Regulation of glucose and fatty acid metabolism in skeletal muscle during contraction

O ciclo glicose-ácido graxo explica a preferência do tecido muscular pelos ácidos graxos durante atividade moderada de longa duração. Em contraste, durante o exercício de alta intensidade, há aumento na disponibilidade e na taxa de oxidação de glicose. A produção de espécies reativas de oxigênio (EROs) durante a atividade muscular sugere que o balanço redox intracelular é importante na regulação do metabolismo de lipídios/carboidratos. As EROs diminuem a atividade do ciclo de Krebs e aumentam a atividade da proteína desacopladora mitocondrial. O efeito oposto é esperado durante a atividade moderada. Assim, as questões levantadas nesta revisão são: Por que o músculo esquelético utiliza preferencialmente os lipídios no estado basal e de atividade moderada? Por que o ciclo glicose-ácido graxo falha em exercer seus efeitos durante o exercício intenso? Como o músculo esquelético regula o metabolismo de lipídios e carboidratos em regime envolvendo o ciclo contração-relaxamento.The glucose-fatty acid cycle explains the preference for fatty acid during moderate and long duration physical exercise. In contrast, there is a high glucose availability and oxidation rate in response to intense physical exercise. The reactive oxygen species (ROS) production during physical exercise suggests that the redox balance is important to regulate of lipids/carbohydrate metabolism. ROS reduces the activity of the Krebs cycle, and increases the activity of mitochondrial uncoupling proteins. The opposite effects happen during moderate physical activity. Thus, some issues is highlighted in the present review: Why does skeletal muscle prefer lipids in the basal and during moderate physical activity? Why does glucose-fatty acid fail to carry out their effects during intense physical exercise? How skeletal muscles regulate the lipids and carbohydrate metabolism during the contraction-relaxation cycle

Regulation of glucose and fatty acid metabolism in skeletal muscle during contraction

O ciclo glicose-ácido graxo explica a preferência do tecido muscular pelos ácidos graxos durante atividade moderada de longa duração. Em contraste, durante o exercício de alta intensidade, há aumento na disponibilidade e na taxa de oxidação de glicose. A produção de espécies reativas de oxigênio (EROs) durante a atividade muscular sugere que o balanço redox intracelular é importante na regulação do metabolismo de lipídios/carboidratos. As EROs diminuem a atividade do ciclo de Krebs e aumentam a atividade da proteína desacopladora mitocondrial. O efeito oposto é esperado durante a atividade moderada. Assim, as questões levantadas nesta revisão são: Por que o músculo esquelético utiliza preferencialmente os lipídios no estado basal e de atividade moderada? Por que o ciclo glicose-ácido graxo falha em exercer seus efeitos durante o exercício intenso? Como o músculo esquelético regula o metabolismo de lipídios e carboidratos em regime envolvendo o ciclo contração-relaxamento555303313CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQCOORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPESFUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESPsem informaçãoThe glucose-fatty acid cycle explains the preference for fatty acid during moderate and long duration physical exercise. In contrast, there is a high glucose availability and oxidation rate in response to intense physical exercise. The reactive oxygen species (ROS) production during physical exercise suggests that the redox balance is important to regulate of lipids/carbohydrate metabolism. ROS reduces the activity of the Krebs cycle, and increases the activity of mitochondrial uncoupling proteins. The opposite effects happen during moderate physical activity. Thus, some issues is highlighted in the present review: Why does skeletal muscle prefer lipids in the basal and during moderate physical activity? Why does glucose-fatty acid fail to carry out their effects during intense physical exercise? How skeletal muscles regulate the lipids and carbohydrate metabolism during the contraction-relaxation cycle

Effect of muscle stem cells and mesenchymal stem cells transplantation on skeletal muscle regeneration: modulatory effect of oleic acid.

