Reduction of oxidative stress improves insulin signaling in cardiac tissue of obese mice / Redução do estresse oxidativo melhora a sinalização da insulina em tecido cardíaco de camundongos obesos

ABSTRACT Objective To evaluate the effects of oxidative stress on insulin signaling in cardiac tissue of obese mice. Methods Thirty Swiss mice were equally divided (n=10) into three groups: Control Group, Obese Group, and Obese Group Treated with N-acetylcysteine. After obesity and insulin resistance were established, the obese mice were treated with N-acetylcysteine at a dose of 50mg/kg daily for 15 days via oral gavage. Results Higher blood glucose levels and nitrite and carbonyl contents, and lower protein levels of glutathione peroxidase and phosphorylated protein kinase B were observed in the obese group when compared with their respective control. On the other hand, treatment with N-acetylcysteine was effective in reducing blood glucose levels and nitrite and carbonyl contents, and significantly increased protein levels of glutathione peroxidase and phosphorylated protein kinase B compared to the Obese Group. Conclusion Obesity and/or a high-lipid diet may result in oxidative stress and insulin resistance in the heart tissue of obese mice, and the use of N-acetylcysteine as a methodological and therapeutic strategy suggested there is a relation between them.

RESUMO Objetivo Avaliar os efeitos do estresse oxidativo sobre a sinalização da insulina em tecido cardíaco de camundongos obesos. Métodos Utilizaram-se 30 camundongos Swiss subdivididos igualmente (n=10) em três grupos: Grupo Controle, Grupo Obeso e Grupo Obeso Tratado com N-acetilcisteína. Após estabelecidas a obesidade e a resistência à insulina, os camundongos obesos foram tratados diariamente, durante 15 dias, via gavagem oral, com N-acetilcisteína na dose de 50mg/kg. Resultados Observaram-se maiores níveis de glicose sanguínea, conteúdos de nitrito e carbonil, e menores níveis proteicos de glutationa peroxidase e proteína quinase B fosforilada no Grupo Obeso quando comparado a seu respectivo controle. Por outro lado, o tratamento com N-acetilcisteína se mostrou eficiente em diminuir os níveis glicêmicos, os conteúdos de nitrito e carbonil, e aumentar significativamente os níveis proteicos de glutationa peroxidase e proteína quinase B fosforilada, quando comparados ao Grupo Obeso. Conclusão Obesidade e/ou dieta hiperlipídica levam a estresse oxidativo e à resistência à insulina no tecido cardíaco de camundongos obesos, e o uso da N-acetilcisteína como estratégia metodológica e terapêutica sugeriu haver relação entre ambos.

Resistance Exercise Modulates Oxidative Stress Parameters and TNF-α Content in the Heart of Mice with Diet-Induced Obesity / Exercício Resistido Modula Parâmetros de Estresse Oxidativo e Conteúdo de TNF-α no Coração de Camundongos com Obesidade Induzida por Dieta

Abstract Background: Obesity can be characterized by low-grade chronic inflammation and is associated with an excesso production of reactive oxygen species, factors that contribute to coronary heart disease and other cardiomyopathies. Objective: To verify the effects of resistance exercise training on oxidative stress and inflammatory parameters on mice with obesity induced by a high-fat diet (HFD). Methods: 24 Swiss mice were divided into 4 groups: standard diet (SD), SD + resistance exercise (SD + RE), diet-induced obesity (DIO), DIO + RE. The animals were fed SD or HFD for 26 weeks and performed resistance exercises in the last 8 weeks of the study. The insulin tolerance test (ITT) and body weight monitoring were performed to assess the clinical parameters. Oxidative stress and inflammation parameters were evaluated in the cardiac tissue. Data were expressed by mean and standard deviation (p < 0.05). Results: The DIO group had a significant increase in reactive oxygen species levels and lipid peroxidation with reduction after exercise. Superoxide dismutase and the glutathione system showed no significant changes in DIO animals, with an increase in SD + RE. Only catalase activity decreased with both diet and exercise influence. There was an increase in tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) in the DIO group, characterizing a possible inflammatory condition, with a decrease when exposed to resistance training (DIO+RE). Conclusion: The DIO resulted in a redox imbalance in cardiac tissue, but the RE was able to modulate these parameters, as well as to control the increase in TNF-α levels.

