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

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

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A artrite reumatoide (AR) é uma doença crônica, inflamatória, sistêmica, com manifestações autoimunes articulares e extra-articulares, como fraqueza e atrofia muscular. Apesar de terem profundo impacto funcional, os mecanismos envolvidos nesses processos em músculo esquelético têm sido pouco estudados. O objetivo desse trabalho foi descrever o envolvimento muscular e vias moleculares em um modelo experimental de artrite e em um modelo de atrofia por desuso. Ratas Wistar, 8-12 semanas foram separadas em três grupos: controle (CO), imobilizado com bota de cobre (IM) e artrite induzida por colágeno bovino tipo II (CIA). A locomoção espontânea e o peso dos animais foram avaliados semanalmente. As articulações tíbio-társicas e os músculos gastrocnêmicos foram processados e corados com hematoxilina-eosina (HE). Imunoblot foi realizado para quantificar MuRF- 1, miogenina e anti-LC3. O nível de significância foi considerado quando p<0,05. A análise histológica das articulações confirmou a severidade da doença. Na locomoção espontânea houve uma diferença significativa na distância, velocidade, número de vezes em pé e número de descanso com redução no grupo CIA, quando comparado ao grupo controle, de 90%, 90%, 75% e aumento de 70%, respectivamente. O peso corporal total, o peso do músculo gastrocnêmio, e o peso relativo do músculo reduziram 20%, 30% e 20% nos animais CIA, quando comparado ao grupo controle. A análise histopatológica identificou no músculo de CIA: atrofia de fibras perifasciculares, infiltrado inflamatório, fibras atróficas do tipo 2 e edema. A área seccional da miofibra estava reduzida em torno de 30% no grupo CIA e 60% no IM. Na quantificação proteína demonstrou aumento da expressão em 70% das proteínas MuRF-1 e miogenina no grupo CIA quando comparado ao grupo controle, resultado não observado em IM. Na quantificação da proteína LC3 não houve diferença entre os grupos. Esse estudo demonstrou que o desenvolvimento da artrite experimental está associado com perda de peso e da mobilidade, atrofia muscular e degradação muscular nesses animais. Pela primeira vez foi demonstrado que a atrofia muscular na artrite está associada com a própria doença e não com a imobilidade, visto que o grupo IM, apesar de atrofia mais muscular mais marcada, não apresentou ativação das vias de atrofia (MuRF-1 e miogenina) que foram observadas no grupo CIA. / Objective: Although causing great functional impact, the mechanisms of muscle wasting in RA have been poorly studied. The objective of this study is to describe the muscular involvement in an experimental model of arthritis and its pathways and compare with disuse atrophy. Methods: Female Wistar rats were separated in three groups: control (CO), collageninduced arthritis (CIA) and immobilized (IM). Spontaneous locomotion and weight were evaluated weekly. Gastrocnemius muscle was evaluated by histology and immunoblotting to measure LC3, MuRF-1 and myogenin expression. Significance was considered at p<0.05 level. Results: Histological analysis of the joint confirmed the severity of the arthropathy. There was significant difference in spontaneous locomotion (distance, velocity, number of times standing and number of times resting) in CIA group. Animal body weight, gastrocnemius muscle weight and relative muscle weight decreased 20%, 30% and 20% in CIA rats. Inflammatory infiltration, swelling and type 2 fiber atrophy was present in CIA gastrocnemius muscles, with reduced cross-sectional area by 30%, and 60% in IM. Imunoblotting analysis demonstrated increased expression of myogenin and MuRF-1 in CIA muscles by about 70%, while in IM remained similar to control. Conclusions: This study demonstrated that the development of experimental arthritis is associated to decreased mobility, weight loss, muscle atrophy, increased expression of markers of muscle proteolysis and regeneration. For the first time it is demonstrated that muscle atrophy in arthritis is associated with the disease itself, and not simply due to decreased mobility, since immobilized group presented no activation of the same atrophy pathways.

