Moderate physical training counterbalances harmful effects of low-protein diet on heart: metabolic, oxidative and morphological parameters

Aims: Maternal low-protein diet induces several impairments on cardiac system. Conversely, moderate exercise has been widely recommended to health improvement due to its effects on heart function. Thus, we investigated whether the moderate physical training is capable to offset the lasting injuries of a maternal protein restriction on the hearts of male adult rats. Methods: Pregnant rats were divided into two groups: Control (C=17% casein) and undernutrition (U=8% casein). Offspring from the undernutrition group, at 60 days of life, were subdivided into undernutrition (U) and undernutrition+exercise (UT) groups. Treadmill exercise was performed: (8 weeks, 5 days/week, 60 min/day at 70% of VO2máx). 48 hours after last exercise session, tissues were collected for morphological and biochemical analysis. Results Despite the deleterious effect induced by low-protein diet, physical training was able to restore morphological parameters to similar levels to the control group. Additionally, oxidative stress index was also improved in UT group, due to the increase in antioxidant enzymatic defense. In metabolic enzymes, maternal low-protein diet induced a change in metabolism, and moderate physical training improved oxidative metabolism. Conclusion: We demonstrated that moderate physical training can offset the cardiac metabolism in adult rats that were exposed to a maternal low-protein diet.(AU)

Bases moleculares da glomerulopatia diabética / Molecular bases of diabetic nephropathy

O principal determinante da nefropatia diabética é a hiperglicemia, mas hipertensão e fatores genéticos também estão envolvidos. O glomérulo é o foco de lesão, onde proliferação celular mesangial e produção excessiva de matriz extracelular decorrem do aumento da glicose intracelular, por excesso de glicose extracelular e hiperexpressão de GLUT1. Seguem-se aumento do fluxo pela via dos polióis, estresse oxidativo intracelular, produção intracelular aumentada de produtos avançados da glicação não enzimática (AGEs), ativação da via da PKC, aumento da atividade da via das hexosaminas e ativação de TGF-beta1. Altas concentrações de glicose também aumentam angiotensina II (AII) nas células mesangiais por aumento intracelular da atividade da renina (ações intrácrinas, mediando efeitos proliferativos e inflamatórios diretamente). Portanto, glicose e AII exercem efeitos proliferativos celulares e de matriz extracelular nas células mesangiais, utilizando vias de transdução de sinais semelhantes, que levam a aumento de TGF-beta1. Nesse estudo são revisadas as vias que sinalizam os efeitos da glicose e AII nas células mesangiais em causar os eventos-chaves relacionados à gênese da glomerulopatia diabética. As alterações das vias de sinalização implicadas na glomerulopatia, aqui revisadas, suportam dados de estudos observacionais/ensaios clínicos, onde controle metabólico e anti-hipertensivo, especificamente com inibidores do sistema renina-angiotensina, têm-se mostrado importantes - e aditivos - na prevenção do início e progressão da nefropatia. Novas estratégias terapêuticas dirigidas aos eventos intracelulares descritos deverão futuramente promover benefício adicional.

The determinant of the diabetic nephropathy is hyperglycemia, but hypertension and other genetic factors are also involved. Glomerulus is the focus of the injury, where mesangial cell proliferation and extracellular matrix occur because of the increase of the intra- and extracellular glucose concentration and overexpression of GLUT1. Sequentially, there are increases in the flow by the poliol pathway, oxidative stress, increased intracellular production of advanced glycation end products (AGEs), activation of the PKC pathway, increase of the activity of the hexosamine pathway, and activation of TGF-beta1. High glucose concentrations also increase angiotensin II (AII) levels. Therefore, glucose and AII exert similar effects in inducing extracellular matrix formation in the mesangial cells, using similar transductional signal, which increases TGF-beta1 levels. In this review we focus in the effect of glucose and AII in the mesangial cells in causing the events related to the genesis of diabetic nephropathy. The alterations in the signal pathways discussed in this review give support to the observational studies and clinical assays, where metabolic and antihypertensive controls obtained with angiotensin-converting inhibitors have shown important and additive effect in the prevention of the beginning and progression of diabetic nephropathy. New therapeutic strategies directed to the described intracellular events may give future additional benefits.