Resumo Fundamento: A obesidade pode ser caracterizada por uma inflamação crônica de baixo grau e está associada à produção excessiva de espécies reativas de oxigênio, fatores que contribuem para doenças coronarianas e outras cardiomiopatias. Objetivo: Verificar os efeitos do treinamento resistido sobre os parâmetros de estresse oxidativo e parâmetro inflamatório em camundongos com obesidade induzida por dieta hiperlipídica (DIO). Métodos: 24 camundongos Swiss foram divididos em 4 grupos: dieta padrão (DP), DP + exercício resistido (DP+ER), obesidade induzida por DIO, DIO + ER. Os animais foram alimentados por 26 semanas com DP ou hiperlipídica realizando treinamento resistido nas 8 semanas finais do estudo. Para avaliar parâmetros clínicos foi realizado o teste de tolerância à insulina (TTI) e monitoramento do peso corporal. No tecido cardíaco foram avaliados parâmetros de estresse oxidativo e inflamação. Dados expressos por média e desvio padrão (p < 0,05). Resultados: O grupo DIO teve um aumento significativo nos níveis espécies reativas e peroxidação lipídica com redução após o exercício. A superóxido dismutase e o sistema glutationa não demonstraram alterações importantes nos animais DIO, com elevação perante DP+ER. Somente a atividade da catalase reduziu tanto com influência da dieta como do exercício. Ocorreu um aumento do fator de necrose tumoral-alfa (TNF-α) no grupo DIO, caracterizando um possível quadro inflamatório, com redução quando expostos ao treino resistido (DIO+ER). Conclusão: A DIO ocasionou um desequilíbrio redox no tecido cardíaco, porém o ER foi capaz de modular estes parâmetros, bem como controlar o aumento do TNF-α.

Effects of aquatic exercise on mental health, functional autonomy and oxidative stress in depressed elderly individuals: A randomized clinical trial

OBJECTIVES: The aim of this study was to investigate the effects of aquatic exercise on mental health, functional autonomy and oxidative stress parameters in depressed elderly individuals. METHODS: Initially, ninety-two elderly individuals were included in the study and were allocated into the depression group (n=16) and nondepression group (n=14). Both groups engaged in the aquatic exercise program for 12 weeks, including two weekly sessions (45 min/session) at a low intensity (between 50% and 60% of maximal heart rate or Borg scale scores of 13 to 14) throughout the intervention. All outcomes were evaluated at baseline and 12 weeks later. RESULTS: The patients were 63.5±8.8 years old. The following scores were decreased after training in the depressed group: depression (53%), anxiety (48%), and Timed Up & Go (33%). The following scores increased: Berg Balance Scale (9%) and flexibility (44%). Regarding the blood-based parameters, there were decreases in protein carbonylation (46%) and nitric oxide (60%) and increases in glutathione (170%) and superoxide dismutase (160%) in the depression group (p<0.005). CONCLUSIONS: The aquatic exercise program reduces depression and anxiety, improves functional autonomy and decreases oxidative stress in depressed elderly individuals.

Effects of different frequencies of physical training on electron transport chain and oxidative damage in healthy mice

The present study investigated the effect of different frequencies (three and five times a week) on electron transport chain and oxidative stress after 8 weeks of run training. Methods: Eighteen male mice (CF1, 30-35g) were distributed into the following groups (n=6): untrained (UT); trained three-time per week (T3) and trained five- time per week (T5). All training sessions were at the same intensity and duration (45min/day) in a treadmill for small animals. Forty-eight hours after the last training session, the animals were killed by decapitation and quadriceps (red portion) was removed and stored at -70ºC. Succinate dehydrogenase (SDH), complexes I, II, II-III, IV and hydroperoxides were measured. Results: Training sessions for five times per week were more effective in increasing the mitochondrial respiratory chain enzyme activities (SDH, complexes I, II, II-III, IV) as well as in decreasing the formation hydroperoxides than sessions performed for three times training per week (p<0.05). Conclusion: Our findings clearly showed that a higher the frequency of training session promotes a greater activity of the electron transport chain and consequently reduces the oxidative stress in healthy animals.(AU)

