume diastólico final, e tendência a significância no volume sistólico final do GC. Não se observou mudanças estatisticamente significantes nos volumes cavitários pré e pós-intervenção no GT. Não houve mudança estatisticamente significante na fração de ejeção tanto no GT quanto no GC. Houve redução estatisticamente significativa do fragmento N-terminal do proBNP na condição basal e no pico do esforço tanto no GT quanto no GC. Concluímos que o treinamento físico aeróbico, de moderada intensidade, propiciou um aumento da aptidão física e cardiorrespiratória, manutenção dos volumes cavitários e da função cardíaca, e comportamento satisfatório do status neuro-humoral no GT durante o período do estudo. / The literature shows a substantial number of studies describing the influence of physical training on ventricular remodeling in patients in the context of post-acute myocardial infarction (AMI). However, these publications have produced conflicting results. The present study was to evaluate the effects of aerobic physical training of moderate intensity, performed in patients after MI on ventricular remodeling, and its correlation with neurohumoral activation. We evaluated 14 patients of both genders, mean age 55.1 ± 10.8 years, affected by a single anterior wall AMI were divided into two groups: trained group (TG) (n = 07) and control group ( CG) (n = 07). The follow-up period for this study was 12 weeks. Before and after follow-up period, patients underwent laboratory tests, anthropometric measurements, collection of heart rate (HR) at rest, cardiopulmonary exercise testing and cardiac MRI. The TG performed supervised aerobic exercise training on a treadmill three times a week, with intensity defined by HR reached at ventilatory anaerobic threshold. Statistical analysis was performed using the nonparametric Wilcoxon Sum of stations (intragroup analysis) and nonparametric Mann-Whitney test (intergroup analysis), with a significance level of 5%. There was no statistically significant change in weight, body mass index, lipid profile and fasting glucose and post-intervention in both the CG and TG. There was a statistically significant reduction in resting HR in TG, no change in CG. There was a statistically significant increase in oxygen uptake in the anaerobic threshold and peak effort, as well as an increase in oxygen pulse only in the TG. There was a statistically significant reduction in end-diastolic volume, and a tendency to significance in end-systolic volume of the CG. There was no statistically significant changes in cavity volume before and after intervention in TG. There was no statistically significant change in ejection fraction in both the TG and GC. There was a statistically significant reduction of the N-terminal fragment of proBNP at baseline and at peak exercise in both the TG and CG. We conclude that aerobic exercise training of moderate intensity, provided an increase in cardiorespiratory fitness and, maintenance of the cavity volume and cardiac function, and satisfactory performance of the neuro-humoral status in TG during the study period.

Em quadros mais avançados da insuficiência cardíaca (IC), além do comprometimento do miocárdio, observa-se uma importante perda de massa muscular esquelética, a qual contribui para o mau prognóstico e orbimortalidade dos pacientes. As espécies reativas de oxigênio (ROS) parecem estar diretamente envolvidas no desenvolvimento e progressão da atrofia muscular em doenças crônico-degenerativas. De fato, já é sabido que a IC está associada ao estresse oxidativo na musculatura esquelética, o qual parece contribuir para o catabolismo proteico culminando em atrofia muscular na síndrome, apesar desta relação de causa e efeito ainda ser pouco investigada. No entanto, as fontes envolvidas na produção exacerbada de ROS na musculatura esquelética em ratos com infarto do miocárdio ainda não foram caracterizadas. Como a NADPH oxidase é um complexo enzimático especializado em produzir ROS, e sabendo que esta família de enzimas pró-oxidantes é ativada for agentes pró-inflamatórios e alguns agonistas de receptores acoplados à proteína G que estão aumentados na IC, na primeira parte do projeto de pesquisa testou-se a hipótese de que as NADPH oxidases estariam hiperativadas nos músculos plantar e sóleo de ratos submetidos ao infarto do miocárdio, contribuindo para um quadro de estresse oxidativo e consequente hiperativação do sistema proteolítico ubiquitina proteassoma (SUP), culminando assim na atrofia deste tecido. Para testar esta hipótese, ratos Wistar foram submetidos à cirurgia de infarto do miocárdio ou Sham e, quatro semanas pós-cirurgias, foram submetidos a oito semanas de tratamento com uma substância inibidora da NADPH oxidase (apocinina) ou placebo. Foram quantificados nos músculos plantar e sóleo: