As respostas adaptativas a ambientes de baixa temperatura envolvem diversas alterações endócrinas, metabólicas, cardiovasculares e comportamentais. Estudos anteriores de nosso laboratório mostraram que a exposição ao frio, durante 24h, inibe a síntese de proteínas em músculos esqueléticos de ratos. No entanto, os mecanismos moleculares subjacentes a essas respostas e as possíveis diferenças dependentes do tipo de fibra muscular não são bem conhecidos. Portanto, o presente trabalho teve como objetivo investigar o papel dos glicocorticoides na regulação da síntese proteica e autofagia, assim como nas vias de sinalizações relacionadas em diferentes tipos de músculos esqueléticos de camundongos expostos ao estresse térmico agudo. Para isso, camundongos machos C57/Bl6 (8-12 semanas) foram submetidos à adrenalectomia (ADX) ou à cirurgia fictícia (Sham) e expostos ao frio (4°C) ou temperatura ambiente (24°C), por 3 h (CEUA 211/2016). Após a eutanásia, o sangue foi coletado e os músculos esqueléticos EDL (glicolítico), soleus (oxidativo) e gastrocnêmio (misto) removidos. Em seguida, procedeu-se avaliações hormonais, bioquímicas e moleculares. Todos os valores foram expressos como média ± SEM (n=6-8) e a análise de variância (ANOVA) foi usada como teste estatístico (p<0,05). O estresse térmico aumentou a secreção plasmática de corticosterona (~2x), reduziu a síntese de proteínas (~50%), avaliada por métodos in vitro e in vivo, e aumentou a expressão gênica (~10x) e o conteúdo (~8x) de Redd1 (Regulated in Development and DNA Damage Responses 1), um potente inibidor da sinalização da via mTOR, exclusivamente em músculos EDL . Todos esses efeitos induzidos pelo frio foram abolidos em animais do grupo ADX. Além disso, a exposição ao frio reduziu o estado de fosforilação de proteínas alvos da mTOR, a p-S6 (~75%), em ambos os músculos EDL e soleus, e p-4E BP1 (~40%), apenas no soleus. Em EDL, o frio também reduziu a fosforilação de AktThr308 no grupo Sham, mas não no grupo ADX. O tratamento com rapamicina (inibidor da mTORC1) preveniu completamente o efeito supressor da ADX na inibição da síntese proteica induzida pelo frio. Em paralelo, o RNAm da lc3b, um gene autofágico, aumentou (~3x) nos músculos dos animais expostos ao frio, mas esse efeito não foi observado no grupo ADX. Para a avaliação do fluxo autofágico, os animais foram tratados com colchicina e se verificou que o estresse térmico aumentou o conteúdo muscular de LC3II, sendo este efeito completamente abolido pela adrenalectomia. O conjunto desses dados sugere que a corticosterona secretada pela adrenal, em condições de exposição aguda (3h) a baixas temperaturas, ativa Redd1 e leva à inibição da via Akt/mTOR com consequente redução da síntese proteica de músculos glicolíticos e aumento da autofagia.

Adaptive responses to low-temperature environments involve various endocrine, metabolic, cardiovascular, and behavioral changes. Previous studies from our laboratory have shown that exposure to cold for 24 hours inhibits protein synthesis in rat skeletal muscles. However, the underlying molecular mechanisms of these responses and the possible fiber type-dependent differences are not well known. Therefore, the present study aimed to investigate the role of glucocorticoids in regulating protein synthesis and autophagy, as well as related signaling pathways in different types of skeletal muscles of mice exposed to acute thermal stress. For this purpose, male C57/Bl6 mice (8-12 weeks) were subjected to adrenalectomy (ADX) or sham surgery (SHAM) and exposed to cold (4°C) or room temperature (24°C) for 3 hours (CEUA 211/2016). After euthanasia, blood was collected, and skeletal muscles EDL (glycolytic), soleus (oxidative), and gastrocnemius (mixed) were removed, followed by hormonal, biochemical, and molecular evaluations. All values were expressed as mean ± SEM (n=6-8), and analysis of variance (ANOVA) was used as a statistical test (p<0.05). Thermal stress increased plasma corticosterone secretion (~2x), reduced protein synthesis (~50%), evaluated by in vitro and in vivo methods, and increased gene expression (~10x) and content (~8x) of Redd1 (Regulated in Development and DNA Damage Responses 1), a potent inhibitor of the mTOR signaling pathway, exclusively in EDL muscles. All these cold-induced effects were abolished in ADX animals. In addition, cold exposure reduced the phosphorylation state of mTOR target proteins, p-S6 (~75%) in both EDL and soleus muscles, and p-4E BP1 (~40%) only in soleus. In EDL, cold also reduced AktThr308 phosphorylation in the sham group but not in the ADX group. Treatment with rapamycin (mTORC1 inhibitor) completely prevented the suppressive effect of ADX on cold-induced protein synthesis inhibition. In parallel, lc3b mRNA, an autophagic gene, increased (~3x) in the muscles of animals exposed to cold, but this effect was not observed in the ADX group. For the evaluation of autophagic flux, animals were treated with colchicine, and it was found that thermal stress increased the muscle content of LC3II, which ADX completely abolished. Taken together, these data suggest that corticosterone secreted by the adrenal gland under conditions of acute exposure (3h) to low temperatures activates Redd1 and leads to inhibition of the Akt/mTOR pathway, resulting in reduced protein synthesis in glycolytic muscles and increased autophagy.