Efeito do treinamento resistido sobre a sensibilidade à insulina, músculo esquelético e tecido ósseo em ratos pinealectomizados / Effect of resistance training on sensitivity to insulin, skeletal muscle and bone tissue in pinealectomized rats

RESUMO

Produzida pela glândula pineal exclusivamente em período noturno e na escuridão, a melatonina apresenta papel fundamental na sincronização dos ritmos circadianos com o ciclo claro-escuro do meio ambiente. A exposição à luz suprime a síntese e secreção de melatonina pela glândula pineal, podendo prejudicar a ação insulínica em células do músculo esquelético. O transporte ineficiente de glicose no músculo esquelético pode promover atrofia, geralmente acompanhada por perda de massa óssea. Resistência à insulina, atrofia muscular esquelética e perda de massa óssea são efeitos patológicos que podem ser prevenidos ou atenuados pela prática regular de exercícios físicos. O objetivo do presente estudo foi avaliar o efeito do exercício resistido (ER) sobre a sensibilidade à insulina e manutenção da musculatura esquelética e tecido ósseo em ratos pinealectomizados. 40 ratos Wistar machos foram distribuídos, aleatória e igualmente, em 4 grupos 1) controle (CNS); 2) exercitado (CNEX); 3) pinealectomizado (PNX) e 4) pinealectomizado exercitado (PNXEX). O ER foi realizado em escada, durante 8 semanas, 3 sessões semanais (em dias não consecutivos), 9 repetições por sessão e intervalo de tempo de 2 minutos entre as repetições. O teste de força máxima foi realizado a cada 2 semanas e a intensidade selecionada foi 60% de 1 repetição máxima (1RM). Após o período de treinamento, os animais foram submetidos ao teste de tolerância à insulina. Após o sacrifício, amostras de sangue foram coletadas para fosforilação da glicemia e insulinemia. A partir destes valores, a resistência à insulina foi calculada pelo índice HOMA-IR. O cálculo da área de secção transversa do extensor digitorum longus (EDL) foi realizado a partir da análise histológica, utilizando o software IMAGEJ. Também foram avaliadas a expressão gênica e fosforilação de proteínas presentes nas vias de manutenção do músculo esquelético GLUT4, TNF-α, atrogin-1, MuRF1, IGF-1, Akt1, miostatina e SMAD2/3. O cálculo da área do trabeculado ósseo esponjoso inferiormente à linha epifisial da tíbia foi realizado a partir da análise histológica em cortes longitudinais, utilizando o software IMAGEJ. Os parâmetros morfológicos do tecido ósseo foram avaliados por micro-CT; a análise mineral óssea foi avaliada pelo Dual-energy X-ray absorptiometry ­ DEXA e análise mecânica foi avaliada pelo teste de três pontos. As análises estatísticas foram realizadas por análise de variância com 2 fatores - ANOVA two way, seguida pelo teste de Bonferroni, ao nível de significância de 5%. A pinealectomia promoveu resistência à insulina e aumento na expressão de TNF-α em animais PNX. A prática de exercícios resistidos atuou na prevenção da resistência à insulina pelo aumento na expressão de GLUT4 em animais PNXEX. A pinealectomia também promoveu atrofia muscular esquelética nos grupos PNX e PNXEX. A prática de exercícios resistidos, realizada pelo período de tempo, frequência e intensidade selecionados, não foi suficiente para promover hipertrofia muscular no grupo CNEX ou prevenir a atrofia muscular no grupo PNXEX. Os grupos PNX e PNXEX apresentaram aumento da expressão gênica de miostatina e fosforilação proteica de SMAD2/3 em relação aos grupos CNS e CNEX. Não houve diferença na expressão gênica e fosforilação das demais proteínas analisadas entre os grupos estudados. Os resultados sugerem que a atrofia muscular esquelética, observada nos grupos PNX e PNXEX, está relacionada ao aumento na ativação da via da miostatina e, quem sabe, ao aumento de TNF-α em músculo esquelético. O aumento da DMO em animais PNX foi tomado como um mecanismo protetivo do osso. O exercício resistido promoveu melhora da qualidade óssea em animais pinealectomizados ou não. O presente estudo demonstrou que a prática regular de exercícios resistidos (60% de 1 RM) preveniu a resistência à insulina em animais pinealectomizados e melhorou a qualidade óssea em animais com e sem pineal. A partir desses resultados podemos aventar que o exercício físico, em trabalhadores noturnos, pode melhorar a sensibilidade à insulina e auxiliar na manutenção do tecido ósseo(AU)

