Metabolic and morphometric alterations inherent to neuromuscular electric stimulation in the antagonist muscle submitted to ankle joint immobilization

The aim of this work was to investigate the effect of the neuromuscular electrical stimulation (ES) on the metabolic and morfometric profile of the tibialis anterior muscle, antagonist to the soleus muscle which was stimulate, under the joint immobilization condition of the ankle for 7 and 15 days. The immobilization promoted the reduction in the muscle mass (I7: 17.36 percent, I15: 20.83 percent), in the glycogen content (I7: 48 percent, I15: 48 percent), in the muscle fibers areas (I7: 27 percent, I15: 40 percent) and increase in intramuscular connective tissue density (I7: 122 percent, I15: 206 percent). The EE didn't promote significant alterations in the mass of the immobilized groups, however, promoted increase in the glycogen (IEE7: 31.25 percent; IEE15: 56.25 percent), reduction in the muscle fibers areas (IEE7: 14 percent, IEE15: 24.69 percent) and reduction in the connective tissue density (IEE7: 25.63 percent, IEE15: 49.09 percent) when compared with the respective immobilized groups.

O objetivo desse trabalho foi investigar o efeito da estimulação elétrica neuromuscular (EE) sobre o perfil metabólico e morfométrico do músculo tibial anterior, antagonista ao músculo sóleo, o qual foi estimulado, sob a condição de imobilização articular de tornozelo durante 7 e 15 dias. A imobilização promoveu redução na massa muscular (I7: 17,36 por cento, I15: 20,83 por cento), no conteúdo de glicogênio (I7: 48 por cento, I15: 48 por cento), na área das fibras musculares (I7: 27 por cento, I15: 40 por cento) e aumento na densidade do tecido conjuntivo intramuscular (I7: 122 por cento, I15: 206 por cento). A EE não promoveu alterações significativas na massa muscular dos grupos imobilizados, porém, promoveu aumento no glicogênio (IEE7: 31,25 por cento; IEE15: 56,25 por cento), redução na área das fibras musculares (IEE7: 14 por cento, IEE15: 24,69 por cento) e redução na densidade do tecido conjuntivo de (IEE7: 25,63 por cento, IEE15: 49,09 por cento) quando comparado aos respectivos grupos imobilizados.

Metformina minimiza as alterações morfométricas no músculo sóleo de ratos submetidos à imobilização articular / Metformin minimizes the morphometric alterations in the soleus muscle of rats submitted to articular immobilization

A proposta deste trabalho foi avaliar o músculo sóleo (S) de ratos submetidos à imobilização articular por sete dias, associado ou não ao tratamento com metformina (MET, 1,4mg.ml-1) por meio de análises morfométricas. Ratos adultos Wistar (n = 5) foram divididos nos grupos: controle (C), imobilizado em posição neutra do tornozelo (I), tratado com metformina (M), imobilizado tratado com metformina (I + MET). Foram avaliadas a área das fibras, a densidade de área do tecido conjuntivo intramuscular e a massa muscular do S. A análise estatística foi realizada pelo teste de normalidade, ANOVA e de Tukey (p < 0,05). A imobilização reduziu o peso muscular (mg) do S (34 por cento). No grupo M não houve alteração significativa do peso muscular quando comparado com o grupo C. Já no grupo I + MET foi observado aumento do peso muscular em 29,6 por cento quando comparado com o grupo I. O tratamento com metformina não alterou a área da fibra muscular quando comparado com grupo C. Já no grupo I, houve redução de 44 por cento na área da fibra. Com relação ao grupo I + MET, houve aumento de 22 por cento quando comparado com o grupo I. Por outro lado, ao compararmos o grupo C com o grupo I + MET, houve redução de 31 por cento. Ao avaliar a densidade de área do tecido conjuntivo, observou-se que o grupo I apresentou elevação de 216 por cento quando comparado com o grupo C. No grupo I + MET, houve redução de 67 por cento comparado com o grupo I. O tratamento com metformina em músculos submetidos à imobilização minimizou a redução da área das fibras do S, bem como o aumento do tecido conjuntivo. Esses resultados sugerem que a metformina pode favorecer recuperação mais rápida na fase pós-imobilização.

The aim of this study was to evaluate the effect of metformin treatment on the muscle mass, fibers area and connective tissue area density in soleus (S) muscle under articular immobilization. METHODS AND RESULTS: Male Wistar rats (250-300g) were divided in 4 groups (n=5): control, treated with metformin, immobilized and immobilized treated with metformin. Immobilization was performed by acrylic resin orthoses on the left hindlimb keeping the ankle in neutral position during 7 days. The animals were euthanatized and the S muscle was dissected and weighed. Samples of its ventral portion were treated for inclusion in paraffin and stained in Hematoxylin-Eosin (H:E). The results were obtained through analyses of the muscular fiber area (images analyzed - Image Pró-plus 4,0), as well as of intramuscular connective tissue by means of planimetry. The statistical analysis was performed by normality test followed by ANOVA and Tukey (p<0.05). Hindlimb immobilization during 7 days promoted significant reduction (p<0.05) of 35 percent in the muscular mass; 44 percent (p<0.05) in the fiber area and increase of 216 percent (p<0.05) in the intramuscular connective tissue. The metformin in immobilized group promoted significant alterations (p<0.05) in the muscular mass. In addiction, it was observed significant increase (p<0.05) of 29.6 percent in the fibers area and significant reduction (p<0.05) of 67 percent in the intramuscular connective tissue. CONCLUSION: The metformin treatment minimized the reduction of muscle fibers area, as well as the increase of connective tissue in hindlimb immobilized muscle. These results suggest that metformin should be used to increase fast muscle recovery after hindlimb immobilization.

