Physical exercise after immobilization of skeletal muscle of adult and aged rats / Exercício físico após imobilização de músculo esquelético de ratos adultos e idosos / Ejercicio físico después de la inmovilización del músculo esquelético de ratas adultas y mayores

ABSTRACT

ABSTRACT Introduction: Immobilization is a treatment technique often used to reduce pain and prevent worsening of the injury. However, it promotes harmful effects on musculoskeletal tissue, resulting in a marked loss of muscle function, which may be aggravated in the elderly. Physical exercise is an important intervention to mitigate these harmful effects. Objective: To analyze possible morphometric changes in the gastrocnemius muscle of rats after immobilization and remobilization with physical exercise. Methods: Fifty-six rats were divided into adult (A) and aged (E) groups and subdivided into adult and aged control (AC and EC), immobilized (AI and EI), free remobilized (AIF and EIF), and remobilized through physical exercise (AIE and EIE). The hind limbs were immobilized with the gastrocnemius muscle in a shortened position for a period of seven days, except for the control group. The exercise protocol consisted of five swimming sessions, once per day (25 minutes/session). The animals were euthanized by administration of an overdose of ketamine hydrochloride plus xylazine hydrochloride, followed by sample collection and preparation of hematoxylin and eosin slides. Measurements of the smallest diameter of 120 muscle fibers of each animal were taken with software NIS-Elements D3.0 - SP7 - Nikon® instruments Inc., NY, USA. Results: There was a significant reduction in the mean fiber diameter in the AI (38.43 µm ± 4.20; p=0.01) and AIF (36.97 µm ± 3.41; p<0.01) groups compared to AC (45.39 µm ± 3.41) and in the EI (42.26 µm ± 4.39; p<0.01), EIF (36.00 µm ± 4.15; p<0.01), and EIE (41.86 µm ± 4.95; p<0.01) groups compared to the EC (51.37 µm ± 3.86) group. The data showed that exercise was able to restore muscle trophism in the adult groups; however, none of the protocols has succeeded in aged rats. Conclusion: Immobilization in the shortened position induced muscle atrophy and physical exercise was effective in restoring muscular trophism only in adult animals. Level of Evidence I; Therapeutic studies - Investigating the Results of Treatment.

RESUMO

RESUMO Introdução: A imobilização é uma técnica de tratamento utilizada frequentemente para redução de dor e prevenção do agravamento da lesão. Entretanto, promove efeitos nocivos no tecido músculo-esquelético, resultando em perda acentuada de função muscular, que pode ser agravada em idosos. O exercício físico constitui intervenção importante para atenuar esses efeitos nocivos. Objetivo: Analisar possíveis alterações morfométricas no músculo gastrocnêmio de ratos após imobilização e remobilização com exercício físico. Métodos: Cinquenta e seis ratos divididos em grupo adulto (A) e grupo idoso (E) e subdivididos em controles adultos e idosos (AC e EC), imobilizado (AI e EI), remobilizado livre (AIF e EIF) e remobilizado por meio de exercício físico (AIE e EIE). Os membros traseiros foram imobilizados com o músculo gastrocnêmio em posição de encurtamento por um período de sete dias, exceto no grupo controle. O protocolo de exercícios foi composto por cinco sessões de natação uma vez por dia (25 minutos/sessão). Os animais foram submetidos à eutanásia por administração de cloridrato de cetamina em dose elevada e cloridrato de xilazina, seguida da coleta da amostra e preparação das lâminas com hematoxilina e eosina. Foram feitas as medidas do menor diâmetro de 120 fibras musculares de cada animal com o software NIS-Elements D3.0 - SP7 - Nikon® instruments Inc.®, NY, EUA. Resultados: Houve redução significante na média do diâmetro das fibras nos grupos AI (38,43 µm ± 4,20; p = 0,01) e AIF (36,97 µm ± 3,41; p < 0,01) com relação ao grupo AC (45,39 µm ± 3,41) e dos grupos EI (42,26 µm ± 4,39; p < 0,01), EIF (36,00 µm ± 4,15; p<0,01) e EIE (41,86 µm ± 4,95; p < 0,01) com relação ao grupo EC (51,37 µm ± 3,86). Os dados mostraram que o exercício foi capaz de restaurar o trofismo muscular nos grupos adultos; entretanto, nenhum dos protocolos teve sucesso nos ratos idosos. Conclusão: A imobilização em posição de encurtamento induziu à atrofia muscular e o exercício físico foi eficaz para restabelecer o trofismo muscular apenas nos animais adultos. Nível de Evidência I; Estudos terapêuticos - Investigação dos resultados do tratamento.

RESUMEN

RESUMEN Introducción: La inmovilización es una técnica de tratamiento utilizada frecuentemente para reducir el dolor y prevenir el agravamiento de la lesión. Sin embargo, promueve efectos nocivos en el tejido músculo-esquelético, resultando en una pérdida acentuada de función muscular y puede agravarse en ancianos. El ejercicio físico constituye una intervención importante para atenuar estos efectos nocivos. . Objetivo: Analizar posibles cambios morfométricos en el músculo gastrocnemio de ratas después de la inmovilización y removilización con ejercicio físico. Métodos: Cincuenta y seis ratas divididas en grupo adulto (A) y mayores (E) y subdividas en controles adultos y mayores (AC y EC), inmovilizado (AI y EI), removilizado libre (AIF y EIF) y removilizados con ejercicio físico (AIE y EIE). Las extremidades traseras de los animales fueron inmovilizados con el músculo gastrocnemio en posición de acortamiento por un período de siete días, excepto en el grupo control. El protocolo de ejercicios se compuso de cinco sesiones de natación una vez el día (25 minutos/sesión). Los animales fueron sometidos a la eutanasia por administración de clorhidrato de ketamina en dosis elevada y clorhidrato de xilazina, seguida de la recolección de la muestra y preparación de las láminas con hematoxilina y eosina. Se realizaron las medidas del menor diámetro de 120 fibras musculares en cada animal con el programa NIS-Elements D3.0 - SP7 - Nikon® Instruments Inc. ® , NY, EE.UU. Resultados: Hubo una reducción significativa en la media del diámetro de las fibras en los grupos AI (38,43 µm ± 4,20; p = 0,01) y AIF (36,97 µm ± 3,41; p < 0,01) en comparación con el grupo AC (45,39 µm ± 3,41) y de los grupos EI (42,26 µm ± 4,39; p < 0,01), EIF (36,00 µm ± 4,15; p < 0,01) y EIE (41,86 µm ± 4,95; p < 0,01) con relación al grupo EC (51,37 µm ± 3,86). Los datos mostraron que el ejercicio fue capaz de restaurar el trofismo muscular en los grupos adultos; sin embargo, ninguno de los protocolos tuvo éxito en las ratas mayores. Conclusión: La inmovilización en posición de acortamiento indujo a la atrofia muscular y el ejercicio físico fue eficaz para restablecer el trofismo sólo en los animales adultos. Nivel de Evidencia I; Estudios Terapéuticos - Investigación de los resultados del Tratamento.