ABSTRACT

Produced by the pineal gland exclusively at night time and in darkness, melatonin plays a key role in synchronizing circadian rhythms with the light dark cycle of the environment. Exposure to light suppresses the synthesis and secretion of melatonin by the pineal gland, and may impair insulin action in skeletal muscle cells. The inefficient transport of glucose in skeletal muscle can promote atrophy, usually accompanied by loss of bone mass. Insulin resistance, skeletal muscle atrophy and loss of bone mass are pathological effects that can be prevented or attenuated by regular physical exercise. The objective of the present study was to evaluate the effect of resistance exercise on insulin sensitivity and maintenance of skeletal muscle and bone tissue in pinealectomized rats. For this, 40 male Wistar rats were randomly and equally distributed in 4 groups 1) control (CNS); 2) exercised (CNEX); 3) pinealectomized (PNX) and 4) pinealectomized exercised (PNXEX). Resistance training was performed on a ladder for 8 weeks, 3 weekly sessions (on non-consecutive days), 9 repetitions per session and 2 minutes interval between repetitions. The maximal strength test was performed every 2 weeks and the intensity selected was 60% of 1 maximal repetition (1RM). After the training period, the animals were submitted to the insulin tolerance test. After sacrifice, blood samples were collected for quantification of plasma glucose and insulin. From these values, insulin resistance was calculated by the HOMA-IR index. The calculation of the cross-sectional area of the extensor digitorum longus (EDL) was performed from the histological analysis using IMAGEJ software. Gene expression and phosphorylation of proteins present in skeletal muscle maintenance pathways were also evaluated GLUT4, TNF-α, atrogin-1, MuRF1, IGF-1, Akt1, myostatin and SMAD2/3. The area of the spongy bone trabeculae inferior to the epiphyseal line of the tibia was calculated from the histological analysis in longitudinal sections using the IMAGEJ software. The morphological parameters of the bone tissue were evaluated by micro-CT; bone mineral analysis was assessed by Dual-energy X-ray absorptiometry - DEXA and mechanical analysis was assessed by the three-point test. Statistical analyzes were performed by analysis of variance with 2 factors - ANOVA two way, followed by the Bonferroni test, at a significance level of 5%. Pinealectomy promoted insulin resistance and increased TNF-α expression in PNX animals. The practice of resistance exercises was performed in the prevention of insulin resistance by the increase in GLUT4 expression in PNXEX animals. Pinealectomy also promoted skeletal muscle atrophy in the PNX and PNXEX groups. The practice of resistance exercises, performed for the selected period of time, frequency and intensity, was not enough to promote muscle hypertrophy in the CNEX group or to prevent muscle atrophy in the PNXEX group. The PNX and PNXEX groups showed increased myostatin gene expression and protein content of SMAD2/3 in relation to the CNS and CNEX groups. There was no difference in the gene expression and prosphorilation of the other proteins analyzed between the studied groups. The results suggest that skeletal muscle atrophy, observed in the PNX and PNXEX groups, is related to the increased activation of the myostatin pathway, and, perhaps, to the increase of TNF-α in skeletal muscle. The increase in BMD in PNX animals was taken as a protective mechanism of bone. Resistance exercise promoted improvement of bone quality in pinealectomized animals or not. The present study demonstrated that the regular practice of resistance exercises (60% of 1 RM) prevented insulin resistance in pinealectomized animals and improved bone quality in animals with and without pineal. From these results we can point out that physical exercise, in night workers, can improve insulin sensitivity and aid in the maintenance of bone tissue(AU)