Regulação metabólica e produção de espécies reativas de oxigênio durante a contração muscular: efeito do glicogênio na manutenção do estado redox intracelular / Metabolic regulation and production of oxygen reactive species during muscule contraction: effect of glycogen on intracellular redox state

O exercício físico prolongado reduz os estoques de glicogênio muscular. Nessas condições, os processos de fadiga muscular são estimulados coincidindo com um aumento na produção de espécies reativas de oxigênio. A suplementação de carboidratos ou de antioxidantes isoladamente contribui para a melhora da performance muscular, sugerindo um efeito importante da depleção de substrato (glicose) e do aumento da produção de EROs no desenvolvimento da fadiga muscular durante a atividade física. Embora o mecanismo seja desconhecido, estamos propondo neste estudo que uma maior disponibilidade de glicogênio poderia favorecer uma maior atividade da via das pentoses fosfato, aumentando a disponibilidade de NADPH e GSH no tecido muscular esquelético. Uma maior capacidade antioxidante aumentaria a capacidade do tecido muscular em atividade, mantendo o equilíbrio redox durante atividade física prolongada e melhorando o desempenho. Neste processo, o ciclo glicose-ácido graxo pode ser importante aumentando a oxidação de lipídio e reduzindo o consumo de glicogênio durante a atividade prolongada. Além disso, um aumento na produção de EROs pode reduzir a atividade de enzimas importantes do metabolismo celular incluindo a aconitase e a a-cetoglutarato desidrogenase, comprometendo a produção de energia oxidativa, via predominante na produção de ATP durante a atividade muscular prolongada.

Fatigue is closely related to the depletion of glycogen in the skeletal muscle during prolonged exercise. Under this condition, the production of oxygen reactive species (ROS) is substantially increased. It has been shown that dietary supplementation of carbohydrate or antioxidant attenuates muscle fatigue during contraction. This suggests that glycogen availability and/or elevated ROS production plays an important role on muscle fatigue development during prolonged muscle activity. Although the mechanism is still unknown, we propose that elevated muscle glycogen availability may lead to a high activity of hexose monophosphate pathway, increasing the NADPH and glutathione concentration in the skeletal muscle tissue. Elevated antioxidant capacity would increase the muscle redox balance during muscle contraction, improving performance. In this process, the glucose-fatty acid cycle may be important to increase lipid oxidation and consequently decrease glycogen utilization during prolonged activity. In addition, an elevated ROS production could reduce the activity of key metabolic enzymes including aconitase and a-ketoglutarate dehydrogenase, decreasing the oxidative energy production in the skeletal muscle during prolonged activity.

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.