O objetivo do presente trabalho foi investigar alterações na composição de ácidos graxos durante a diferenciação de células-tronco musculares (CTmusc) e seu possível envolvimento na miogênese. Aumento no conteúdo de ácido oléico foi observado. Quando as CTmusc foram tratadas com esse ácido graxo, a miogênese foi acelerada através da estimulação da via de sinalização da beta-catenina. Ainda nas CTmusc, o ácido oléico inibiu a sinalização do Notch e a capacidade proliferativa. Nenhum efeito do tratamento com ácido oléico foi observado na capacidade proliferativa de células-tronco mesenquimais. O transplante de CTmusc e células-tronco mesenquimais aceleram a regeneração e recuperação da função no músculo esquelético lacerado. O pré-tratamento com ácido oléico reduziu a ativação, proliferação e enxerto de CTmusc no músculo esquelético lesionado do hospedeiro e não teve efeito sobre o enxerto de células-tronco mesenquimais. Dessa maneira, o ácido oléico tem efeito modulador no efeito da terapia celular no músculo esquelético lesionado.The purpose of the present study was to investigate alterations on fatty acid (FA) composition and a possible involvement of FA on muscle stem cell function. Na increase in content of oleic acid was observed when muscle stem cell (muscSC) differentiated to myotube. The treatment with oleic acid accelerated myogenesis through stimulation of beta-catenin signaling pathway. Notch signaling pathway was inhibited by oleic acid reducing the proliferative capacity of muscSC. No effects were observed in mesenchymal stem cells. Transplantation of both muscSC and mesenchymal stem cells accelerates muscle regeneration and recovery of function. The pre-treatment with oleic acid decreased activation, proliferation, differentiation and engrafment of muscSC in host injured muscle. Thus, oleic acid has modulatory effect on cellular therapy in injured skeletal muscle

Reactive oxygen species as signaling molecules of contraction-mediated metabolic responses in skeletal muscle.

A atividade contrátil no músculo esquelético é um estímulo potente na indução de alterações no metabolismo de glicose e ácidos graxos. Por sua vez, a contração muscular também aumenta a produção de espécies reativas de oxigênio (EROs). O objetivo do presente trabalho foi avaliar o efeito da remoção de EROs, induzida pelo tratamento com o antioxidante N-Acetilcisteína, na captação de glicose, atividades de enzimas glicolíticas e do ciclo de Krebs, produção de lactato, oxidação mitocondrial de ácidos graxos, expressão dos genes do transportador de glicose 4 (GLUT-4), hexoquinase II (HKII), fosfofrutoquinase 1 (PFK-1), carnitina palmitoil transferase 1 (CPT-1) e citrato sintase (CS) em células musculares esqueléticas durante contrações induzidas por eletroestimulação in vitro. Com esse estudo, demonstrou-se que as EROs atuam como sinalizadores das respostas metabólicas mediadas pela atividade contrátil e que a sinalização redox regula o metabolismo de glicose e ácidos graxos em células musculares esqueléticas.Contractile activity is a potent stimulus for induce changes in glucose and fatty acid metabolism in skeletal muscle. During muscle contraction, the production of reactive oxygen species (ROS) is increased. The purpose of this study was evaluate the effect of removal of ROS, induced by treatment with the antioxidant N-Acetylcysteine, on glucose uptake, activities of glycolytic and TCA cycle enzymes, lactate production, mitochondrial fatty acid oxidation, gene expression of glucose transporter 4 (GLUT-4), hexokinase II (HKII), phosphofructokinase 1 (PFK-1), carnitine palmitoyl transferase 1 (CPT-1) and citrate synthase (CS) mediated by moderate contractions induced by electrical stimulation in vitro. In this study we demonstrated that ROS act as signaling molecules on contraction-mediated metabolic responses and that redox signaling regulates glucose and fatty acid metabolism in skeletal muscle cells

Comprometimento do desenvolvimento pondo-estatural em crianças portadoras de cardiopatias congênitas com Shunt Cianogênico - doi:10.5020/18061230.2008.p98