níveis de mRNA de componentes da família Nox da NADPH oxidase presentes no tecido muscular, bem como a atividade desse complexo enzimático; marcadores de estresse oxidativo; atividade de enzimas antioxidantes e concentração total de glutationa; níveis de mRNA de componentes do SUP e atividade do proteassoma; e o trofismo muscular (Subprojeto 1). A segunda parte deste projeto testou a hipótese de que o treinamento físico aeróbico (TFA) previniria a hiperativação das NADPH oxidases na musculatura esquelética de ratos submetidos ao infarto do miocárdio, contribuindo para uma diminuição do quadro de estresse oxidativo e menor ativação do SUP, prevenindo assim a atrofia deste tecido. Para testar esta hipótese, ratos Sham e infartados foram submetidos a oito semanas de TFA ou permaneceram sedentários (Subprojeto 2). As variáveis estudadas foram as mesmas relacionadas ao subprojeto 1. Os resultados do subprojeto 1 demonstraram que o infarto do miocárdio em ratos promove atrofia do músculo plantar desencadeada em parte pela ativação da NADPH oxidase, promovendo uma maior produção de ROS e consequente hiperativação do SUP. Além disso, o infarto do miocárdio promove atrofia do músculo sóleo, a qual também está associada a um aumento dos níveis de ROS e da atividade do proteassoma, porém independente da ativação da NADPH oxidase. Em relação ao subprojeto 2, nossos dados também demonstram que o TFA previne parcialmente a atrofia do músculo plantar de ratos infartados, prevenindo a hiperativação da NADPH oxidase e a hiperativação do SUP induzida pelo infarto do miocárdio. Essa intervenção não farmacológica também previne a atrofia do músculo sóleo dos ratos infartados associada à redução das ROS e à redução da hiperativação do SUP induzida pelo infarto do miocárdio, porém de forma independente da atividade do complexo enzimático NADPH oxidase. Dessa forma, concluímos que a NADPH oxidase está envolvida de maneira músculo-específica com a produção de ROS levando a ativação do SUP e à atrofia muscular associada ao infarto crônico do miocárdio. O TFA é capaz de prevenir a atrofia muscular esquelética induzida pelo infarto do miocárdio associada a redução das ROS em ambos os músculos estudados. No musculo plantar, esta resposta esta relacionada a uma redução na hiperativação do complexo enzimático NADPH oxidase, ressaltando a contribuição desse complexo para a geração de ROS em músculos glicolíticos de ratos infartados. O TFA consiste em importante ferramenta não farmacológica agindo na homeostase redox e proteica no musculo esquelético de ratos infartados / Although heart failure (HF) is a syndrome of cardiac origin, it promotes significant skeletal muscle atrophy in more advanced stages, which contributes to poor prognosis and increased mortality rate. Reactive oxygen species (ROS) seem to be directly involved in the development and progression of muscle atrophy in chronic degenerative diseases. In fact, HF is associated with skeletal muscle oxidative stress, which seems to contribute to protein catabolism and muscle atrophy. However, it is important to highlight that the sources involved in the exacerbated skeletal muscle ROS production in HF have not been characterized yet. NADPH oxidase enzyme complex is an important source of ROS production activated by proinflammatory cytokines and some G-protein-coupled receptors, which are increased in HF. Therefore, in the first part of the thesis, we tested whether NADPH oxidases would be overactivated in plantaris and soleus muscles of rats submitted to myocardial infarction, thus contributing to oxidative stress and consequent ubiquitin proteasome proteolytic system (UPS) hyperactivation, ultimately leading to muscle atrophy. To test this hypothesis, Wistar rats underwent myocardial infarction or Sham surgery and, four weeks post-surgery, rats underwent eight weeks of treatment with an NADPH oxidase inhibitor (apocynin) or placebo. It was quantified in plantaris and soleus muscles: mRNA levels of skeletal muscle-NOX family, as well as NADPH oxidase activity; oxidative stress markers; antioxidant enzymes activity and total glutathione concentration; mRNA levels of UPS components and proteasome activity; and muscle trophicity (Subproject 1). In the second part of the thesis we tested whether aerobic exercise training (AET) would prevent NADPH oxidases overactivity in plantaris and soleus muscles of rats submitted to myocardial infarction, thus decreasing oxidative stress and UPS hyperactivation, preventing skeletal muscle atrophy. To test this hypothesis, Sham and infarcted rats underwent eight weeks of AET or remained sedentary (Subproject 2). The variables studied were the same as in Subproject 1. The results of the subproject 1 demonstrated that myocardial infarction in rats induces plantaris muscle atrophy triggered