Resumo: Avaliou-se a resposta de diferentes protocolos fisioterapêuticos em cães após a indução de atrofia muscular por meio da imobilização do joelho por 30 dias. Os grupos foram denominados grupo C ou controle, grupo M (massagem e movimentação passiva), grupo E (massagem, movimentação passiva e eletroterapia), grupo H (massagem, movimentação passiva e hidroterapia em esteira aquática) e grupo EH (massagem, movimentação passiva, eletroterapia e hidroterapia em esteira aquática). Foram mensurados, os graus de claudicação, amplitude articular, circunferência da coxa, variação sérica das enzimas creatina-quinase e lactato-desidrogenase, bem como a morfometria muscular das fibras de contração rápida e contração lenta do músculo vasto lateral marcadas pela técnica de imunoistoquímica. Os cães do grupo H apresentaram retorno mais precoce à função do membro pélvico direito, mostrando que a hidroterapia pode ser beneficamente empregada para a recuperação em cães claudicantes. A fisioterapia reduziu a contratura articular. Verificou-se maior recuperação da área transversal das fibras musculares de contração lenta e rápida nos cães submetidos à eletroterapia aos 60 dias de pós-operatório. De acordo com os resultados encontrados, foi possível concluir que as modalidades terapêuticas de massagem, movimentação passiva da articulação, estimulação elétrica neuromuscular e hidroterapia por caminhada em esteira aquática aceleram a recuperação clínica em cães com atrofia muscular induzida / Abstract: The response to different physiotherapeutic protocols was evaluated in dogs with muscle atrophy induced by a 30-day-long immobilization of the stifle joint. The animals were divided in groups namely: C (control), M (massage and passive range of motion), E (massage, passive range of motion and neuromuscular electrical stimulation), H (massage, passive range of motion and hydrotherapy in underwater treadmill), and EH group (massage, passive range of motion, neuromuscular electrical stimulation and hydrotherapy in underwater treadmill). The degree of lameness, range motion, thigh circumference, range of serum creatine kinase (CK) and lactate dehydrogenase (LDH) were then evaluated, as well as the morphometry of fast- and slow-twitch muscle fibers of the vastus lateralis by immunohistochemistry. Group H dogs regained function of the right hind limb faster than the other groups. This result shows that hydrotherapy helped in the recovery process of lame dogs. Physiotherapy reduced the joint contracture. There was a higher recovery rate of cross-sectional area of slow-twitch and fast-twitch muscle fibers and thigh circumference in dogs submitted to neuromuscular electrical stimulation at 60 days post-surgery. According to these results, it was possible to conclude that therapeutics modalities such as massage, passive range of motion of the joint, neuromuscular electrical stimulation and hydrotherapy by walking on underwater treadmill accelerate clinical recovery in dogs with induced muscle atrophy / Orientador: João Guilherme Padilha Filho / Coorientador: Vera Maria Villamil Martins / Banca: André Luís Selmi / Banca: Marcelo Meller Alievi / Banca: Paola Castro Moraes / Banca: Renée Laufer Amorim / Doutor

A artrite reumatoide (AR) é uma doença crônica, inflamatória, sistêmica, com manifestações autoimunes articulares e extra-articulares, como fraqueza e atrofia muscular. Apesar de terem profundo impacto funcional, os mecanismos envolvidos nesses processos em músculo esquelético têm sido pouco estudados. O objetivo desse trabalho foi descrever o envolvimento muscular e vias moleculares em um modelo experimental de artrite e em um modelo de atrofia por desuso. Ratas Wistar, 8-12 semanas foram separadas em três grupos: controle (CO), imobilizado com bota de cobre (IM) e artrite induzida por colágeno bovino tipo II (CIA). A locomoção espontânea e o peso dos animais foram avaliados semanalmente. As articulações tíbio-társicas e os músculos gastrocnêmicos foram processados e corados com hematoxilina-eosina (HE). Imunoblot foi realizado para quantificar MuRF- 1, miogenina e anti-LC3. O nível de significância foi considerado quando p<0,05. A análise histológica das articulações confirmou a severidade da doença. Na locomoção espontânea houve uma diferença significativa na distância, velocidade, número de vezes em pé