Objective: To identify changes in the growth and physical development of children with cyanotic congenital heart disease (CCHD). Methods: This was a cross-sectional and descriptive study. We studied 30 children with CCHD aged 0-8 years-old. The analysed variables were: prevalence of gender involvement, type of congenital heart anomaly and anthropometric indices (Weight/Age, Height/Age and Weight/Height) which were compared with the standards values proposed for the age in accordance with the scale of growth and child development of the National Center for Health Statistics (NCHS). Results: There was a greater involvement of males and the most prevalent CCHD were the Fallot’s Tetralogy and Double transposition of the great vessels. Among children with CCHD, 90% had a lower Weight/Age index, 83% had a lower Height/Age index and 97% had a lower Weight/Height index. Conclusion: Children with CCHD show a high prevalence of growth and development retardation compared to the standard values of the NCHS. The nutritional assistance and encouragement for the practice of physical activity would have an important role in physical rehabilitation after the surgical correction of congenital heart defect in children with CCHD.Objetivo: Identificar alterações no desenvolvimento pondo-estatural de crianças com cardiopatias congênitas cianóticas (CCCs). Métodos: Tratou-se de um estudo transversal e de caráter descritivo. Estudaram-se 30 crianças com CCCs, de faixa etária entre zero e oito anos. Analisaram-se as variáveis prevalência de acometimento por sexo, tipo de malformação congênita e índices antropométricos (Peso/Idade, Altura/Idade e Peso/Altura) os quais foram comparados com valores padronizados e propostos para a idade de acordo com a tabela de desenvolvimento pondo-estatural (DPE) normal do National Center for Health Statistics (NCHS). Resultados: Houve um maior acometimento do gênero masculino sendo que as CCCs mais incidentes foram a Tetralogia de Fallot e a Dupla Transposição de Grandes Vasos da Base. Dentre as crianças com CCCs, 90% apresentavam um menor índice Peso/ Idade, 83% apresentavam um menor índice Altura/Idade e 97% tinham um menor índice de DPE (Peso/Altura). Conclusões: Crianças com CCCs apresentam uma alta prevalência de hipodesenvolvimento ponderal, déficit de crescimento linear e hipodesenvolvimento pondoestatural comparado à padrões de referência do NCHS. A assistência nutricional e o incentivo à prática de atividade física teriam um papel importante na reabilitação física após a correção cirúrgica da malformação congênita em crianças com CCCs

Estilo de vida e importância da educação em saúde na reabilitação cardíaca após cirurgia de revascularização do miocárdio - doi:10.5020/18061230.2007.p213

In the treatment of ischemic cardiopathy, the prevention has a main role and the modifications in the lifestyle are indispensable for the good prognosis of the disease. The goal of the study was to describe the lifestyle regarding the prevalence of cardiovascular risk factors, such as smoking, alcohol consumption, dietary habits and sedentary behaviors before myocardial revascularization surgery and during the period of cardiac rehabilitation in a private institution that did not comprise structured health education activities. This was a retrospective, observational study, with a qualitative approach, held with 50 patients submitted to cardiac rehabilitation (36 men and 14 women; age 61±12.74 years). The data were collected from clinical records of the pre-cardiac rehabilitation evaluation which consisted of clinical data and information referring to the patients’ lifestyle. Amongst the most prevalent co-morbidities in the sample, there were: the hypertension (n=24; 48%), the diabetes mellitus (n=18; 36%) and dyslipidemias (n=17; 34%). A high rate of smoke cessation (100%) and 58% of sedentary behaviors (n=29) was observed after the cardiac surgery. This same number (n=29; 58%) referred to have adhered to changes in dietary habits after the myocardial acute infarct. There was also an increase in the prevalence of alcohol consumption (n=21; 42%) after myocardial revascularization. We conclude with this research that a cardiac rehabilitation program should provide to their patients, health education actions, for a necessary and real change in lifestyle habits, with the presence of a multidisciplinary team.No tratamento da cardiopatia isquêmica, a prevenção possui um papel chave sendo que as modificações no estilo de vida são indispensáveis para o bom prognóstico da doença. O objetivo do presente estudo foi descrever o estilo de vida em relação à prevalência de fatores de risco cardiovascular como tabagismo, etilismo, hábitos dietéticos e sedentarismo antes da cirurgia de revascularização do miocárdio e durante o período de reabilitação cardíaca, em uma instituição particular que não possuía atividades estruturadas de educação em saúde. O estudo foi retrospectivo, observacional, com abordagem qualitativa, realizado com 50 pacientes (36 homens e 14 mulheres; idade 61±12,74 anos) revascularizados. Os dados foram coletados das fichas clínicas de avaliação pré-reabilitação cardíaca, as quais eram constituídas de dados clínicos e informações referentes ao estilo de vida dos pacientes. Dentre as co-morbidades mais prevalentes na amostra, estavam: a hipertensão arterial (n=24; 48%), o diabetes mellitus (n=18; 36%;) e as dislipidemias (n=17; 34%,). Foi observada uma taxa de 100% de abandono do tabagismo e de 58% (n=29) de sedentarismo após a cirurgia cardíaca. Esse mesmo número (n=29; 58%) relatou ter aderido à reeducação dos hábitos dietéticos após o infarto agudo do miocárdio. Houve também um aumento da prevalência de etilismo (n=21; 42%) após a cirurgia de revascularização do miocárdio. Concluímos com esta pesquisa que um programa de reabilitação cardíaca deveria proporcionar aos pacientes ações de educação em saúde, para uma necessária e real mudança nos hábitos de vida, com a presença de uma equipe multidisciplinar

