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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.5.2014.tde-04042014-162601
Documento
Autor
Nome completo
Igor Lucas Gomes dos Santos
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2013
Orientador
Banca examinadora
Negrão, Carlos Eduardo (Presidente)
Salemi, Vera Maria Cury
Casarini, Dulce Elena
Moriscot, Anselmo Sigari
Rossoni, Luciana Venturini
Título em português
Angiotensina II e treinamento físico na insuficiência cardíaca: implicações para a miopatia esquelética
Palavras-chave em português
Angiotensina II
Atrofia muscular/patologia
Atrofia muscular/reabilitação
Doenças musculares
Exercício/fisiologia
Insuficiência cardíaca
Ratos Wistar
Sistema renina-angiotensina
Terapia por exercício
Ubiquitina/genética
Resumo em português
INTRODUÇÃO: Capítulo 1. A Insuficiência Cardíaca (IC) é acompanhada de uma hiperativação simpática e do sistema renina-angiotensina (SRA). As ações deletérias do SRA são atribuídas à Angiotensina II (AngII), mas a Angiotensina-(1- 7) (Ang-(1-7)), um metabólito da AngII, demonstra efeitos cardiovasculares benéficos, contrários aos da AngII. O conceito tradicional é de que as concentrações sistêmicas mediam as respostas do SRA, mas evidências emergem acerca da importância funcional do SRA local. Nesse estudo, estudou-se o SRA circulante e muscular esquelético na IC, testando-se a hipótese de que as alterações seriam diferentes nesses dois territórios, e que o treinamento físico corrigiria essas alterações. Capítulo 2. A IC é uma síndrome sistêmica, onde fatores neuroendócrinos, como a AngII, podem levar a alterações periféricas. Na musculatura esquelética, a hiperatividade do sistema ubiquitina-proteassoma (SUP) é um dos elementos que compõem um quadro de miopatia, aumentando o catabolismo muscular em direção à atrofia, e contribuindo com o agravamento da síndrome. O treinamento físico normaliza o SUP e reduz as concentrações plasmáticas de AngII na IC. Dessa forma, testamos a hipótese de que a redução do SUP mediada pelo treinamento físico na IC depende da queda das concentrações plasmáticas de AngII. MÉTODOS: Capítulo 1. Ratos Wistar, machos, foram induzidos à IC por ligadura da artéria coronária descendente anterior, ou cirurgia fictícia (Sham, SH). Os animais foram divididos em grupos mantidos sedentários, SD (SHSD, n=10 e ICSD, n=12) ou submetidos ao treinamento físico, TR (SHTR, n=10, ICTR, n=12). O treinamento físico foi realizado em esteira, a 60% do consumo máximo de oxigênio, 5 dias por semana durante 8 semanas, quando foram sacrificados para coleta de sangue e músculos (sóleo e plantar). As angiotensinas circulantes e musculares foram dosadas por HPLC. A atividade sérica e muscular da ECA e da ECA2 por fluorimetria. Os receptores AT1 e AT2 foram analisados por expressão gênica (RT-PCR) e proteica (Western Blot), e o receptor Mas por expressão gênica. Capítulo 2. Ratos Wistar, machos, foram induzidos à IC por ligadura da artéria coronária descendente anterior, ou cirurgia fictícia (Sham). Após 4 semanas, os animais Sham (n=10) constituíram um grupo sedentário saudável (SHSD) e os animais com IC (n=30) foram igualmente alocados em 3 grupos: um mantido sedentário (ICSD), um treinado (ICTR) e um treinado com as concentrações plasmáticas de AngII nos mesmos níveis dos animais do grupo ICSD (ICTRAII), mantidas através de minipump osmótica. O treinamento físico foi realizado em esteira, a 60% do consumo máximo de oxigênio, 5 dias por semana durante 8 semanas, quando foram sacrificados para coleta de sangue e músculos (sóleo e plantar). As angiotensinas circulantes e musculares foram dosadas por HPLC. A expressão gênica das enzimas ligases E3?, MuRF e Atrogin foi realizada por RT-PCR. O receptor AT1, as proteínas ubiquitinadas e as proteínas carboniladas (Oxyblot) foram quantificadas por Western Blot. A atividade da porção 26S do proteassoma foi determinada por fluorimetria. RESULTADOS: Capítulo 1. Na circulação, a atividade da ECA2 estava reduzida na IC, e o treinamento físico reduziu a atividade da ECA e restaurou a atividade da ECA2 esses animais. A concentração de AngII reduziu nos grupos treinados, e a razão Ang-(1-7)/AngII aumentou no grupo ICTR. Nos músculos, não houve alteração em relação à atividade ou expressão proteica da ECA ou da ECA2, mas a concentração de AngII estava aumentada com a IC, e normalizou com o treinamento físico. A concentração de Ang-(1-7) aumentou