e número de descanso com redução no grupo CIA, quando comparado ao grupo controle, de 90%, 90%, 75% e aumento de 70%, respectivamente. O peso corporal total, o peso do músculo gastrocnêmio, e o peso relativo do músculo reduziram 20%, 30% e 20% nos animais CIA, quando comparado ao grupo controle. A análise histopatológica identificou no músculo de CIA: atrofia de fibras perifasciculares, infiltrado inflamatório, fibras atróficas do tipo 2 e edema. A área seccional da miofibra estava reduzida em torno de 30% no grupo CIA e 60% no IM. Na quantificação proteína demonstrou aumento da expressão em 70% das proteínas MuRF-1 e miogenina no grupo CIA quando comparado ao grupo controle, resultado não observado em IM. Na quantificação da proteína LC3 não houve diferença entre os grupos. Esse estudo demonstrou que o desenvolvimento da artrite experimental está associado com perda de peso e da mobilidade, atrofia muscular e degradação muscular nesses animais. Pela primeira vez foi demonstrado que a atrofia muscular na artrite está associada com a própria doença e não com a imobilidade, visto que o grupo IM, apesar de atrofia mais muscular mais marcada, não apresentou ativação das vias de atrofia (MuRF-1 e miogenina) que foram observadas no grupo CIA. / Objective: Although causing great functional impact, the mechanisms of muscle wasting in RA have been poorly studied. The objective of this study is to describe the muscular involvement in an experimental model of arthritis and its pathways and compare with disuse atrophy. Methods: Female Wistar rats were separated in three groups: control (CO), collageninduced arthritis (CIA) and immobilized (IM). Spontaneous locomotion and weight were evaluated weekly. Gastrocnemius muscle was evaluated by histology and immunoblotting to measure LC3, MuRF-1 and myogenin expression. Significance was considered at p<0.05 level. Results: Histological analysis of the joint confirmed the severity of the arthropathy. There was significant difference in spontaneous locomotion (distance, velocity, number of times standing and number of times resting) in CIA group. Animal body weight, gastrocnemius muscle weight and relative muscle weight decreased 20%, 30% and 20% in CIA rats. Inflammatory infiltration, swelling and type 2 fiber atrophy was present in CIA gastrocnemius muscles, with reduced cross-sectional area by 30%, and 60% in IM. Imunoblotting analysis demonstrated increased expression of myogenin and MuRF-1 in CIA muscles by about 70%, while in IM remained similar to control. Conclusions: This study demonstrated that the development of experimental arthritis is associated to decreased mobility, weight loss, muscle atrophy, increased expression of markers of muscle proteolysis and regeneration. For the first time it is demonstrated that muscle atrophy in arthritis is associated with the disease itself, and not simply due to decreased mobility, since immobilized group presented no activation of the same atrophy pathways.

Made available in DSpace on 2015-01-26T13:21:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-02-14Bitstream added on 2015-01-26T13:30:41Z : No. of bitstreams: 1 000798797.pdf: 1409139 bytes, checksum: 9f2782f12e848191c77bc64070ca1209 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A insuficiência cardíaca caracteriza-se por redução da tolerância aos esforços físicos com ocorrência precoce de fadiga e dispneia. Além de disfunção cardíaca e pulmonar, anormalidades intrínsecas da musculatura esquelética têm sido responsabilizadas pela redução da capacidade física. Uma das alterações mais comumente encontrada é a atrofia de músculos esqueléticos. A via miostatina/folistatina tem importante papel na manutenção do trofismo muscular, havendo correlação negativa entre a miostatina e a massa muscular. No miocárdio, a expressão da miostatina aumenta durante sobrecarga hemodinâmica crônica e pode contribuir para a redução da massa muscular periférica. O exercício físico tem papel importante no tratamento da insuficiência cardíaca. Entretanto, ainda não são completamente conhecidos os mecanismos pelos quais o exercício modula a capacidade funcional na insuficiência cardíaca. Neste trabalho, testamos a hipótese que ratos espontaneamente hipertensos (SHR) com insuficiência cardíaca apresentam alteração na via miostatina/folistatina em músculos esqueléticos