Evaluation of skeletal muscle regeneration in experimental model after malnutrition / Avaliação da regeneração do músculo esquelético em modelo experimental após desnutrição

Abstract The aim of this study was to analyze muscle regeneration after cryoinjury in the tibialis anterior muscle of young rats that were malnourished and then recovered. Forty Wistar rats were divided into a nourished group that received a normal protein diet (14% casein) for 90 days and a malnourished and recovered rats group (MR) that was submitted to 45 days of malnutrition with a hypoproteic diet (6% casein) followed by 45 days of a normal protein diet (14% casein). After the recovery period, all of the animals underwent cryoinjury in the right tibialis anterior muscle and euthanasia after 7, 14 and 21 days. The amount of connective tissue and the inflammation area was higher in the malnutrition recovered injury MR group (MRI) at 14 days post-injury (p < 0.05). Additionally, the cross-sectional area (CSA) of the regenerated fibers was decreased in the MRI (p < 0.05). The MyoD and myogenin protein levels were higher in the nourished injury group. Similar levels of TGF-β1 were found between groups. The proposed malnutrition protocol was effective in showing delayed changes in the regeneration process of the tibialis anterior muscle of young rats. Furthermore, we observed a delay in muscle repair even after nutritional recovery.

Resumo O objetivo do presente estudo foi analisar a regeneração muscular após criolesão no músculo tibial anterior de ratos jovens desnutridos e recuperados. Foram utilizados 40 ratos da linhagem Wistar, divididos em 2 grupos: ratos nutridos receberam dieta normoproteica (14% de caseína) por 90 dias; e ratos desnutridos e recuperado submetidos a duas fases nutricionais pós-desmame, correspondendo a 45 dias de desnutrição com dieta hipoproteica (6% caseína), seguida por 45 dias de dieta normoproteica (14% caseína). Ao completar a fase de recuperação, todos os animais foram submetidos à criolesão no músculo tibial anterior direito e a eutanasia ocorreu 7, 14 e 21 dias após a lesão. A quantidade de tecido conjuntivo e a área de inflamação 14 dias pós-lesão foi maior no grupo desnutrido, recuperado e lesado (MRI – malnourished, recovered and injured group) (p < 0,05). A área de secção transversa (AST) das fibras regeneradas do grupo MRI foi menor (p < 0,05). O conteúdo das proteínas MyoD e Miogenina foi maior no grupo nutridos e lesados. A citocina TGF-β1 não apresentou diferença entre os grupos. O protocolo proposto foi eficaz para demonstrar alterações no processo de regeneração do músculo tibial anterior de ratos jovens, atrasando o reparo muscular mesmo após a recuperação nutricional.

Expressão e localização de fatores regulatórios miogênicos (MyoD e Miogenina) em músculos somíticos de ratos reinervados pela técnica de tubulização / Expression and localization of myogenic regulatory factors (MyoD and Myogenin) in somatic rat muscle after reinervation with vein graft tubulization

As lesões dos nervos periféricos, que inervam os músculos esqueléticos, evoluem para perdas da propriocepção e alterações na morfologia e função das fibras musculares, causando um impacto negativo na qualidade de vidas dos indivíduos. Tais lesões implicam em alteração na expressão de genes específicos do músculo, como por exemplo, na MyoD e Miogenina, atuantes na ativação de células satélites e reguladores da massa muscular A técnica cirúrgica de tubulização é um recurso empregado na prática clínica para tratamento de músculos que sofreram desnervação. O objetivo do presente estudo foi analisar se a técnica de tubulização com o preenchimento de gordura altera a expressão de Myod e Miogenina, a morfometria do músculo sóleo de ratos e localização da Myod e Miogenina. Para isso, 57 ratos Wistar foram separados em grupos: controle inicial (GCI); final 45 (GCF45), final 150 (GCF150), desnervado 45 dias (GD45), desnervado 150 dias (GCD150) e grupos experimentais com veia vazia 45 dias (GESP45) e 150 dias (GESP150) e com veia preenchida de gordura 45 dias (GEG45) e 150 dias (GEG150). Para os procedimentos cirúrgicos de desnervação e reinervação e coleta do músculo os animais foram profundamente anestesiados. Após os devidos tempos experimentais, os animais foram sacrificados, o músculo sóleo foi dissecado, envolvido em meio de criopreservação e estocado a -80°C. A quantificação de mRNA do MyoD e Miogenina foi realizada por amplificação por reação em cadeia de polimerase (PCR) em tempo real (RealTimePCR) e a localização da produção de Myod e Miogenina foi realizada por microscopia confocal a laser e imunofluorescência. A morfometria foi realizada em lâminas coradas com HE, observadas em microscópio ótico e calculadas pelo software Image Pro-Plus 6.2.

Os resultados do presente estudo mostraram que houve aumento da expressão do Myod e Miogenina nos grupos experimentais 45 dias quando comparados ao grupo controle inicial e um decréscimo da expressão de Myod e Miogenina para os grupos experimentais com 150 dias. A área da secção transversa nos grupos experimentais com 45 dias (GESP45 e GEG45) não apresentaram diferença estatística, quando comparado com grupo desnervado 45 dias (GCD45), enquanto que o grupo experimental com preenchimento de gordura 150 dias (GEG150) obteve os melhores resultados na medida da área da secção transversal do músculo sóleo. As lâminas observadas no microscópio confocal mostram a MyoD e Miogen localizadas no mionúcleo. Concluiu-se que o uso da gordura na técnica de tubulização do nervo ciático de ratos, interfere na regeneração do músculo sóleo.

Peripheral nerve injuries can result in the loss of propioception, morphological and functional alterations of muscle fibers which causes a negative impact on the quality of life. These injuries elicit an alteration on the expression of muscle specific genes, like MyoD and Myogenin, involved in the satellite cell activation and muscle mass regulation. The vein graft tubulization is a well known technique for treatment of denervated muscle. The aim of this work was to investigate if vein graf tubulization filled with fat tissue changes the expression and localization of MyoD and Myogenin and to study if it can modify the morphometry of soleus muscle. Fifty seven Wistar rats were divided in initial control group (ICG), final control group 45 days and 150 days (FCG45; FCG150), denervated 45 days and 150 days (D45; D150) and experimental groups with vein graft 45 days and 150 days (VG45; VG150). and vein graft filled with fat tissue 45 days and 150 days (VF45; VF150). For denervation and reinervation procedures and muscle biopsy the animals were submitted to anaesthesia and after the experimental time they were euthanized. Soleus muscle was dissected, involved in criopreservation medium and stored at -80ºC. It was performed RealTime polymerase chain reaction (RealTimePCR) for MyoD and Myogenin mRNA quantification. The localization of its production was analysed by laser confocal microscopy and immunofluorescence staining. The morphometric analysis were done by Hematoxilin-Eosin staining and examined at optical microscopy using the Image ProPlus 6.2 software.

There was an upregulation on the expression of MyoD and Myogenin for the experimental groups at 45 days when compared to the initial control group. On the other hand, we found a downregulation on the MyoD and Myogenin expression in the same groups with 150 days. The area of transversal section in the 45 days experimental groups (VF45, VG45) did not show statistical difference compared with denervated group with 45 days (D45). Moreover, the group filled with fat tissue at 150 days (VF150) presented the best results in the transversal section area of soleus muscle. In addition, the slides analysed under confocal microscopy showed the localization of MyoD and Myogenin in the mionuclei. In conclusion, the application of vein graft filled fat tissue improves the soleus muscle regeneration.