Função e apoptose do neutrófilo: modulação pela maturação sexual, exercício e suplementação com glutamina / Neutrophil function and apoptosis: modulation by sexual maturation, exercise and glutamine supplementation

O efeito de uma única sessão de exercício (a 85% da capacidade máxima) na função e apoptose de neutrófilos de ratos de 60 (imaturos sexualmente) e 90 (maduro sexualmente) dias foi estudado. Avaliou-se também o efeito da suplementação com glutamina (1g por kg de peso) na prevenção das alterações induzidas pelo exercício. As funções estudadas foram: capacidade fagocitária, produção de óxido nítrico (NO) e de espécies reativas de oxigênio (EROs). Para avaliar a morte de neutrófilos, os seguintes parâmetros foram determinados: integridade de membrana, condensação de cromatina, fragmentação de DNA, externalização de fosfatidilserina, potencial transmembrânico mitocondrial, expressão de genes anti-apoptóticos (bcl-xL), próapoptóticos (bax e bcl-xS) e caspase 3. A maturação sexual por si só reduziu a capacidade fagocitária, aumentou a expressão dos componentes (gp91, p47 e p22phox) da NADPH-oxidase e aumentou a produção de óxido nítrico (NO). Além disso, a maturação sexual aumentou a proporção de células em apoptose, conforme observado pelo aumento na fragmentação de DNA e despolarização mitocondrial, redução na expressão de Bcl-xL e aumento da expressão de caspase 3. A sessão de exercício, reduziu a produção de NO e aumentou a expressão dos componentes da NADPHoxidase nos neutrófilos de ratos de 90 dias. Em ratos de 60 dias, o exercício não alterou as funções dos neutrófilos (capacidade fagocitária, produção de óxido nítrico e de espécies reativas de oxigênio - EROs). A sessão de exercício aumentou a proporção de neutrófilos em apoptose em ratos de 60 e 90 dias. A suplementação oral com glutamina aumentou a capacidade fagocitária e a produção de EROs nos neutrófilos de ratos de 60 dias e a expressão dos componentes da NADPH-oxidase nos neutrófilos de ratos de 90 dias. Além disso, a suplementação com glutamina reduziu o efeito do exercício na indução de apoptose nos neutrófilos dos ratos de 60 e 90 dias.

The effect of a single session of intense exercise (85% maximal capacity) on apoptosis and function of neutrophils from 60 (sexually immature) and 90 (sexually mature) days-old rats was examined. The possible effect of glutamine supplementation (1 g per kg body weight) to prevent the changes induced by the exercise was also investigated. The functions studied were: phagocytic capacity, nitric oxide (NO) and reactive oxygen species (ROS) production. To evaluate the process of neutrophils death, the following parameters were determined: cell viability, chromatin condensation, DNA fragmentation, phosphatidylserine externalization, mitocondrial transmembrane potential, expression of anti-apoptotic (bcl-xL) and pro-apoptotic (bax, bcl-xS and caspase 3) genes. The sexual maturation per se decreased the phagocytic capacity, raised the expression of the NADPH-oxidase components (gp91, p47 and p22phox) and increased nitric oxide (NO) production. In addition, sexual maturation increased the proportion of cells in apoptosis as indicated by the increase in DNA fragmentation, mitochondrial depolarization and in caspase expression, and a reduction in bcl-xL expression. The exercise session decreased NO production and increased the expression of the NADPH-oxidase components in neutrophils from 90 days old rats. In 60 days old rats, the exercise did not affect neutrophil functions studied: phagocytic capacity, NO and reactive oxygen species (ROS) production. The exercise raised the proportion of neutrophils in apoptosis in both 60 and 90 days-old rats. Oral glutamine supplementation raised the phagocytic capacity and reactive oxygen species (ROS) production in neutrophils from 90 days old rats. In addition, glutamine supplementation decreased the effect of exercise on the induction of apoptosis in neutrophils from both 60 and 90 days old rats.