e cardíaco, e que esta pode ser modulada pelo treinamento físico prolongado. Os objetivos deste estudo foram: 1) avaliar se atrofia da musculatura esquelética de SHR com insuficiência cardíaca está associada a alteração na via de sinalização intracelular miostatina/folistatina; 2) determinar se o treinamento físico aeróbio prolongado atenua o processo de atrofia e se modula a expressão das proteínas miostatina/folistatina nos músculos esqueléticos sóleo e gastrocnêmio; e 3) avaliar a via miostatina/folistatina no miocárdio e determinar se o treinamento atenua a remodelação cardíaca e possíveis alterações desta via. Métodos: Ratos machos normotensos Wistar-Kyoto (WKY) e SHR com 16 meses de idade foram divididos em quatro grupos: 1) controle (WKY-Sed, n=20); 2) controle exercitado (WKY-Ex, n=20); 3) ... / Heart failure is characterized by a reduced tolerance to physical activity with early development of fatigue and dyspnea. Besides cardiac and pulmonary dysfunction, skeletal muscle abnormalities can also be involved in the reduced physical capacity. Atrophy is a commonly found skeletal muscle alteration. Myostatin/follistatin pathway has an important role in skeletal muscle mass maintenance with myostatin being negatively correlated with muscle mass. In myocardium, myostatin levels increase during chronic overload and can contribute to the decreased peripheral muscle mass. Physical exercise has an important role in heart failure treatment. However, mechanisms involved in exercise-induced improvement of physical capacity are not completely understood. In this study, we hypothesized that spontaneously hypertensive rats (SHR) with heart failure present myostatin/follistatin pathway change in skeletal and cardiac muscle, which can be modulated by prolonged physical training. The aims of this study are: 1) to evaluate whether skeletal muscle atrophy is associated with changes in the myostatin/follistatin intracelular pathway in SHR with heart failure; 2) to determine whether aerobic physical training attenuates muscle atrophy and/or modulates mostatin/follistatin expression in soleus and gastrocnemius muscles; e 3) to evaluate myocardial myostatin/follistatin levels and to determine whether training attenuates cardiac remodeling and possible achanges in the myostatin/follistatin pathway. Methods: Male sixteen-month-old normotensive Wistar-Kyoto (WKY) rats and SHR were assigned to four groups: 1) control (WKYSed, n=20); 2) exercised control (WKY-Ex, n=20); 3) heart failure (SHR-Sed, n=25); and 4) exercised heart failure (SHR-Ex, n=25). Exercised groups were subjected to a treadmill exercise protocol, five days a week, for four months. Transthoracic echocardiogram was performed before and after ... / FAPESP: 09/54857-4

Orientador: Marina Politi Okoshi / Banca: Silvia Assis de Oliveira Junior / Banca: Luis Cuadrado Martin / Banca: Bertha Fulan Pelegato / Banca: Eros Antonio de Almeida / Resumo: A insuficiência cardíaca caracteriza-se por redução da tolerância aos esforços físicos com ocorrência precoce de fadiga e dispneia. Além de disfunção cardíaca e pulmonar, anormalidades intrínsecas da musculatura esquelética têm sido responsabilizadas pela redução da capacidade física. Uma das alterações mais comumente encontrada é a atrofia de músculos esqueléticos. A via miostatina/folistatina tem importante papel na manutenção do trofismo muscular, havendo correlação negativa entre a miostatina e a massa muscular. No miocárdio, a expressão da miostatina aumenta durante sobrecarga hemodinâmica crônica e pode contribuir para a redução da massa muscular periférica. O exercício físico tem papel importante no tratamento da insuficiência cardíaca. Entretanto, ainda não são completamente conhecidos os mecanismos pelos quais o exercício modula a capacidade funcional na insuficiência cardíaca. Neste trabalho, testamos a hipótese que ratos espontaneamente hipertensos (SHR) com insuficiência cardíaca apresentam alteração na via miostatina/folistatina em músculos esqueléticos e cardíaco, e que esta pode ser modulada pelo treinamento físico prolongado. Os objetivos deste estudo foram: 1) avaliar se atrofia da musculatura esquelética de SHR com insuficiência cardíaca está associada a alteração na via de sinalização intracelular miostatina/folistatina; 2) determinar se o treinamento físico aeróbio prolongado