Análise comparativa entre ultrassom terapêutico e auto-hemoterapia no tratamento de lesão muscular em modelo animal / Comparative analyses of therapeutic ultrasound and autohemotherapy on treatment of muscle injury in animal model

Introdução: Este estudo teve como objetivo comparar os efeitos do ultrassom terapêutico e da auto-hemoterapia no tratamento da lesão muscular. Material e métodos: Foram utilizados 24 ratos Wistar, divididos aleatoriamente em quatro grupos: G1: Ratos sem lesão muscular; G2: Ratos com lesão muscular sem tratamento; G3:Ratos com lesão muscular e tratamento com ultrassom pulsado (0.8W/cm2); G4: Ratos com lesão muscular e tratamento com auto--hemoterapia. A lesão muscular foi induzida por um trauma único no gastrocnêmio. O tratamento foi realizado durante 7 dias e os animais foram eutanasiados por decapitação e o tecido muscular ao redor da lesão foi removido cirurgicamente para a realização das análises bioquímicas. Dentre os marcadores bioquímicos foram analisados ânion superóxido como marcador na produção de espécies reativas de oxigênio, e catalase como marcador de enzimas antioxidantes. Resultados: O grupo 2 apresentou diferença significativa em relação ao grupo 1 tendo aumentado o estresse oxidativo, e o grupo 3 apresentou diminuição do estresse oxidativo estatisticamente significativa em relação ao grupo 2, o grupo 4 não apresentou diferença significativa. Conclusão: Nota-se que a auto-hemoterapia não apresentou resultados satisfatórios no tratamento de lesão muscular,ao contrário do ultrassom, que diminuiu os marcadores de estresse oxidativo sendo eficaz no tratamento de lesão muscular.

Introduction: This study aimed to compare the effects of therapeutic ultrasound and autohemotherapy to treat muscle injury. Methods: Twenty four Wistar rats were randomly divided into four groups: G1: Rats with no muscle injury; G2: Rats with muscle injury without treatment; G3: Rats with muscle injury and treatment using pulsed ultrasound (0.8 W/cm²); G4: Rats with muscle injury and treatment using autohemotherapy. The muscle injury was inducedby a single trauma on the gastrocnemius. The treatment was carriedout during 7 days and the animals were euthanized by decapitation and the muscle tissue around the injury was surgically removed toper form biochemistry analyses. Among the biochemical markerswere analyzed superoxide anion as a marker of reactive oxygen species production and catalase as antioxidant enzymes. Results: Group 2showed significant difference compared to group 1 and increased oxidative stress, and group 3 showed a reduction of statistically significant oxidative stress compared to group 2, group 4 showedno significant difference. Conclusion: Was observed that the muscle injury treatment using autohemotherapy has no satisfactory results.On the other hand, ultrasound therapy reduced the oxidative stress markers and has proved effective in treating muscle injury.

Avaliação sérica de danos musculares e oxidativos em atletas após partida de futsal / Serum measurement of muscle and oxidative damage in soccer players after a game

O futsal é uma modalidade esportiva que requer súbita aceleração e desaceleração com brusca mudança de direção. Este esporte expõe seus praticantes a grandes impactos, causando danos musculares e oxidativos. O objetivo desta pesquisa foi avaliar os níveis séricos de marcadores de danos musculares e oxidativos em atletas após jogo defutsal. Participaram do estudo, seis atletas de futsal, com idade média (21,2 ± 0,98 anos), peso (67,1± 5,5 kg) e altura (171,0 ± 0,07 cm). As coletas foram obtidas 30 minutos antes do jogo 1 (Pré-jogo); imediatamente após o jogo 1 (pós-jogo 1) e imediatamente após osegundo jogo (pós-jogo 2), que foi realizado 24 horas após o jogo 1. O soro foi utilizado para avaliações séricas de creatina quinase, dano protéico e lipídico. As concentrações de creatina quinase, peroxidação lipídica (xilenol) e carbonilação de proteína (carbonil) foramsignificativamente maiores após o término dos jogos 1 e 2, quando comparadas aos valores pré jogo. Os valores de sulfidrila foram menores após o término dos jogos 1 e 2, quando comparados aos valores pré jogo. Nenhuma diferença foi observada quando comparados os valores após jogo 1 e o jogo 2 em todos os parâmetros analisados. Coletivamente, os resultados demonstram que a partida de futsal provoca danos musculares e oxidativos. Surpreendentemente, não houve incremento nos parâmetros avaliados ao final do jogo 2. Devido ao reduzido conhecimento em relação ao tempo de recuperação após uma partida de futsal, acredita-se que este estudo seja de grande importância para os profissionais que trabalham com esse esporte.