in part by overactivation of NADPH oxidase promoting increased ROS production paralleled by UPS hyperactivation. Moreover, myocardial infarction induced soleus muscle atrophy, which was also associated with increased ROS levels and proteasome overactivity, but independently of NADPH oxidase activation. Regarding the subproject 2, our data showed that AET partially prevented plantaris muscle atrophy in infarcted rats, preventing myocardial infarction-induced NADPH oxidase hyperactivation and UPS hyperactivation. AET also prevented soleus muscle atrophy in infarcted rats, which was associated with a ROS levels reduction and prevention of myocardial infarction-induced UPS hyperactivation, but independently of NADPH oxidase activity. Collectively, our data give support for the involvement of NADPH oxidase as a source of ROS production leading to UPS activation and skeletal muscle atrophy associated with chronic myocardial infarction, however this occurs in a muscle specific pattern. AET prevents myocardial infarction-induced skeletal muscle atrophy and exacerbated ROS levels in both plantaris and soleus muscles. In plantaris muscle, this response is related to a prevention of NADPH oxidase hyperactivation, highlighting the contribution of this enzyme complex to ROS production in glycolytic muscles of infarcted rats. Finally, AET is an important nonpharmacologic tool acting in skeletal muscle redox and protein homeostasis of infarcted rats

Evidências na literatura demonstraram que o aumento da adiposidade confere maior suscetibilidade ao desenvolvimento de diabetes tipo 2, pois o tecido adiposo branco (TAB) atua na regulação da homeostasia energética e da sensibilidade à insulina através da sua atividade endócrina e de interações com reguladores neuroendócrinos. O treinamento físico aeróbio tem sido fortemente recomendado para a prevenção e tratamento do diabetes tipo 2, pois promove adaptações no metabolismo energético que contribuem diretamente para a melhora da resposta glicêmica e para o controle de peso corporal. Embora esteja claro na literatura o papel do treinamento físico contra o desenvolvimento de distúrbios no metabolismo da glicose e obesidade, uma lacuna de conhecimento ainda existe quando buscamos informações a respeito da participação metabólica do TAB na prevenção do diabetes tipo 2 através do treinamento físico aeróbio. Dessa forma, o presente estudo teve como objetivo testar a hipótese de que o efeito protetor do treinamento físico contra o desenvolvimento de diabetes tipo 2 é mediado por adaptações funcionais do TAB. Para isso, foram utilizados camundongos alimentados com dieta normocalórica e de cafeteria submetidos ou não ao treinamento físico aeróbio. O treinamento físico aeróbio foi eficaz para a prevenção do diabetes tipo 2, e essa resposta foi associada à menor adiposidade corporal resultante do aumento da lipólise e da capacidade oxidativa do TAB induzido pela maior ativação via da AMPK/ACC / Evidence in the literature have shown that increased adiposity confers greater susceptibility to developing type 2 diabetes and white adipose tissue (WAT) acts in the regulation of energy homeostasis and insulin sensibility through its endocrine activity and interaction with neuroendocrine regulators. Aerobic physical training has been strongly recommended for the prevention and treatment of type 2 diabetes because it promotes adaptations in the energy metabolism that contribute directly to the improvement of glycemic metabolism and body weight control. Although it is clear in the literature the role of physical training against the development of disturbances in the glucose metabolism and obesity, the role of WAT to prevent type 2 diabetes through physical training was poorly investigated. Thus, the present study aimed to test the hypothesis that the protective effect of physical training against the development of type 2 diabetes is mediated by functional adaptations of WAT. For this, we used mice fed with control or cafeteria diet and submitted or not to aerobic physical training. The physical training was effective for the prevention of type 2 diabetes, and this response was associated with lower body fat due to increased lipolysis and oxidative capacity of WAT induced by the activation of AMPK/ACC