atenua o processo de atrofia e se modula a expressão das proteínas miostatina/folistatina nos músculos esqueléticos sóleo e gastrocnêmio; e 3) avaliar a via miostatina/folistatina no miocárdio e determinar se o treinamento atenua a remodelação cardíaca e possíveis alterações desta via. Métodos: Ratos machos normotensos Wistar-Kyoto (WKY) e SHR com 16 meses de idade foram divididos em quatro grupos: 1) controle (WKY-Sed, n=20); 2) controle exercitado (WKY-Ex, n=20); 3) ... / Abstract: Heart failure is characterized by a reduced tolerance to physical activity with early development of fatigue and dyspnea. Besides cardiac and pulmonary dysfunction, skeletal muscle abnormalities can also be involved in the reduced physical capacity. Atrophy is a commonly found skeletal muscle alteration. Myostatin/follistatin pathway has an important role in skeletal muscle mass maintenance with myostatin being negatively correlated with muscle mass. In myocardium, myostatin levels increase during chronic overload and can contribute to the decreased peripheral muscle mass. Physical exercise has an important role in heart failure treatment. However, mechanisms involved in exercise-induced improvement of physical capacity are not completely understood. In this study, we hypothesized that spontaneously hypertensive rats (SHR) with heart failure present myostatin/follistatin pathway change in skeletal and cardiac muscle, which can be modulated by prolonged physical training. The aims of this study are: 1) to evaluate whether skeletal muscle atrophy is associated with changes in the myostatin/follistatin intracelular pathway in SHR with heart failure; 2) to determine whether aerobic physical training attenuates muscle atrophy and/or modulates mostatin/follistatin expression in soleus and gastrocnemius muscles; e 3) to evaluate myocardial myostatin/follistatin levels and to determine whether training attenuates cardiac remodeling and possible achanges in the myostatin/follistatin pathway. Methods: Male sixteen-month-old normotensive Wistar-Kyoto (WKY) rats and SHR were assigned to four groups: 1) control (WKYSed, n=20); 2) exercised control (WKY-Ex, n=20); 3) heart failure (SHR-Sed, n=25); and 4) exercised heart failure (SHR-Ex, n=25). Exercised groups were subjected to a treadmill exercise protocol, five days a week, for four months. Transthoracic echocardiogram was performed before and after ... / Mestre

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:23:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6281.pdf: 1196634 bytes, checksum: 422ee8c02db41898a26d5fca8418a486 (MD5) Previous issue date: 2014-03-27 / Financiadora de Estudos e Projetos / Dexamethasone is widely used in clinical use due to its potent anti-allergic and antiinflammatory effects, but it has been shown that its chronic use can induce several side effects such as hyperglycemia, hypertension, hypercholesterolemia and muscle atrophy. Muscle atrophy occurs by an imbalance between catabolic and anabolic protein levels. Among catabolic proteins, FOXO3a, MuRF-1 and Atrogin-1 are directly related to muscle atrophy induced by dexamethasone. Furthermore, it is known that some inflammatory proteins (TNF-&#945; and IL-6) also participate in reduction of muscle weight. We have shown that aerobic exercise attenuates some of the side effects of dexamethasone, but nothing is known about interval training (IT) performed before and concomitant dexamethasone treatment. This study investigated if interval training is effective in attenuating muscle atrophy induced by dexamethasone and if the proteins FOXO3a, MuRF-1, Atrogina-1, TNF-&#945;and IL-6 are involved in this response. Rats were distributed into 4 groups: sedentary control (SC), sedentary + Dexa (SD), trained control (TC), and trained + Dexa (TD), and underwent an interval training period (50% and 80% of maximal capacity, 2 and 1 min, respectively, 1h/day, 5 days / week, 70 days) or remained sedentary. Dexamethasone was administered during the last 10 days (0.5mg/kg per day i.p.). The rats were weighed weekly during training and daily during the treatment. The tibialis anterior (TA), soleus (SOL) and flexor hallucis longus (FHL) were collected, weighed and stored for analysis of TNF-&#945;, IL-6, FOXO3a, MuRF-1 and Atrogin-1protein levels using electrophoresis method, Western