Futsal is a sport that requires sudden acceleration and deceleration with abrupt changes in direction. The marked impacts experienced by futsal players lead to muscle and oxidative damage. The objective of this study was to evaluate the serum levels of markers of muscle and oxidative damage in futsal players after a game. Six players with a mean age of 21.2 ± 0.98 years, weight of 67.1 ± 5.5 kg and height of 171.0 ± 0.07 cm participated in this study. Measurements were obtained 30 minutes before game 1 (pre-game), immediately after game 1 (post-game 1), and immediately after a second game (post-game 2), which was performed 24hours after game 1. Serum was collected for the evaluation of creatine kinase and of damage to proteins and lipids. Creatine kinase concentrations, lipid peroxidation (xylenol) and protein carbonylation were significantly higher after games 1 and 2 when compared to pre-game values. Sulfhydryl levels were lower after the end of games 1 and 2 compared to pre-game values. No difference in any of the parameters analyzed was observed between post-game 1 and post-game2. Taken together, the results demonstrate that a futsal match provokes muscle and oxidative damage. Surprisingly, no increase in the parameters studied was observed after game 2. In view of the limited knowledge about the time of recovery after a futsal match, this study may provideimportant information to professionals working with this sport.

Efeitos preventivos e terapêuticos do exercício físico sobre lesão pulmonar e estresse oxidativo induzido por bleomicina / Preventive and therapeutic effects of physical exercise on bleomycin-induced lung injury and oxidative stress

Estudos têm apontado o exercício físico regular de baixa a moderada intensidade como um importante agente no combate ao estresse oxidativo pulmonar. Esse estudo investigou o efeito preventivo e terapêutico do exercício físico na resposta oxidativa pulmonar induzida por Bleomicina (BLM). Métodos: 36 camundongos machos (CF1, 30-35g) foram divididos em 6 grupos (n=6): não treinados salina ou BLM, treinamento preventivo salina ou BLM, treinamento terapêutico salina ou BLM e receberam endotraquealmente uma única dose de BLM (2,5U/Kg em 0,25mL de soro estéril) ou salina (0,9%). Os grupos treinados realizaram um programa de exercício progressivo em esteira durante 8 semanas (até 17m.min-1, 50min.dia-1). O grupo preventivo iniciou o programa de exercício 62 diasantes da administração de BLM e o grupo terapêutico 62 dias após a administração de BLM. Quarenta e oito horas após o período experimental, todos os animais foram mortos por decapitação e o pulmão direito foi cirurgicamente removido. Foi determinado o conteúdode hidroxiprolina, os níveis de TBARS e carbonilação de proteínas, atividades da superóxido dismutase e catalase. Os resultados mostram que os treinamentos preventivo e terapêutico reduzem significativamente o conteúdo de hidroxiprolina e inibem o aumento nos marcadores de danos oxidativos em lipídeos e proteínas. Contudo, somente o treinamentoterapêutico reduziu a atividade da SOD e catalase nos animais expostos a BLM. A realização de treinamento físico antes ou após da lesão pulmonar é um agente capaz de minimizar o estresse oxidativo induzido pela BLM.

