Protective effects of exercise against sepsis-induced energy metabolism dysfunction in skeletal muscle of rats / Efeitos protetores do exercício contra a disfunção do metabolismo energético induzida por sepse na musculatura esquelético de ratos / Efectos del ejercicio contra la disfunción del metabolismo energético inducida por sepsis en la musculatura esquelética de ratones

ABSTRACT

We evaluated effects of aerobic physical preconditioning on general performance and energy metabolism in skeletal muscle of septic rats. Forty-eight 10-wk-old male Wistar rats were randomly assigned to either Untrained or Trained groups. Aerobic exercise training protocol (AETP) consisted of an 8-week treadmill program. After AETP, performance was evaluated by graded treadmill and functional ambulation testing. Afterwards animals from both groups were randomly assigned to Sham or CLP surgery (cecal ligation and perforation), resulting in the following groups Sham untrained (ShamU), CLP untrained (CLPU), Sham trained (ShamT), and CLP trained (CLPT). Two days after surgery, animals repeated the ambulation test, and were euthanized after this. Diaphragm, soleus and plantaris muscles were harvested. Mitochondrial electron transport chain enzyme (METC) and creatine kinase (CK) activity were measured. AETP led to significant improvement in performance of distance run and in skeletal muscle function of the Trained group. Forty-eight hours after surgery the CLPT group was able to maintain similar muscle performance as Sham groups. Dysfunction was shown in the diaphragm in METC complexes I and II-III and in locomotive soleus muscles in complex I; CK enzyme activity was significantly increased in sedentary CLPU group in soleus and plantaris muscle, but in the diaphragm there was only a tendency (p=0.07). CLPT animals that were submitted to AETP avoided all these negative results. Taken together our results provide evidence of the positive effects obtained with an aerobic physical preconditioning program on METC and CK enzyme activity related to the diaphragm and locomotive muscles mitigating sepsis-induced energy metabolism dysfunction.

RESUMO

Foram avaliados os efeitos do pré-condicionamento físico aeróbico no desempenho geral e metabolismo energético na musculatura esquelética de ratos sépticos. Quarenta e oito ratos Wistar machos de dez semanas de idade foram aleatoriamente designados para os grupos "treinado" e "não treinado". O protocolo de treinamento de exercício aeróbico (AETP) consistiu de um programa de esteira de oito semanas. Depois do AETP, o desempenho foi avaliado pela esteira graduada e testes de deambulação funcional. Posteriormente, animais de ambos os grupos foram divididos aleatoriamente em Sham ou cirurgia CLP (ligação cecal e perfuração), resultando nos seguintes grupos Sham não treinado (ShamU), CLP não treinado (CLPU), Sham treinado (ShamT) e CLP treinado (CLPT). Dois dias após a cirurgia, os animais repetiram o teste de deambulação e logo após foram sacrificados. O diafragma e os músculos sóleo e plantar foram colhidos. A atividade da enzima da cadeia mitocondrial transportadora de elétrons (METC) e da creatina quinase (CK) foi medida. A AETP levou a uma melhoria significativa no desempenho em corridas de longa distância e na função da musculatura esquelética do grupo treinado. Quarenta e oito horas após a cirurgia, o grupo CLPT foi capaz de manter um desempenho muscular semelhante ao dos grupos Sham. Foi mostrada disfunção no diafragma nos complexos METC I e II-III e nos músculos sóleos locomotivos no complexo I; a atividade da enzima CK sofreu aumento significativo no grupo CLPU sedentário em músculo sóleo e plantar, mas no diafragma havia apenas uma tendência (p=0,07). Os animais CLPT que foram submetidos ao AETP evitaram todos estes resultados negativos. Tomados em conjunto, nossos resultados fornecem evidências dos efeitos positivos obtidos com um programa de pré-condicionamento físico aeróbico em relação à atividade das enzimas METC e CK relacionada ao diafragma e aos músculos locomotivos atenuando a disfunção do metabolismo energético induzida por sepse.

RESUMEN

En este estudio se analizó los efectos del preacondicionamiento físico aeróbico en el rendimiento general y en el metabolismo energético de la musculatura esquelética de ratones sépticas. Se seleccionaron aleatoriamente 48 ratones Wistar con 10 semanas de edad, asignados en los grupos "entrenado" y "no entrenado". El protocolo de entrenamiento del ejercicio aeróbico (AETP) constituyó por un programa de tapiz rodante de ocho semanas. Tras el AETP se evaluó el rendimiento a través de tapiz rodante y de pruebas de deambulación funcional. En seguida, se dividieron aleatoriamente los ratones de ambos grupos en Sham o cirugía CLP (ligadura cecal y perforación), teniendo como resultados los grupos Sham no entrenado (ShamU), CLP no entrenado (CLPU), Sham entrenado (ShamT) y CLP entrenado (CLPT). Dos días después de la cirugía, se repitió la prueba de deambulación en los animales y, en seguida, se los sacrificaron, recolectando el diafragma y los músculos sóleo y plantar. Se midió la actividad de las enzimas de la cadena mitocondrial de transporte de electrones (METC) y de la creatina quinasa (CK). El AETP tuvo una mejora significativa en el rendimiento en carreras de larga distancia y en la función de la musculatura esquelética del grupo entrenado. Cuarenta y ocho horas tras la cirugía, el grupo CLPT mantuvo un rendimiento muscular semejante al de Sham. Se mostró una disfunción en el diafragma en los complejos METC I y II-III así como en los músculos sóleos locomotores del complejo I; sufrió un aumento la actividad de la enzima CK en el grupo CLPU sedentario con músculo sóleo y plantar, pero en el diagrama hubo sólo una tendencia (p=0,07). Los animales CLPT que fueron sometidos al AETP no tuvieron estos resultados negativos. Los resultados mostraron indicios de efectos positivos obtenidos por preacondicionamiento físico aeróbico sobre la actividad de las enzimas METC y CK relacionada al diafragma y a los músculos locomotores, disminuido, así, la disfunción energética inducida por sepsis.