no músculo plantar do grupo ICTR, e a razão Ang-(1-7)/AngII apresentou forte tendência de aumento no músculo sóleo dos animais treinados. No músculo sóleo, o AT1 estava aumentado nos animais com IC, e o treinamento físico normalizou a expressão gênica e proteica desse receptor, e também aumentou a expressão gênica do receptor Mas nos grupos treinados. No músculo plantar, normalizou a expressão gênica do receptor Mas, sem alterar o AT1. Não foram encontradas diferenças significativas na expressão do receptor AT2 nos músculos estudados. Capítulo 2. O treinamento físico promoveu uma melhora da capacidade de exercício em ambos os grupos treinados. A AngII aumentou nos músculos dos animais com IC, e o treinamento físico normalizou esses valores. Na circulação, como se esperava, a AngII diminuiu apenas no grupo ICTR. A expressão do receptor AT1 aumentou no músculo sóleo com a IC e normalizou com o treinamento físico, sem diferenças entre grupos no músculo plantar. Em relação à expressão gênica das E3 ligases e na quantidade de proteínas ubiquitinadas e carboniladas, não houve diferenças entre os grupos no músculo sóleo. Já no músculo plantar, a expressão do atrogin estava aumentada nos animais com IC, e o treinamento físico reduziu a expressão tanto da atrogin quanto da E3? e da MuRF. Essa melhora foi prejudicada com a infusão de AngII. Refletindo esse cenário, a quantidade de proteínas ubiquitinadas e carboniladas estavam aumentadas na IC e reduziram com o treinamento físico, e a infusão de AngII atenuou a redução das proteínas ubiquitinadas e aboliu a diminuição das oxidadas. A atividade do proteassoma aumentou em ambos os músculos de animais com IC, e o treinamento físico reduziu a atividade nos animais treinados, sendo significativamente menor no grupo ICTRAII. CONCLUSÕES: Capítulo 1. Em modelo de IC crônica, os níveis de AngII estão aumentados na musculatura esquelética, mas não na circulação. O treinamento físico reduz os níveis plasmáticos de AngII na circulação e normaliza nos músculos. Essa redução é acompanhada de um aumento dos níveis de Ang-(1-7) ou da melhora na razão Ang-(1-7)/AngII em ambos os territórios, indicando uma atenuação da hiperativação do SRA na IC com o treinamento físico. Capítulo 2. Em modelo isquêmico de IC crônica em ratos, há uma diferença no perfil do SUP no músculo sóleo e no músculo plantar. O treinamento físico reduz a atividade do SUP e, ao menos no músculo plantar, essa melhora parece ser dependente da redução dos níveis de AngII
Título em inglês
Angiotensin II and exercise training in Heart Failure: implications to skeletal muscle myopathy
Palavras-chave em inglês
Angiotensin II
Exercise therapy
Exercise/physiology
Heart failure
Muscular atrophy/pathology
Muscular atrophy/rehabilitation
Muscular diseases
Rats Wistar
Renin-angiotensin system
Ubiquitin/genetics
Resumo em inglês
INTRODUCTION: Chapter 1. Heart Failure (IC) is a syndrome accompanied by a sympathetic and renin-angiotensin system (RAS) hyperactivity. The deleterious actions of RAS are attributed to Angiotensin II (AngII), but Angiotensin-(1-7) (Ang-(1- 7)), a metabolite of AngII, shows benefic cardiovascular effects opposing to AngII. The traditional concept states that the systemic concentrations are responsible for RAS actions, although increasingly evidence emerge about the functional role of local RAS. The working hypothesis was that the RAS alterations, if any, would be different on this two territories of heart failure rats, and the exercise training should correct this alterations. Chapter 2. Heart failure is a systemic syndrome in which neuroendocrine factors, such as angiotensin II (AngII), can lead to peripheral damage. In skeletal muscle, the hyperactivity of ubiquitin-proteasome system (SUP) is one of the elements composing the myopathy framework, elevating the catabolism toward atrophy, and contributing to the worsening of the syndrome. Exercise training normalizes SUP and reduces plasmatic concentrations of AngII. On this way, we tested the hypothesis that exercise training-mediated SUP deactivation is dependent on plasma falls of AngII. METHODS: Chapter 1. Male Wistar rats underwent left coronary artery ligation or Sham (SH) operation. They were allocated in sedentary, SD (SHSD, n=10 and ICSD, n=12) or trained, TR (SHTR, n=10 and ICTR, n=12) groups. The exercise training consisted in treadmill running, at 60% of maximal oxygen uptake, 5 days per