New mechanisms by which physical exercise improves insulin resistance in the skeletal muscle

Insulin resistance of skeletal muscle glucose transport is a key-defect for the development of impaired glucose tolerance and type 2 diabetes. However, it is known that both an acute bout of exercise and chronic endurance exercise training can bring beneficial effects on insulin action in insulin-resistant states. However, little is currently known about the molecular effects of acute exercise on muscle insulin signaling in the post-exercise state in insulin-resistant organisms. This review provides new insight into the mechanism through which acute exercise restores insulin sensitivity, highlighting an important role for inflammatory proteins and S-nitrosation in the regulation of insulin signaling proteins in skeletal muscle.O prejuízo no transporte de glicose estimulada por insulina no músculo constitui um defeito crucial para o estabelecimento da intolerância à glicose e do diabetes tipo 2. Por outro lado, é notório o conhecimento de que tanto o exercício aeróbio agudo quanto o crônico podem ter efeitos benéficos na ação da insulina em estados de resistência à insulina. No entanto, pouco se sabe sobre os efeitos moleculares pós-exercício sobre a sinalização da insulina no músculo esquelético. Assim, esta revisãoapresenta novos entendimentos sobre os mecanismos por meio dos quais o exercício agudo restaura a sensibilidade à insulina, com destaque ao importante papel que proteínas inflamatórias e a S-nitrosação possuem sobre a regulação de proteínas da via de sinalização da insulina no músculo esquelético.Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP) Faculdade de Educação Física, modalidade Saúde Departamento de BiociênciasUniversidade Estadual de Campinas Faculdade de Ciências Médicas Departamento de Clínica MédicaUniversidade do Extremo Sul Catarinense Laboratório de Fisiologia e Bioquímica do ExercícioUNIFESP, Faculdade de Educação Física, modalidade Saúde Depto. de BiociênciasSciEL

Melatonin has an ergogenic effect but does not prevent inflammation and damage in exhaustive exercise

It is well documented that exhaustive physical exercise leads to inflammation and skeletal muscle tissue damage. With this in mind, melatonin has been acutely administered before physical exercise; nevertheless, the use of melatonin as an ergogenic agent to prevent tissue inflammation and damage remains uncertain. We evaluated the effects of melatonin on swimming performance, muscle inflammation and damage and several physiological parameters after exhaustive exercise at anaerobic threshold intensity (iLAn) performed during light or dark circadian periods. The iLAn was individually determined and two days later, the animals performed an exhaustive exercise bout at iLAn 30 minutes after melatonin administration. The exercise promoted muscle inflammation and damage, mainly during the dark period and the exogenous melatonin promoted a high ergogenic effect. The expressive ergogenic effect of melatonin leads to longer periods of muscle contraction, which superimposes a possible melatonin protective effect on the tissue damage and inflammation5CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQFUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP305650/2009- 22009/08535-5; 2011/13226-1; 2012/20501-

Efeitos moleculares do exercício físico sobre as vias de sinalização insulínica

O músculo esquelético representa aproximadamente 40% da massa corporal total e exerce papel primordial no metabolismo da glicose (SMITH; MUSCAT, 2005). Este tecido é responsável por aproximadamente 30% do dispêndio de energia, e é um dos principais tecidos responsável pela captação, liberação e estocagem de glicose(NUUTILA et al., 1992). Trabalhos das últimas décadas demonstram claramente que o exercício físico aumenta a captação de glicose pelo (JAMES et al., 1983; ERIKSSON et al., 1998; KENNEDY et al., 1999; LUCIANO et al., 2002). Além disso, recentemente foi demonstrado que a redução de peso corporal associada com o aumento da atividade física em indivíduos com risco aumentado para desenvolver diabetes reduz em 58% a incidência dessa doença (KNOWLER et al., 2002). Assim, atualmente o exercício físico é considerado uma das pedras angulares tanto do tratamento como da prevenção do Diabetes tipo 2. Os mecanismos moleculares envolvidos no aumento da captação de glicose muscular estão sendo intensamente pesquisados. Nesta revisão serão abordados alguns aspectos dessa fascinante área que está se desenvolvendo rapidamente