Efeito do sulfato de vanadil sobre o comprometimento metabólico muscular induzido pela imobilização de membro posterior de ratos / Efecto del sulfato de vanadil sobre comprometimiento metabólico muscular inducido por la inmovilización del miembro posterior en ratones / Effect of the vanadyl sulphate on the muscular metabolic compromising induced by immobilization of posterior limb of rats

A proposta deste trabalho foi avaliar o efeito do sulfato de vanadil (SV) no perfil metabólico muscular de membro posterior imobilizado de ratos. Ratos Wistar foram divididos nos grupos (n = 6): controle (C), imobilizado em posição neutra do tornozelo (I), tratado com sulfato de vanadil (SV, 0,25mM, VO) e imobilizado tratado com SV (I + SV) durante sete dias. Após o período experimental, foram avaliadas as reservas de glicogênio (RG) dos músculos sóleo (S), gastrocnêmio branco (GB) e vermelho (GV), tibial anterior (TA) e extensor longo dos dedos (ELD), além do peso do S e ELD. A análise estatística foi realizada pela ANOVA seguida pelo teste de Tukey (p < 0,05). No grupo SV, os resultados mostraram elevação significativa nas RG (S 110 por cento, GB 71 por cento, GV 85 por cento, TA 125 por cento, EDL 108 por cento) e no peso (S 9 por cento, EDL 11 por cento). A imobilização reduziu significativamente as RG (S 31,6 por cento, GB 56,6 por cento, GV 39,1 por cento, ELD 41,7 por cento, TA 45,2 por cento) e peso (S 34,2 por cento e ELD 27 por cento); já no grupo I + SV, houve o aumento das RG em todos os músculos (S 211 por cento, GB 115 por cento, GV 148 por cento, ELD 161,9 por cento, TA 147 por cento), além de impedir a perda de peso do S (75 por cento) e ELD (46 por cento). O tratamento com sulfato de vanadil promoveu elevação nas reservas de glicogênio do grupo controle e imobilizado, além de impedir a perda de peso, demonstrando que seu efeito insulino-mimético é representado pela ação glicogênica associado a uma possível ação anticatabólica.

The purpose of this study was to evaluate the metabolic performance of immobilized skeletal muscle in rats treated with vanadyl sulphate. Male Wistar rats were divided in groups (n = 6): control (C), immobilized (I), treated with vanadyl sulphate (VS, 0,25 mM) and immobilized treated with vanadyl sulphate (I + VS) during seven days. The concentration of vanadyl sulphate diluted in water was 0,25 mM. After experimental stage, the glycogen content (GC) was evaluated in soleus (S), white gastrocnemius (WG), red gastrocnemius (RG), tibialis anterior (TA) and extensor digitorum longus (EDL) muscles, besides S and EDL weight. The statistical analysis was realized by the ANOVA followed by Tukey test (p < 0,05). In VS group, the results showed a significant increase in GC (S 110 percent, WG 71 percent, RG 85 percent, TA 125 percent, EDL 108 percent) and in the weight (S 9 percent, EDL 11 percent). The immobilization reduced significantly the GC (S 31.6 percent, WG 56.6 percent, RG 39.1 percent, EDL 41.7 percent, TA 45.2 percent) and weight (S 34.2 percent and ELD 27 percent), and in I + VS group, there was a increase of the GC in all muscles (S 211 percent, WG 115 percent, RG 148 percent, EDL 161.9 percent, TA 147 percent), besides hindering the weight loss in S (75 percent) and EDL (46 percent). The vanadyl sulphate treatment promoted an increase in the glycogen content of control and immobilized groups, besides hindering the weight loss, showing that the insulino-mimetic effect is represented by glycogenic action associate to a possible anti-catabolic action.

La propuesta de este trabajo ha sido la de evaluar el efecto del sulfato de vanadil (SV) en el perfil metabólico muscular de miembro posterior inmovilizado de ratones. Ratones Wistar fueron divididos en grupos (n = 6): control (C), inmovilizado en posición neutra de tobillo (I), tratado con sulfato de vanadil (SV, 0,25mM, VO) e inmovilizado tratado con SV (I + SV) durante 7 días. Después del periodo experimental, fueron evaluadas las reservas de glicógeno (RG) de los músculos soleo (S), gastrocnemio blanco (GB) y colorado (GV), tibial anterior (TA) y extensor largo de los dedos (ELD), además del peso de S y ELD. El análisis estadístico fue realizado por ANOVA seguido del test de Tukey (p < 0,05). En el grupo SV, los resultados mostraron elevación significativa en las RG (S 110 por ciento, GB 71 por ciento, GV 85 por ciento, TA 125 por ciento, EDL 108 por ciento) y en el peso (S 9 por ciento, EDL 11 por ciento). La inmovilización redujo significativamente las RG (S 31,6 por ciento, GB 56,6 por ciento, GV 39,1 por ciento, ELD 41,7 por ciento, TA 45,2 por ciento) y peso (S 34,2 por ciento e ELD 27 por ciento), por otro lado en el grupo I + SV, hubo aumento de las RG en todos los músculos (S 211 por ciento, GB 115 por ciento, GV 148 por ciento, ELD 161,9 por ciento, TA 147 por ciento), además de impedir la pérdida de peso de S (75 por ciento) y ELD (46 por ciento). El tratamiento con sulfato de vanadil promovió una elevación en las reservas de glicógeno del grupo control e inmovilizado, además de impedir la pérdida de peso, lo que demuestra que su efecto insulina mimético está representado por la acción glicogénica asociado a una posible acción anticatabólica.