Avaliação do comportamento das células satélite miogénicas no processo de atrofia do músculo esquelético induzido por imobilização

Abstract

Introdução: A atrofia muscular é um problema de saúde pública, afetando atletas e a população em geral, tendo como causas conhecidas a imobilização em doentes acamados, a denervação, a lesão muscular, a corticoterapia, a sepsis, o cancro, a microgravidade, a imobilização gessada e o envelhecimento, entre outras. A imobilização gessada é um dos métodos mais eficazes no desenvolvimento de atrofia muscular no membro inferior, mimetizando condições de patologias ortopédicas. Apesar de os mecanismos subjacentes à atrofia muscular ainda não estarem totalmente esclarecidos, pensa-se que as células satélite desempenham um papel relevante nestes processos metabólicos. Com este trabalho, pretendemos estudar o comportamento das células satélite na atrofia por imobilização, bem como o papel do exercício aeróbio na prevenção e/ou reversão do processo atrófico. Objetivos: Este trabalho tem como principal objetivo estudar o comportamento das células satélite na atrofia por imobilização, bem como o papel do exercício aeróbio na prevenção e/ou reversão do processo atrófico. Materiais e Métodos: Foram randomizados 20 ratos Wistar adultos nos diversos grupos em estudo: controlo (X); exercício físico (A); imobilização (B); exercício físico seguido de imobilização (C) e imobilização seguida de exercício físico (D). O período de imobilização foi de uma semana e o protocolo de exercício físico de 4 semanas. Foi realizada uma análise macroscópica e histológica dos músculos gastrocnémios destes animais. De forma a avaliar o número e estadio das céulas satélite, usou-se a técnica de imunohistoquímica com marcação com os anticorpos para o Pax-7, Myf-5 e c-met. Resultados: A imobilização, por si só, induziu atrofia muscular. No entanto, a atrofia foi mais acentuada no grupo de animais que tinham previamente feito quatro semanas de exercício aeróbio. Pela análise histológica, verificam-se novas células nos músculos dos ratos submetidos a exercício físico (A) e exercício físico com imobilização (C). Através da análise imunohistoquímica verifica-se que o número de células com marcação (+) para o Pax-7 é tendencialmente maior no grupo de animais que fizeram apenas exercício (A) mas com uma expressão (+) significativamente maior no grupo com imobilização (B) em comparação com o grupo controlo (X) (p≤ 0,05). Porém, no grupo B, o número de células com marcação positiva para Myf-5 e c-met é menor que o grupo A. Nos grupos com exercício e imobilização antes ou após (C e D) a positividade de células para pax-7 e Myf-5 não difere do grupo controlo (X), no entanto há um considerável número de células marcadas com C-Met contrariamente ao grupo controlo que não tem marcação para este anticorpo. Conclusões: Os nosso resultados sugerem que um pré-condicionamento com exercício físico em ratos imobilizados leva a um aumento da atrofia muscular e estimula a regeneração muscular. A prática de exercício físico após atrofia estimula a regeneração muscular por um aumento da ativação das células satélite. A atrofia muscular leva a um aumento da ativação das células satélite, devido ao processo inflamatório gerado, mas sem proliferação e diferenciação em novas fibras. Introduction: Nowadays, the value of mantainning muscular skeletal mass and strength in people’s quality of life is fully acknowledged. Muscular atrophy is a public health care problem, affecting both athlets and the general population. It has known causes, such as immobilization in bedridden patients, denervation, muscular lesion, corticotherapy, sepsis, cancer, micro-gravity, cast immobilization and aging. Cast immobilization is one of the most effective methods for inducing muscular athrophy in the inferior limbs, and mimicks orthopaedic pathologies. It is thought that satellite cells play a relevant role in muscular athropy mecanisms, although these are not completely understood nowadays. The aim of this work is to study the behavior of satellite cells in muscular athrophy by immobilization, as well as the role of aerobic exercice in the prevention and/or reversion of this athrofic process. Objectives: The main purpose of this work is to study the behavior of satellite cells in athrophy induced by immobilization, as well as to study the role of aerobic exercise in the prevention and/or reversion of the athrophic process. Methodology: A group of 20 Wistar adult rats were randomized into various study groups: Control group (X); Exercise group (A); Immobilization group (B); Exercise + Immobilization (C); and Immobilization + Exercise (D). The immobilization period comprised one week and the exercise protocol 4 weeks. A macroscopic and histological analisys of the gastrocnemius muscle of these rats was performed. In order to assess the number and status of satellite cells, antibodies against Pax-7, Myf-5 and C-Met were used. These factors were identified and quantified by immunohistochemical fluorescence. Results: Immobilization, single-handedly, induced muscular athrophy (p≤ 0,05). Nevertheless, athrophy was more intense in the group of rats which had previously made 4 weeks of aerobic exercise (p≤ 0,01). New cells were seen by histological analysis in the muscles of rats submitted to exercise (A) and exercise + immobilization (C). Using immunohistochemical fluorescence, we could verify that the number of cells marked (+) to Pax-7 is tendentially larger in group A (exercise), but signifficantly higher in group B (immobilization), when comparing with the control group (X) (p≤ 0,05). However, in group B, the number of cells marked positive to Myf-5 and c-met is lower than in group A. In groups C and D (exercise plus immobilization prior or after to exercise), the cells positive to Pax-7 and Myf-5 are not diferente from the control group (X). Nevertheless, there is a considerable ammount of cells marked for c-met, unlike the control group (X), which does not present positive markers for this antibody. Conclusions: Our results suggest that a pre-conditioning with physical exercise in immobilized rats leads to an increase of muscular athrophy and stimulates muscle regeneration. Exercise after muscle athrophy stimulates muscle regeneration due to an increase in satellite cell activation. Muscle athropy leads to an increase of satellite cell activation due to the inflammatory process that is generated, but without proliferation or differentiation into new fibers.