New mechanisms by which physical exercise improves insulin resistance in the skeletal muscle

Insulin resistance of skeletal muscle glucose transport is a key-defect for the development of impaired glucose tolerance and type 2 diabetes. However, it is known that both an acute bout of exercise and chronic endurance exercise training can bring beneficial effects on insulin action in insulin-resistant states. However, little is currently known about the molecular effects of acute exercise on muscle insulin signaling in the post-exercise state in insulin-resistant organisms. This review provides new insight into the mechanism through which acute exercise restores insulin sensitivity, highlighting an important role for inflammatory proteins and S-nitrosation in the regulation of insulin signaling proteins in skeletal muscle.O prejuízo no transporte de glicose estimulada por insulina no músculo constitui um defeito crucial para o estabelecimento da intolerância à glicose e do diabetes tipo 2. Por outro lado, é notório o conhecimento de que tanto o exercício aeróbio agudo quanto o crônico podem ter efeitos benéficos na ação da insulina em estados de resistência à insulina. No entanto, pouco se sabe sobre os efeitos moleculares pós-exercício sobre a sinalização da insulina no músculo esquelético. Assim, esta revisãoapresenta novos entendimentos sobre os mecanismos por meio dos quais o exercício agudo restaura a sensibilidade à insulina, com destaque ao importante papel que proteínas inflamatórias e a S-nitrosação possuem sobre a regulação de proteínas da via de sinalização da insulina no músculo esquelético.39940

Draft of Cheyenne & Arapahoe Report

https://digitalcommons.assumption.edu/mallet-manuscripts/1030/thumbnail.jp

Physical Exercise Reduces Circulating Lipopolysaccharide and TLR4 Activation and Improves Insulin Signaling in Tissues of DIO Rats

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)OBJECTIVE-Insulin resistance in diet-induced obesity (DIO) is associated with a chronic systemic low-grade inflammation, and Toll-like receptor 4 (TLR4) plays an important role in the link among insulin resistance, inflammation, and obesity. The current study aimed to analyze the effect of exercise on TLR4 expression and activation in obese rats and its consequences on insulin sensitivity and signaling. RESEARCH DESIGN AND METHODS-The effect of chronic and acute exercise was investigated on insulin sensitivity, insulin signaling, TLR4 activation, c-Jun NH(2)-terminal kinase (JNK) and I kappa B kinase (IKK beta) activity, and lipopolysaccharide (LPS) serum levels in tissues of DIO rats. RESULTS-The results showed that chronic exercise reduced TLR4 mRNA and protein expression in liver, muscle, and adipose tissue. However, both acute and chronic exercise blunted TLR4 signaling in these tissues, including a reduction in JNK and IKK beta phosphorylation and IRS-1 serine 307 phosphorylation, and, in parallel, improved insulin-induced IR, IRS-1 tyrosine phosphorylation, and Akt serine phosphorylation, and reduced LPS serum levels. CONCLUSIONS-Our results show that physical exercise in DIO rats, both acute and chronic, induces an important suppression in the TLR4 signaling pathway in the liver, muscle, and adipose tissue, reduces LPS serum levels, and improves insulin signaling and sensitivity. These data provide considerable progress in our understanding of the molecular events that link physical exercise to an improvement in inflammation and insulin resistance. Diabetes 60:784-796, 2011603784796Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Conselho Nacional de PesquisaINCT-Obesidade e DiabetesFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP

β-Hydroxy-β-methylbutyrate (HMβ) supplementation stimulates skeletal muscle hypertrophy in rats via the mTOR pathway