week, during 8 weeks, when they were killed for blood and skeletal muscle (soleus and plantaris) collection. Angiotensin's concentrations were determined by HPLC. ACE and ACE2 activity were accessed in serum and muscles by fluorimetry, and by protein expression (Western Blot) in the muscles. AT1 and AT2 receptors were quantified by protein and gene (RT-PCR) expression, and Mas receptor by gene expression. Chapter 2. Male Wistar rats underwent left coronary artery ligation or Sham operation. After 4 weeks, Sham operated rats (n=10) constituted a healthy, sedentary control group (SHSD), and the heart failure rats (n=30) were equally allocated into 3 groups: sedentary (ICSD), trained (ICTR) and trained with plasma AngII at the same level of sedentary, heart failure rats (ICTRAII), kept by an osmotic minipump. The exercise training consisted in treadmill running, at 55% of maximal oxygen uptake, 5 days per week, during 8 weeks, when they were killed for blood and skeletal muscle (soleus and plantaris) collection. AngII concentrations were determined by HPLC. Gene expression of E3?, MuRF e Atrogin were performed by PR-PCR. AT1 receptor, ubiquitinated and carbonylated (oxyblot) proteins were quantified by Western Blot. Proteasomal 26S activity were determined by fluorimetry. RESULTS: Chapter 1. Heart failure reduced circulating ACE2 activity, and exercise training reduced ACE and normalized ACE2 activity in this rats. AngII concentration reduced in both trained groups, increasing Ang-(1-7)/AngII ratio on ICTR group. The studied skeletal muscles did not change activity or protein expression of ACE and ACE2, although the AngII, which was increased with heart failure, has normalized with exercise training. Absolute Ang-(1-7) concentration increased in plantaris muscle, and a strong tendency of significant increase was shown in soleus muscle of trained rats. Also in the soleus, AT1 receptor raised with heart failure, and the exercise training normalized the gene as well as protein expression of this receptor, also increasing gene expression of Mas receptor of trained groups. In plantaris muscle, exercise normalized Mas receptor in ICTR, without influencing AT1 receptor. No significant changes among groups were found in relation to AT2 receptor of the studied muscles. Chapter 2. Exercise training promoted an improvement of exercise capacity in trained groups. AngII raised in skeletal muscle of rats with heart failure, and exercise training normalized this. Circulating AngII, as expected, reduced only in ICTR group. AT1 receptor expression increased in soleus muscle of heart failure, and normalized after exercise in trained rats, without any difference among groups in plantaris muscle. Regarding E3 ligases gene expression and quantity of ubiquitinated and carbonylated proteins, there were no differences among groups in soleus muscle. Nevertheless, in plantaris muscle, atrogin expression was increased in heart failure rats, and exercise training reduced atrogin, as well as E3alpha and MuRF expression. These improvements were impaired by AngII infusion. Mirroring this scenario, the amount of ubiquitinated and carbonylated proteins increased with heart failure and reduced with exercise training, but AngII infusion lessen the reduction of ubiquitinated proteins and completely blunted the effects of exercise on carbonylated proteins. Proteasome 26S activity was increased in both muscles of heart failure rats, and exercise avoided this increase in trained rats, being significantly reduced in ICTRAII. CONCLUSIONS: Chapter 1. In a model of chronic heart failure rats, AngII levels are increased in skeletal muscle, but not in the circulation. The exercise training reduces plasma and normalizes skeletal muscle concentration of AngII. This reduction is accompanied by an increase Ang-(1-7) levels, or improvements of Ang-(1-7)/AngII ratio in both systemic and local territories, indicating an attenuation of RAS hyperactivity with exercise training in heart failure rats. Chapter 2. In a model of chronic heart failure rats, there is a difference on SUP activation profile in soleus and plantaris muscle. Exercise training reduces SUP activity and, in plantaris muscle, this amelioration seems to be, at least in part, dependent of a reduction in AngII levels
 
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Data de Publicação
2014-04-07
 
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