Blotting. Administration of dexamethasone resulted in a significant decrease in body weight (-17%) followed by reduction in TA (-22%) and FHL (-19%) muscles weight. This reduction in muscle weight involved a significant increase in MuRF-1 protein levels in TA (+27%) and FHL (+18%) muscles, although TNF-&#945; (-37%FHL and -15% SOL) and IL-6 (-26% TA, - 24% FHL and -18% SOL) protein levels were reduced. Interval training was effective in blocking the increase of MuRF-1protein level in TA and FHL muscles, moreover interval training significantly reduced FOXO3a production level in TA muscle, in both groups, TC (-27%) and TD (-32%).This response was followed by an attenuation of TA muscle mass after training. Chronic treatment with dexamethasone, as well as training, did not change Atrogin-1protein level. The results of the present study allow us to conclude that MuRF-1 seems to be involved in TA and FHL muscle atrophy induced by dexamethasone treatment, independent of inflammatory proteins signaling. On the other side, interval training determined TA muscle atrophy attenuation by decreasing MuRF-1 and FOXO3a without changes in TNF-&#945; e IL-6 protein levels. / A dexametasona é amplamente utilizada no uso clínico, devido ao seu potente efeito antialérgico e anti-inflamátorio, entretanto o uso crônico pode induzir diversos efeitos deletérios, tais como hiperglicemia, hipertensão, hipercolesterolemia e atrofia muscular. A atrofia muscular se dá por um desbalanço entre proteínas catabólicas e anabólicas. Dentre as proteínas catabólicas, a FOXO3a, MuRF-1 e Atrogina-1 estão diretamente relacionadas com a atrofia muscular induzida pela dexametasona. Além disso, já se sabe que algumas proteínas inflamatórias (TNF-&#945; e IL-6) também participam na redução de peso muscular. Demonstramos recentemente que o exercício físico aeróbio atenua alguns dos efeitos deletérios da dexametasona, mas nada se sabe sobre os benefícios do exercício físico intervalado (TI) realizado antes e concomitantemente ao tratamento com a dexametasona. Portanto o objetivo deste trabalho foi investigar se o treinamento intervalado seria efetivo em prevenir a atrofia muscular induzida pela dexametasona (0,5mg/kg por 10 dias) e se as proteinas FOXO3a, MuRF-1, Atrogina-1, TNF-&#945; e IL-6 estão envolvidas nesta resposta. Foram utilizados 56 ratos Wistar, separados em 4 grupos: sedentário controle (SC), sedentário tratado com dexametasona (SD), treinado controle (TC) e treinado tratado com dexametasona (TD). Após adaptação na esteira, os animais foram submetidos ao protocolo de TI (50% e 80% da capacidade máxima, 2 e 1 minutos, respectivamente, 1h / dia, 8 semanas, 5 dias / semana) ou mantidos como sedentários. O peso corporal (PC) foi verificado semanalmente durante o treinamento e diariamente durante o tratamento. Os músculos tibial anterior (TA), sóleo (SOL) e flexor longo do hálux (FHL) foram coletados, pesados e armazenados para análises de produção proteica de TNF-&#945;, IL-6, FOXO3a, MuRF-1 e Atrogina-1 utilizando o método de eletroforese. O TI aumentou a capacidade física máxima dos animais treinados. A administração da dexametasona determinou diminuição significativa de PC (-17%) acompanhado de redução do peso muscular do TA (-22%) e FHL (-19%). Esta redução de peso muscular envolveu a proteína MuRF-1, que aumentou no TA (+27%) e FHL (+18%), embora tenha ocorrido diminuição significativa da produção proteica de TNF-&#945; (-37% FHL e -15% SOL) e IL-6 (-26% TA, -24% FHL e -18% SOL) no grupo SD. O TI foi efetivo em bloquear o aumento de MuRF-1 nos músculos TA e FHL, ademais diminuiu significativamente a produção proteica de FOXO3a no músculo TA, tanto para o grupo TC (-27%) como TD (-32%), resposta acompanhada de atenuação da redução de peso muscular no TA, mas não no FHL (TD, -15%). O tratamento crônico com dexametasona, assim como o TI, não determinou alteração na Atrogina-1. Os resultados do presente estudo nos permitem concluir que a MuRF-1 parece estar envolvida na atrofia nos músculos TA e FHL induzida por 10 dias de tratamento com dexametasona, independentemente das alterações das proteínas inflamatórias (TNF-&#945; e IL-6). O TI prévio, por sua vez, determinou atenuação da atrofia no TA por promover diminuição significativa na produção proteica de MuRF-1e de FOXO3a, sem alterar a produção proteica de TNF-&#945; e IL-6.

