Orientador: Maeli Dal Pai

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia

Resumo: A insuficiência cardíaca (IC) caracteriza-se por reduzida tolerância ao exercício físico devido à ocorrência precoce de fadiga e dispnéia. Esses sintomas ocorrem, em parte, devido à atrofia e mudanças no fenótipo do músculo esquelético. O treinamento físico aeróbico é considerado uma conduta...

Resumo: A insuficiência cardíaca (IC) caracteriza-se por reduzida tolerância ao exercício físico devido à ocorrência precoce de fadiga e dispnéia. Esses sintomas ocorrem, em parte, devido à atrofia e mudanças no fenótipo do músculo esquelético. O treinamento físico aeróbico é considerado uma conduta proposta e aceita para minimizar as alterações musculares na IC. Assim, entender os mecanismos moleculares envolvidos nas alterações dos músculos cardíaco e esquelético nessa doença pode ser favorável para a elaboração de intervenções terapêuticas e para o direcionamento de programas de treinamento específicos. O objetivo deste trabalho foi investigar a estrutura, função e componentes moleculares do coração, além da expressão gênica e proteica dos agentes que mediam as vias atrófica e hipertrófica no músculo esquelético de ratos com IC submetidos ao treinamento aeróbico. Foram utilizados ratos Wistar machos (90 a 100g) com três a quatro semanas de idade para a indução da IC através de estenose aórtica (EAo) supravalvar. Após 18 semanas da cirurgia de EAo, quando os animais apresentavam disfunção cardíaca, diagnosticada por ecocardiograma, foram aleatoriamente divididos para realizarem 10 semanas (5 dias/semana) de treinamento físico aeróbico (AS-ET) ou não (AS-UN). A velocidade de treinamento foi relativa ao limiar de lactato, obtido em teste progressivo. Assim, após 28 semanas os três grupos foram submetidos à outra análise ecocardiográfica e então os animais foram pesados e mortos. O coração foi removido e o ventrículo separado do átrio para investigação da fibrose e quantificação gênica. Os músculos sóleo e plantar foram coletados e para análise morfométrica, bioquímica, proteica e gênica das fibras musculares. A avaliação da expressão gênica e proteica dos componentes foi realizada por PCR em tempo real (RT-qPCR), e por Western blotting, respectivamente. O soro sanguíneo foi utilizado para análise dos níveis de IGF-1 e TNF-? pelo método de ELISA. Ao final do experimento, o grupo AS-UN que demonstrou sinais de IC, apresentou sinais de fibrose e aumento de componentes relacionados com a degradação do músculo cardíaco. Os músculos sóleo e plantar apresentaram atrofia em conjunto com um aumento na expressão de fatores catabólicos, como TNF-?, NF?B, MAFbx, MuRF1, FoxO1, e miostatina. No entanto, no grupo submetido ao treinamento aeróbico (AS-ET), a deterioração da estrutura e função cardíaca foi prevenida em associação com a atenuação da perda de músculo esquelético e diminuição dos promotores de atrofia. Interessantemente, as alterações na expressão dos fatores anabólicos não foram observadas. Contudo, no músculo plantar foram mantidos níveis elevados de PGC1? pelo treinamento físico. Assim, o treinamento físico realizado durante a transição entre hipertrofia cardíaca e IC teve a capacidade tanto de atenuar o prejuízo da estrutura e função cardíaca quanto prevenir a atrofia do músculo esquelético; fato que não ocorreu por um aumento dos fatores anabólicos, mas sim através da atividade anti-catabólica, possivelmente causada por ação de PGC1?. Estes achados indicam o potencial terapêutico do treinamento aeróbico em bloquear a atrofia muscular induzida pela IC através da atenuação do aumento do estado catabólico

Abstract: Heart failure (HF) is associated with exercise intolerance due to early fatigue and dyspnea. These symptoms are related to atrophy and changes in the skeletal muscle phenotype. Aerobic exercise training is proposed and accepted to minimize muscle abnormalities in HF. Thus, elucidate the...

Abstract: Heart failure (HF) is associated with exercise intolerance due to early fatigue and dyspnea. These symptoms are related to atrophy and changes in the skeletal muscle phenotype. Aerobic exercise training is proposed and accepted to minimize muscle abnormalities in HF. Thus, elucidate the molecular mechanisms related to cardiac and skeletal muscle alterations in this disease may help in designing therapeutic interventions and for targeting specific training programs. The aim of if the aerobic training performed during the transition from cardiac hypertrophy to HF would alter the cardiac structure, function and molecular expression, in addition to gene and protein levels of components that mediate atrophic and hypertrophic pathways in skeletal muscle of rats with HF submitted to aerobic training. Three- to four-week-old male Wistar rats weighing 90¿100 g were submitted to aortic stenosis surgery. A total of 8 age-matched control animals underwent left thoracotomy without clip placement (Sham group). At 18 weeks after surgery, when the aortic stenosis animals (AS) presented ventricular dysfunction as measured by echocardiography, the AS animals were redistributed into 2 groups: aortic stenosis untrained (AS-UN, n = 8), in which the group of AS rats remained untrained over a 10-week period, and aortic stenosis exercise training (AS-ET, n = 8), in which the AS rats that were subjected to 10 weeks of aerobic ET. After 28 weeks, all 3 groups underwent another echocardiogram and were then euthanized. The heart was removed, and the atria and ventricles were separated to fibrosis and gene expression analysis. The soleus and plantaris muscles were harvested to subsequent analysis of muscle fibers morphometry, bichemistry, protein and gene. The evaluation of gene expression and protein levels was performed by real-time PCR (RT-qPCR) and Western blotting, respectively. The serum was used for analysis of IGF-1 and TNF-? by ELISA. At the end of the experiment, At 28 weeks, the AS-UN group presented HF signs in conjunction with soleus and plantaris muscle atrophy and an increase in the expression of TNF-?, NF?B, MAFbx, MuRF1, FoxO1, and myostatin catabolic factors. However, in the AS-ET group, the deterioration of cardiac function was prevented in association with a prevention of muscle wasting and a decrease in atrophy promoters. Interestingly, changes in anabolic factor expression (IGF-I, AKT, and mTOR) were not observed. Nevertheless, in the plantaris muscle, high PGC1? levels were maintained by ET. Thus, the ability of aerobic training performed during the transition from cardiac hypertrophy to HF to attenuate cardiac function was accompanied by a prevention of skeletal muscle atrophy that did not occur via an increase in anabolic factors but through anti-catabolic activity, presumably caused by PGC1? action. These findings indicate the therapeutic potential of aerobic training to block HF-induced muscle atrophy by counteracting the increased catabolic state