Ciclo de Krebs como fator limitante na utilizaçäo de ácidos graxos durante o exercício aeróbico / The Krebs cycle as limiting factor for fatty acids utilization during aerobic exercise

Os ácidos graxos (AG) representam uma fonte importante de energia durante exercícios de intensidade leve ou moderada, e principalmente naqueles de duraçäo prolongada. A utilizaçäo dos AG pelos músculos esqueléticos depende de passos importantes como a mobilizaçäo, transporte via corrente sangüínea, passagem pelas membranas plasmática e mitocôndrial, beta-oxidaçäo e, finalmente, a oxidaçäo no ciclo de Krebs e atividade da cadeia respiratória. O exercício agudo e o treinamento induzem adaptaçöes que possibilitam maior aproveitamento dos AG como fonte de energia, ao mesmo tempo em que o glicogênio muscular é preservado. Contudo, as tentativas de manipulaçäo da dieta e suplementaçäo com agentes ativos para aumentar a mobilizaçäo e utilizaçäo dos AG durante o exercício näo apresentam resultados conclusivos. Nesse trabalho, a hipótese de que o ciclo de Krebs é o fator limitante da utilizaçäo de ácidos graxos pelo tecido muscular no exercício prolongado é apresentada

Uma etapa limitante para a oxidação de ácidos graxos durante o exercício aeróbio: o ciclo de Krebs / A limiting step for fatty acids oxidation during aerobic exercise: the krebs cycle

Os ácidos graxos (AG) representam uma fonte importante de energia durante exercícios de intensidade leve, moderada e, principalmente, naqueles de duração prolongada. A utilização dos AG pelos músculos esqueléticos depende de passos importantes como a mobilização, transporte via corrente sangüínea, passagem pelas membranas plasmática e mitocondrial, -oxidação e, finalmente, a oxidação no ciclo de Krebs (CK) e atividade da cadeia respiratória. O treinamento ao exercício aeróbio induz a adaptações que possibilitam maior aproveitamento dos AG como fonte de energia, ao mesmo tempo que o glicogênio muscular é preservado. Propomos a idéia de que o CK é uma etapa limitante para a utilização de AG pelo músculo esquelético. No tecido muscular, este ciclo apresenta perda contínua de carbonos com a formação de glutamina e citrato. Desta maneira, um passo chave para a manutenção do fluxo de metabólitos pelo CK é a formação de oxalacetato a partir do piruvato pela piruvato carboxilase. Quando o glicogênio muscular está depletado, o que ocorre após período prolongado de esforço físico, forma-se pouco piruvato. Assim, o aumento no suplemento de AG para o músculo esquelético pelo uso de drogas lipolíticas ou dietas não resulta necessariamente em aumento na oxidação de AG e produção de ATP.

Fatty acids (FA) represent an important source of energy during exercises of light and moderate intensity, and mainly in those of a prolonged duration. The utilization of FA by skeletal muscles depends on important steps such as mobilization, transport through bloodstream, passage through plasma and mitochondrial membranes, -oxidation, and finally oxidation in the Krebs’ cycle (KC) and respiratory chain activity. Aerobic exercise training induces adaptations which make possible a higher improvement of FA as a source of energy, while muscle glycogen is preserved. The authors postulate that the KC is a limiting step for the utilization of FA by the skeletal muscle. In the muscular tissue, this cycle presents continuous loss of carbons by generation of glutamine and citrate. Thus, oxalacetate formation from pyruvate through pyruvate carboxylase is a key step to keep the flux of metabolites through the KC. Pyruvate formation is low when muscle glycogen is depleted, which occurs after a prolonged period of physical strain. Therefore, the increased supply of FA for skeletal muscles by the use of lipolytic drugs and diets does not necessarily result in the increase of fatty oxidation and ATP production.