Adaptações morfológicas, metabólicas e moleculares da musculatura esquelética de camundongos ao treinamento físico aeróbico em ambiente quente
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFMG |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/1843/68469 https://orcid.org/0009-0009-5536-9140 |
Resumo: | Heat (H; ≥32°C) stress acutely worsens aerobic performance. However, H has emerged as a potential therapy to modulate muscle metabolism inducing aerobic phenotype and it is unknown the effects of training in this condition for long periods (> 4weeks) on muscle fiber type and trophism and intracellular pathways regulating muscle phenotype. To evaluate the morphological, metabolic and molecular adaptations in skeletal muscle induced by long-term endurance training (ET) in H. Adult, male Swiss mice (40g) were divided in: 1) Sedentary (SED) mice kept in the temperate (T) environment (22°C;SED/T), 2) SED kept in H (32°C;SED/H), 3) mice ET in treadmill (1h/day, 5days/week, 8weeks, 60% of maximum speed (Smax)) in T (ET/T), and 4) ET in H (ET/H). All groups performed incremental load tests in T and H before (pre-training) and after 4 and 8 weeks of training. The liver and muscle glycogen content were measured by Anthrone method and mitochondrial activity. Muscle fiber types were determined by analyzing SDH activity and myosin-heavy chain (MyHC) isoforms by immunofluorescence techniques in histological slices. The content and activity of muscle proteins involved in protein synthesis/degradation (Akt/FoxO) and energy metabolism (AMPK-p38/PGC1α) were quantified by western blot (WB). In pre-training period, H impaired performance by reducing (~30%) Smax. After 8weeks, although ET/H exercised at a lower (26%) absolute intensity than ET/T, Smax were similarly increased (~22%) in both ET groups compared with SED/T. The liver glycogen content also increased by ~34% in the ET/T, ET/H and SED/H groups when compared to SED/T. The skeletal muscle SDH activity increased ~9% in both ET groups when compared with SED/T. SED/H group increased (~15%) cross sectional area (CSA) of oxidative fibers with no additional effects of ET. The protein content of slow (type 1) and fast (type 2) MyHC by WB did not change in any condition, but % of type 2A fibers was higher (~16%) in both ET groups than in SED/T group. The protein content of mitochondrial oxidative phosphorylation complexes (OxPhos) as well as mitochondrial membrane (TOM20) and the intracellular regulators of these organelles and oxidative fiber phenotype (i.e., AMPK/CAMKII/p38 - PGC1α and TFEB) were not altered in any group. Molecular analysis revealed that ET/H group reduced the content of FoxO1 (~30%; an inducer of protein degradation and energy metabolism and an inhibitor of angiogenesis). Although exercise in H is performed at a lower absolute intensity, training in both environments similarly improved performance and increased the proportion of type 2A fibers, the activity of the mitochondrial enzyme SDH, and the hepatic content of glycogen. Thus, the similar improvement in physical performance of ET in H and T appears to be due to a change in fiber type to a more oxidative phenotype. In summary, ET in H requires lower intensity to induce fast-to-slow fiber type shift and increase glycogen than ET in T. Furthermore, only ET in H reduce basal levels of FoxO1. |
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Adaptações morfológicas, metabólicas e moleculares da musculatura esquelética de camundongos ao treinamento físico aeróbico em ambiente quentetreinamento físico aeróbicoambiente quentemetabolismo muscularmusculatura esqueléticaExercícios físicos – Aspectos fisiológicosExercícios aeróbicosTemperatura – Efeito fisiológicoHeat (H; ≥32°C) stress acutely worsens aerobic performance. However, H has emerged as a potential therapy to modulate muscle metabolism inducing aerobic phenotype and it is unknown the effects of training in this condition for long periods (> 4weeks) on muscle fiber type and trophism and intracellular pathways regulating muscle phenotype. To evaluate the morphological, metabolic and molecular adaptations in skeletal muscle induced by long-term endurance training (ET) in H. Adult, male Swiss mice (40g) were divided in: 1) Sedentary (SED) mice kept in the temperate (T) environment (22°C;SED/T), 2) SED kept in H (32°C;SED/H), 3) mice ET in treadmill (1h/day, 5days/week, 8weeks, 60% of maximum speed (Smax)) in T (ET/T), and 4) ET in H (ET/H). All groups performed incremental load tests in T and H before (pre-training) and after 4 and 8 weeks of training. The liver and muscle glycogen content were measured by Anthrone method and mitochondrial activity. Muscle fiber types were determined by analyzing SDH activity and myosin-heavy chain (MyHC) isoforms by immunofluorescence techniques in histological slices. The content and activity of muscle proteins involved in protein synthesis/degradation (Akt/FoxO) and energy metabolism (AMPK-p38/PGC1α) were quantified by western blot (WB). In pre-training period, H impaired performance by reducing (~30%) Smax. After 8weeks, although ET/H exercised at a lower (26%) absolute intensity than ET/T, Smax were similarly increased (~22%) in both ET groups compared with SED/T. The liver glycogen content also increased by ~34% in the ET/T, ET/H and SED/H groups when compared to SED/T. The skeletal muscle SDH activity increased ~9% in both ET groups when compared with SED/T. SED/H group increased (~15%) cross sectional area (CSA) of oxidative fibers