Studies have shown that regular physical exercise of moderate intensity is an important tool for the control of pulmonary oxidative stress. The objective of this study was to examine the preventive and therapeutic effect of physical exercise on oxidative stress in the lungs of mice exposed to bleomycin (BLM). Thirty-six male mice (CF1, 30-35 g) received a single endotracheal dose of BLM (2.5 U/kg body weight dissolved in 0.25 mL 0.9% NaCl) or saline (0.9% NaCl) and were divided into six groups (n=6): untrained saline or BLM, preventive training saline or BLM, and therapeutic training saline or BLM. The trained groups underwent a program of progressive exercise on a treadmill for 8 weeks (up to 17 m.min-1, 50 min.day-1). The preventive group started the exercise program 62 days before the administration of BLM and the therapeutic group 62 days after the administration of BLM. All animals were killed by decapitation 48 hours after the experimental period, and the right lung was surgically removed for the determination of biochemical parameters. Hydroxyproline content, TBARS level, protein carbonylation, and superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) activities were analyzed. The results showed that preventive and therapeutic training led to a significant reduction in hydroxyproline content and inhibited the increase in oxidative damage to lipids and proteins. However, only therapeutic training decreased SOD and CAT activities in mice exposed to BLM. The results suggest that preventive and therapeutic physical exercise is able to minimize pulmonary oxidative stress induced by BLM.

Resposta de duas sessões de natação sobre parâmetros de estresse oxidativo em nadadores / Response of two swimming session on oxidative stress parameters in swimmers

O objetivo do presente estudo foi investigar a resposta aguda de duas sessões de natação sobre parâmetros de estresse oxidativo em indivíduos fisicamente ativos.   Doze sujeitos homens (28±7anos, 1,75±0.08m, 72.9±9kg) com experiência em nata??ão superior a um ano de treinamento realizaram duas sessões de natação, 1 hora por sessão, com intervalo de 12 horas. Foram coletadas amostras de sangue da veia cubital 24 horas antes de prova (C1), imediatamente após a primeira sessão (C2) e segunda sessão (C3) e 24 horas após o término da prova (C4). Foram analisados as atividades da Creatina Quinase (CK), os níveis lipoperoxidação, carbonilação de proteínas e conteúdo total de tióis a atividade da catalase. Os resultados mostram um aumento na atividade da CK (1143.8 ± 254.2 U/L) nos níveis de lipoperoxidação (3.01± 0.54 nmol/TBARS/mg proteína) e carbonilação de proteínas (3.01±0.54 nmol/mg de proteína) e uma diminuição no conteúdo total de tióis (17.09±3.31 nmol TNB/mg proteína) imediatamente após a segunda sessão de natação em comparação a pré-prova (111.2±33.2 U/L; 1.68±0.34 nmol/TBARS/mg proteína; 1.68±0.34 nmol/mg de proteína; 26.8±3.08 nmol TNB/mg de proteína) respectivamente. A atividade da catalase aumentou após as duas sessões (C2; 2.5±0.35 U/mg proteína; C3; 2.5±0.47 U/mg proteína) em comparação a pré-prova (C1; 1.5±0.35 U/mg proteína). Em conclusão, somente a segunda sessão de natação alterou os parâmetros de estresse oxidativo.

This study investigated the acute effect of two swimming sessions on oxidative stress markers in trained individuals. Twelve male volunteers, students from UNESC (Universidade do Extremo Sul Catarinense, Criciuma, Santa Catarina, Brazil), with a mean age of 28 ± 7  years, initial weight of 72.9 ± 9 kg and height of 1.75 ± 0.08 cm, participated in the study. Blood samples were collected 24 hours before the sessions, immediately after the first and second session, and 24 hours after the end of the sessions. Aliquots were washed, red blood cells were lysed and plasma samples were stored at ?-80  oC until the time of the biochemical assays. Creatine kinase (CK) activity, lipid peroxidation level, protein carbonylation, thiol content and catalase activity were determined. The results showed a significant increase in CK, lipoperoxidation and protein carbonylation and a decrease in thiol content after the second swimming session (p<0.05) compared to pre-swimming levels. Catalase activity increased after the first and second swimming sessions. The main finding of the present study was that only the second swimming session resulted in oxidative stress.