A artrite reumatoide (AR) é uma doença crônica, inflamatória, sistêmica, com manifestações autoimunes articulares e extra-articulares, como fraqueza e atrofia muscular. Apesar de terem profundo impacto funcional, os mecanismos envolvidos nesses processos em músculo esquelético têm sido pouco estudados. O objetivo desse trabalho foi descrever o envolvimento muscular e vias moleculares em um modelo experimental de artrite e em um modelo de atrofia por desuso. Ratas Wistar, 8-12 semanas foram separadas em três grupos: controle (CO), imobilizado com bota de cobre (IM) e artrite induzida por colágeno bovino tipo II (CIA). A locomoção espontânea e o peso dos animais foram avaliados semanalmente. As articulações tíbio-társicas e os músculos gastrocnêmicos foram processados e corados com hematoxilina-eosina (HE). Imunoblot foi realizado para quantificar MuRF- 1, miogenina e anti-LC3. O nível de significância foi considerado quando p<0,05. A análise histológica das articulações confirmou a severidade da doença. Na locomoção espontânea houve uma diferença significativa na distância, velocidade, número de vezes em pé e número de descanso com redução no grupo CIA, quando comparado ao grupo controle, de 90%, 90%, 75% e aumento de 70%, respectivamente. O peso corporal total, o peso do músculo gastrocnêmio, e o peso relativo do músculo reduziram 20%, 30% e 20% nos animais CIA, quando comparado ao grupo controle. A análise histopatológica identificou no músculo de CIA: atrofia de fibras perifasciculares, infiltrado inflamatório, fibras atróficas do tipo 2 e edema. A área seccional da miofibra estava reduzida em torno de 30% no grupo CIA e 60% no IM. Na quantificação proteína demonstrou aumento da expressão em 70% das proteínas MuRF-1 e miogenina no grupo CIA quando comparado ao grupo controle, resultado não observado em IM. Na quantificação da proteína LC3 não houve diferença entre os grupos. Esse estudo demonstrou que o desenvolvimento da artrite experimental está associado com perda de peso e da mobilidade, atrofia muscular e degradação muscular nesses animais. Pela primeira vez foi demonstrado que a atrofia muscular na artrite está associada com a própria doença e não com a imobilidade, visto que o grupo IM, apesar de atrofia mais muscular mais marcada, não apresentou ativação das vias de atrofia (MuRF-1 e miogenina) que foram observadas no grupo CIA. / Objective: Although causing great functional impact, the mechanisms of muscle wasting in RA have been poorly studied. The objective of this study is to describe the muscular involvement in an experimental model of arthritis and its pathways and compare with disuse atrophy. Methods: Female Wistar rats were separated in three groups: control (CO), collageninduced arthritis (CIA) and immobilized (IM). Spontaneous locomotion and weight were evaluated weekly. Gastrocnemius muscle was evaluated by histology and immunoblotting to measure LC3, MuRF-1 and myogenin expression. Significance was considered at p<0.05 level. Results: Histological analysis of the joint confirmed the severity of the arthropathy. There was significant difference in spontaneous locomotion (distance, velocity, number of times standing and number of times resting) in CIA group. Animal body weight, gastrocnemius muscle weight and relative muscle weight decreased 20%, 30% and 20% in CIA rats. Inflammatory infiltration, swelling and type 2 fiber atrophy was present in CIA gastrocnemius muscles, with reduced cross-sectional area by 30%, and 60% in IM. Imunoblotting analysis demonstrated increased expression of myogenin and MuRF-1 in CIA muscles by about 70%, while in IM remained similar to control. Conclusions: This study demonstrated that the development of experimental arthritis is associated to decreased mobility, weight loss, muscle atrophy, increased expression of markers of muscle proteolysis and regeneration. For the first time it is demonstrated that muscle atrophy in arthritis is associated with the disease itself, and not simply due to decreased mobility, since immobilized group presented no activation of the same atrophy pathways.