with no additional effects of ET. The protein content of slow (type 1) and fast (type 2) MyHC by WB did not change in any condition, but % of type 2A fibers was higher (~16%) in both ET groups than in SED/T group. The protein content of mitochondrial oxidative phosphorylation complexes (OxPhos) as well as mitochondrial membrane (TOM20) and the intracellular regulators of these organelles and oxidative fiber phenotype (i.e., AMPK/CAMKII/p38 - PGC1α and TFEB) were not altered in any group. Molecular analysis revealed that ET/H group reduced the content of FoxO1 (~30%; an inducer of protein degradation and energy metabolism and an inhibitor of angiogenesis). Although exercise in H is performed at a lower absolute intensity, training in both environments similarly improved performance and increased the proportion of type 2A fibers, the activity of the mitochondrial enzyme SDH, and the hepatic content of glycogen. Thus, the similar improvement in physical performance of ET in H and T appears to be due to a change in fiber type to a more oxidative phenotype. In summary, ET in H requires lower intensity to induce fast-to-slow fiber type shift and increase glycogen than ET in T. Furthermore, only ET in H reduce basal levels of FoxO1.Apesar do desempenho físico aeróbico ser reduzido na exposição aguda ao ambiente quente (Q), a exposição crônica modula o metabolismo muscular e induz um fenótipo muscular mais oxidativo. Entretanto pouco se sabe sobre a exposição ao estresse térmico quente durante o treinamento físico aeróbico (TFA) de longo prazo (i.e., > 4 semanas) nos diferentes tipos de fibras musculares esqueléticas, em seu metabolismo e nas sinalizações intracelulares mediadoras desses efeitos. Objetivo: Avaliar as adaptações morfológicas, metabólicas e moleculares na musculatura esquelética induzidas pelo TFA de longo prazo em ambiente Q. Camundongos suíços machos e adultos foram divididos em quatro grupos: 1) Sedentários (SED) mantidos em ambiente temperado (T) (22 °C; SED/T), 2) SED mantidos em ambiente (Q; 32 ºC; SED/Q), 3) submetidos ao TFA [1h/dia, 5dias/semana, durante 8 semanas à 60% da velocidade máxima (Vmáx) e 5° de inclinação] em T (TFA/T) e 4) submetidos ao TFA em Q (TFA/Q). Testes incrementais (TCI) na esteira em T e Q foram realizados antes do treinamento e após 4 semanas para a prescrição do TFA de TFA/T e TFA/Q, respectivamente. Após o período de treinamento, os animais foram eutanasiados e amostras de sangue e tecido muscular e hepático foram congeladas e armazenadas. O conteúdo de glicogênio hepático e muscular foi mensurado pelo método de Antrona e a atividade mitocondrial e área de secção transversa (AST) das fibras musculares foi mensurada por meio da técnica histológica de atividade da succinato desidrogenase (SDH). Os tipos de fibras musculares foram determinados pela expressão de miosinas de cadeia pesada (do inglês; myosin heavy chain – MyHC) por meio da técnica histológica de imunofluorescência. O conteúdo e atividade das proteínas musculares envolvidas na síntese/degradação proteica e metabolismo energético mitocondrial foram quantificados por meio de western blot. Com base no TCI pré-TFA, a velocidade de corrida de TFA/Q foi menor (~30%) do que TFA/T. Contudo, ambos os grupos TFA apresentaram melhora semelhante do desempenho físico (e.g., tempo de corrida) após 8 semanas. O conteúdo de glicogênio hepático também aumentou (~34%) de forma semelhante nos grupos TFA/T, TFA/Q e SED/Q quando comparado ao SED/T, sem alteração do glicogênio muscular. A atividade de SDH muscular aumentou (~9%) em ambos os grupos TFA quando comparado ao SED/T, e apenas o grupo SED/Q aumentou a CSA das fibras oxidativas em relação ao grupo SED/T. Apesar do conteúdo de MyHC fast e slow não ter alterado entre os grupos, observamos um aumento no percentual de fibras do tipo 2A nos grupos TFA (~16%) em relação ao grupo SED/T. A análise molecular revelou que o grupo TFA/Q apresentou uma redução no conteúdo das proteínas FoxO1 (~30%; marcador de degradação proteica e metabolismo energético). O conteúdo de proteínas dos complexos da fosforilação oxidativa mitocondrial (OxPhos) bem como da membrana mitocondrial (TOM20) e reguladores da qualidade dessa organela (AMPK/CAMKII/p38 - PGC1α e TFEB) não foram alterados em qualquer condição. Conclusão: A melhora do desempenho físico promovida por TFA em Q parece exigir uma menor intensidade de exercício para promover mudança no tipo de fibra, para um padrão mais oxidativo/lento e aumentar o conteúdo de glicogênio hepático, se comparado ao TFA em Q. Além disso, apenas o TFA em Q reduziu o conteúdo basal de FoxO1.CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas GeraisCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorUniversidade Federal de Minas GeraisBrasilEEFFTO - ESCOLA DE EDUCAÇÃO FISICA, FISIOTERAPIA E TERAPIA OCUPACIONALPrograma de Pós-Graduação em Ciências do EsporteUFMGDawit Albieiro Pinheiro Gonçalveshttp://lattes.cnpq.br/3875576052091053Danusa Dias SoaresLuiz Carlos Carvalho NavegantesGustavo de Oliveira Zanetti2024-05-20T12:09:58Z2024-05-20T12:09:58Z2023-05-15info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/1843/68469https://orcid.org/0009-0009-5536-9140porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMG2024-05-20T12:09:59Zoai:repositorio.ufmg.br:1843/68469Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oairepositorio@ufmg.bropendoar:2024-05-20T12:09:59Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false |
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