β-Hydroxy-β-methylbutyrate (HMβ) supplementation is used to treat cancer, sepsis and exercise-induced muscle damage. However, its effects on animal and human health and the consequences of this treatment in other tissues (e.g., fat and liver) have not been examined. The purpose of this study was to evaluate the effects of HMβ supplementation on skeletal muscle hypertrophy and the expression of proteins involved in insulin signalling. Rats were treated with HMβ (320 mg/kg body weight) or saline for one month. The skeletal muscle hypertrophy and insulin signalling were evaluated by western blotting, and hormonal concentrations were evaluated using ELISAs. HMβ supplementation induced muscle hypertrophy in the extensor digitorum longus (EDL) and soleus muscles and increased serum insulin levels, the expression of the mammalian target of rapamycin (mTOR) and phosphorylation of p70S6K in the EDL muscle. Expression of the insulin receptor was increased only in liver. Thus, our results suggest that HMβ supplementation can be used to increase muscle mass without adverse health effects

Mecanismos moleculares de indução de obesidade e resistência à insulina em animais destreinados submetidos a uma dieta rica em lipídes.

The termination of exercise training (detraining) results in rapid fat accretion, weight gain and insulin resistance in both humans and rats. There is evident relationship between physical inactivity and insulin resistance. Different mechanisms may be involved in insulin resistance in this animal model. The aim of this study was to investigate the PI3-kinase/Akt and CAP/Cbl signaling pathways both involved with insulin-stimulated glucose uptake in white adipose tissue in detrained and sedentary animals submitted a high-fat diet. Wistar rats were submitted to swimming training during 8 weeks. Next this period the animals stop the training and received a rich-fat diet. The proteins from the insulin signaling pathway were analyzed by immunoprecipitation and immunoblotting. The results demonstrated that detraining result in an increased body mass and rapid body fat accretion. This fact was associated with increases insulin responsiveness in adipose tissue through IRS/PI3-Kinase/Akt pathway in detrained rats fed with a rich-fat diet. In addition, the CAP/Cbl pathway in adipose tissue was more insulin responsives in the detrained animals feeding with a rich-fat diet than S-DHL animals. In conclusion, the cessation of exercise is accompanied by increased body mass and rapid fat accretion and this aspect to have relation at least in part to increased insulin responsiveness in adipose tissue through CAP/Cbl pathway.A cessação do treinamento físico (destreinamento) resulta em rápido acréscimo da massa adiposa, ganho de peso e resistência à insulina tanto em humanos quanto em animais. No entanto, os mecanismos moleculares envolvidos nesse processo permanecem desconhecidos. Diferentes proteínas intracelulares podem estar envolvidas no processo de aquisição de ganho de peso e diminuição na ação da insulina nesse modelo animal. Este estudo teve como objetivos investigar as vias PI 3-quinase/Akt e CAP/Cbl, ambas importantes na captação ou utilização de glicose estimulada por insulina no tecido muscular adiposo branco. Utilizou-se, ratos Wistar que foram submetidos a um protocolo de exercício de natação por 8 semanas. Posteriormente os animais foram destreinados e nesse mesmo período de cessamento do programa de exercício foi oferecida aos ratos uma dieta rica em lipídes. Para análise das proteínas de interesse, foi realizado o método de imunoblot e imunoprecipitação. Verifica-se, através dos resultados obtidos, que animais destreinados tem um ganho de peso e de gordura epididimal mais acentuado comparado a animais sedentários. Esse fato foi associado a uma maior responsividade à insulina no tecido adiposo através da via IRS/PI 3-quinase/Akt dos animais destreinados submetidos à dieta rica em lipídes. Além disso, verifica-se, que a via CAP/Cbl encontra-se mais responsiva à insulina no tecido adiposo de animais destreinados em relação aos outros grupos experimentais. Conclui-se, que o destreinamento físico é acompanhado por um rápido período de ganho de peso e de massa adiposa e essas adaptações deve-se no mínimo em parte pela maior responsividade à insulina da via CAP/Cbl em tecido adiposo branco