A insuficiência cardíaca (IC) é a via final comum da maioria das cardiomiopatias e outras doenças do aparelho circulatório. Considerando a prevalência crescente e a morbimortalidade associada representa um importante problema de saúde pública. Em quadros mais avançados, além do comprometimento funcional, portadores de IC apresentam perda de massa muscular excessiva que pode culminar em caquexia cardíaca; condição que contribui para o mau prognóstico e a mortalidade aumentadas. A massa muscular é regulada pelo balanço entre estímulos anabólicos e catabólicos. A quinase Akt vêm sendo considerando uma importante quinase na regulação do crescimento muscular por controlar o anabolismo proteico. Dessa forma, ativadores da Akt (IGF-I e insulina), bem como proteínas alvo da sinalização da Akt (mTOR e GSK3) são importantes mediadores na manutenção da massa muscular e podem ser regulados por estímulos metabólicos, nutricionais e mecânicos. Assim, o objetivo desse estudo foi avaliar a contribuição da via de sinalização IGF-I/Akt/mTOR na atrofia muscular desencadeada pela IC tanto em humanos quanto em modelo experimental, bem como o efeito do treinamento físico aeróbico (TFA). Nossos resultados demonstraram que em biópsias do vasto lateral de pacientes portadores de IC classe II houve redução na expressão de mRNA de todas as isoformas de IGF-I e na expressão das proteínas IGFBP-3, Akt1, GSK3, pGSK3Ser9, mTOR e tendência a redução na pmTORSer2448 (p=0,08) e aumento na pAMPKThr172. Esses resultados foram acompanhados pela redução no VO2 pico desses pacientes. O TFA de 12 semanas levou a um aumento não significativo na expressão de mRNA da isoforma IGF-I Ea (p=0,07) e IGF-I PAM (p=0,06). Também observou-se aumento na pAMPKThr172 e tendência a aumento na Akt1 (p=0,07) e mTOR (p=0,06). Em modelo experimental de IC, no músculo sóleo observou-se redução na expressão das proteínas IGF-I, PI3K, pAktSer473,pGSK3Ser9 e aumento da pAMPKThr172. O TFA de 8 semanas promoveu aumento na expressão do mRNA das isoformas de IGF-I Ea, Eb e IGF-I PAM, bem como na expressão das proteínas IGFI, PI3K, pAktSer473, pmTORSer2448 e redução na pAMPKThr172. O conjunto de alterações promovido pelo TFA foi associado à maior tolerância ao esforço físico e ganho no desempenho motor em Rota Rod, além de prevenir a atrofia muscular. Quando esses animais foram tratados com rapamicina, um inibidor farmacológico da mTOR, o efeito do TFA na prevenção da atrofia muscular foi abolido. Juntos, esses resultados apoiam a hipótese de que a via de sinalização IGF-I/Akt/mTOR está envolvida no reestabelecimento muscular na IC induzida pelo TFA / Heart failure (HF) is a common ultimate consequence for the most cardiomyopathies and other diseases from circulatory system. Due its growing prevalence and morbimortality is an important public-health problem. In more advanced cases, besides functional impairment, HF patients present an excessive skeletal muscle loss which can lead to cardiac cachexia; a condition associated to a poor prognostic and increased mortality. Skeletal muscle mass is regulated by the balance between anabolic and catabolic stimuli. Akt kinase, although involved with the protein synthesis pathway, is able to regulates the skeletal muscle growth via anabolism and catabolism control. An importante role in the skeletal muscle growing has been attributed to the Akt kinase due its ability to control protein synthesis. Thus, activators (IGF-I and insulin) as well as target proteins in the Akt signaling pathway (mTOR and GSK3) are important mediators in the skeletal muscle mass homeostasis being regulated by anabolic, nutritional and mechanic stimuli. Therefore, the aim of the presente study was to evaluate the contribution of IGF-I/Akt/mTOR contribution to the muscle atrophy induced by HF in humans and mice. Additionally, the effect of aerobic exercise training were evaluated. Our data demonstrated that in biopsies obtained in the vastus lateral from class II IC patients occurred a reduction in the expression of all the forms of IGF investigated and in the expression of proteins such as IGFBP-3, Akt1, GSK3, pGSK3Ser9, mTOR, and tendency to reduce pmTORSer2448 (p=0.08) and to increase pAMPKThr172. These results were accompained by the reduction of peak VO2 in these patients. Twelve weeks of aerobic exercise training promoted a non-significant increase in the expression of the IGF-I Ea (p=0.07) and IGF-I PAM (p=0.06) mRNA expression. Moreover, it was observed an increase to pAMPKThr172, and tendency of increase for Akt1 (p=0.07) and mTOR (p=0.06) mRNA expression. In a experimental model of IC, it was observed a reduction in the expression of IGF I, PI3K, pAktSer473, pGSK3Ser9 and increase of pAMPKThr172. Eight weeks of aerobic exercise training increased the mRNA of IGF-I Ea, Eb and IGF-I PAM isoforms, as well as in the expression of IGF-I, PI3K, pAktSer473, pmTORSer2448 and pAMPKThr172 reduction. The changes induced by aerobic exercise training were associated with a higher tolerance to exercise and motor performance in rota rod besides prevent muscular atrophy. When treated with a inhibitor of mTOR, rapamycin, the adaptations induced by aerobic exercise training were blunted, supporting the hypothesis that the IGF-I/Akt/mTOR signaling pathway is involved in the recovering of muscle mass induced by physical training