Modificação do padrão respiratório melhora o controle cardiovascular na hipertensão essencial Spontaneous respiratory modulation improves cardiovascular control in essential hypertension

FUNDAMENTO: Estudos recentes apontam os benefícios do controle da respiração na melhoria do barorreflexo, variabilidade da freqüência cardíaca e redução da pressão arterial em pacientes hipertensos. OBJETIVO: Avaliar os efeitos do treinamento com técnica de respiração lenta na modulação dos sistemas cardiovascular e respiratório de pacientes (n=10, homens e mulheres, com 45 a 60 anos de idade) com hipertensão arterial essencial, assistidos em ambulatório. MÉTODOS: No delineamento do estudo, cada paciente foi utilizado como controle de si mesmo, sendo a coleta de dados realizada antes e após o período de intervenção. Foram avaliados parâmetros como variabilidade da freqüência cardíaca, pressão arterial sistólica, pressão arterial diastólica, pressão arterial média, ventilometria, cirtometria torácica e análise estatística dos dados. O treinamento respiratório utilizou exercícios de baixa freqüência e foi realizado duas vezes por semana durante um mês. Cada sessão teve duração de 30 minutos. RESULTADOS: Os resultados demonstraram redução da pressão arterial sistólica, da pressão arterial diastólica e da pressão arterial média (p < 0,05 vs controle), aumento da variabilidade da freqüência cardíaca evidenciado pelo aumento da variância dos intervalos RR e índice SDNN, redução da freqüência respiratória (p < 0,01 vs controle), aumento do volume corrente (p < 0,01 vs controle), e aumento da expansibilidade torácica apical (p < 0,01 vs controle). CONCLUSÃO: A reeducação respiratória com a técnica de respiração lenta parece ser um bom recurso complementar para o controle tanto cardiovascular como respiratório em pacientes hipertensos.<br>BACKGROUND: Recent studies show that controlled breathing improves baroreflex and heart rate variability and lowers blood pressure in hypertensive patients. OBJECTIVE: To evaluate the effects of slow breathing training on cardiorespiratory system modulation of patients (n=10, men and women, ages ranging from 45 to 60) with essential hypertension seen in an outpatient setting. METHODS: According to the study design, each patient was used as his/her own control, and data were collected before and after the intervention. The following parameters were assessed: heart rate variability (HRV), systolic blood pressure (SBP), diastolic blood pressure (DBP), mean arterial blood pressure (MAP), respirometry, chest expansion measurement, and statistical data analysis. Respiratory training was performed in 30-minute sessions held twice a week over one month using slow breathing exercises. RESULTS: Our results were as follows: a reduction in SBP, DPB, and MAP (p < 0.05 vs control); an increase in heart rate variability, as evidenced by greater RR interval variation and SDNN index; a decline in respiratory rate (p < 0.01 vs control); and an increase in tidal volume (p < 0.01 vs control) and thoracic expansibility (p < 0.01 vs control). CONCLUSION: Respiratory retraining using the slow breathing technique appears to be a useful adjunctive for cardiorespiratory control in hypertensive patients

Considerações sobre a reabilitação física e fisioterapia nas alterações cinesiológicas e funcionais em um caso de pênfigo foliáceo endêmico - doi:10.5020/18061230.2007.p124

The pemphigus foliaceus is a very common skin disease in the Center-West region of Brazil and is named endemic due to its incidence in some regions of the country, South America and Latin America. In Northeast Brazil, the pemphigus foliaceus is considered a rare disease. The bearers of endemic pemphigus foliaceus show an intense healing process associated with metabolic alterations that affect the skeletal muscle and can compromise in different ways the kinesiology of the locomotor apparatus. The aim of this study was to describe a pemphigus foliaceus case in Ceara state, focusing on the postural and functional aspects of the locomotor apparatus in the clinical evolution of the disease. Case report: A pediatric patient bearer of endemic pemphigus foliaceus, resident at a mountain region of Ceará, with clinical data consisting of erythematous lesions, crusts, few visible vesicle-blister lesions, intense itch, cutaneous adhesions, postural deformities and alterations in the flexor tonus of the limbs, compromising movement extent. The physiotherapeutic protocol prescribed consisted of active exercises, inhibition of flexor tonus, passive elongation and walk training. After 3 weeks, the patient was already strolling and showed improvement in muscular and joint function. The physiotherapy when precociously done can prevent the formation of cutaneous adhesions and muscular weakness, preserving the range of motion present in diseases with an intense healing process such as endemic pemphigus foliaceus.O pênfigo foliáceo é uma doença da pele bastante comum na região Centro-Oeste do Brasil e é denominado endêmico devido a sua incidência em algumas regiões do país, América do Sul e América Latina. No Nordeste, ele é considerado uma doença rara. Pacientes portadores de pênfigo foliáceo endêmico apresentam um intenso processo cicatricial com alterações metabólicas que afetam o músculo esquelético e podem comprometer de diversas formas a cinesiologia do aparelho locomotor. O objetivo deste estudo foi relatar um caso de pênfigo foliáceo no estado Ceará, enfocando nos aspectos funcionais e posturais do aparelho locomotor no quadro e evolução clínica da doença. Relato de caso: Paciente pediátrico portador de pênfigo foliáceo endêmico, residente na região serrana do estado do Ceará, com quadro clínico consistindo de lesões eritematosas, crostas, poucas lesões vesículo-bolhosas visíveis, intenso prurido, aderências cutâneas, deformidades posturais e alteração de tônus flexor dos membros com comprometimento da amplitude de movimento. O protocolo fisioterapêutico prescrito foi composto de exercícios ativos, inibição do tônus flexor, alongamento passivo e treinamento de marcha. Após 3 semanas, o paciente já deambulava, apresentando melhora da função muscular e articular. A fisioterapia quando realizada precocemente pode prevenir a formação de aderências cutâneas e fraqueza muscular preservando a amplitude de movimento existente em doenças com um intenso processo cicatricial como o pênfigo foliáceo endêmico

Regulation of glycolysis and expression of glucose metabolism-related genes by reactive oxygen species in contracting skeletal muscle cells

Contractile activity induces a marked increase in glycolytic activity and gene expression of enzymes and transporters involved in glucose metabolism in skeletal muscle. Muscle contraction also increases the production of reactive oxygen species (ROS). In this study, the effects of treatment with N-acetylcysteine (NAC), a potent antioxidant compound, on contraction-stimulated glycolysis were investigated in electrically stimulated primary rat skeletal muscle cells. The following parameters were measured: 2-[(3)H]deoxyglucose (2-DG) uptake; activities of hexokinase, phosphofructokinase (PFK), and glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PDH); lactate production; and expression of the glucose transporter 4 (GLUT4), hexokinase II (HKII), and PFK genes after one bout of electrical stimulation in primary rat myotubes. NAC treatment decreased ROS signal by 49% in resting muscle cells and abolished the muscle contraction-induced increase in ROS levels. In resting cells, NAC decreased mRNA and protein contents of GLUT4, mRNA content and activity of PFK, and lactate production. NAC treatment suppressed the contraction-mediated increase in 2-DG uptake; lactate production; hexokinase, PFK, and G6PDH activities; and gene expression of GLUT4. HKII, and PFK. Similar to muscle contraction, exogenous H(2)O(2) (500 nM) administration increased 2-DG uptake; lactate production; hexokinase, PFK, and G6PDH activities; and gene expression of GLUT4. HKII, and PFK. These findings support the proposition that ROS endogenously produced play an important role in the changes in glycolytic activity and gene expression of GLUT4, HKII, and PFK induced by contraction in skeletal muscle cells. (C) 2010 Elsevier Inc. All rights reserved.CNPq[134630/2006-8]Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq