DEXAMETASONA PROMOVE RESISTÊNCIA INSULÍNICA E

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1 DEXAMETASONA PROMOVE RESISTÊNCIA INSULÍNICA E HIPOTROFIA DE MÚSCULOS ESQUELÉTICOS Anhanguera Educacional S.A. Correspondência/Contato Alameda Maria Tereza, 2000 Valinhos, São Paulo rc.ipade@unianhanguera.edu.br pic.ipade@unianhanguera.edu.br Coordenação Instituto de Pesquisas Aplicadas e Desenvolvimento Educacional - IPADE Publicação: 09 de março de 2009 ANUÁRIO DA PRODUÇÃO DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA DISCENTE Vol. XI, Nº. 12, Ano 2008 Nayara Aparecida Quintiliano Maria Letícia Gomes Rodrigues Emanuel Sebastião de Carvalho Junior Prof. Luciano Júlio Chingui Curso: Fisioterapia FACULDADE ANHANGUERA DE CAMPINAS UNIDADE 3 ANHANGUERA EDUCACIONAL S.A. Trabalho apresentado no 8º. Congresso Nacional de Iniciação Científica CONIC SEMESP em novembro de Trabalho apresentado na V Semana de Estudos da Fisioterapia da Faculdade Anhanguera de Campinas Unidade 3. RESUMO O objetivo desse estudo foi avaliar o perfil quimio-fisiológico de músculos esqueléticos de ratos tratados com Dexametasona no período de 5 e 7 dias. Foram utilizados ratos Wistar divididos em 3 grupos experimentais (n=6 cada): controle (C), tratado com Dexametasona por 5 dias (D5) e tratado com Dexametasona por 7 dias (D7). Após o período experimental, foi realizado o (ITT), teste de tolerância à insulina, e os músculos Sóleo e Tibial anterior foram retirados para análise do peso seco. Os dados foram submetidos à análise estatística por meio do teste de normalidade, seguido de ANOVA e teste Tukey, com nível de significância fixado em p<0,05. Os resultados revelam uma significativa resistência insulínica nos grupos D5 e D7 e redução significativa do peso muscular. O índice de decaimento da glicose reduziu 47,16% no grupo D5 e 31,85% no D7, o peso do músculo Sóleo reduziu 16,38% no grupo D5 e 25,36% no D7, o peso do músculo Tibial anterior reduziu 22,03% no D5 e 35,23% no D7. Os resultados revelam a implantação de um status de resistência insulínica nos gupos D5 e D7. Esses dados evidenciam que o tratamento com Dexametasona promove alterações quimio-fisiológicas que culminam com o quadro de hipotrofia muscular. Palavras-chave: Fisioterapia - Músculo esquelético - hipotrofia Dexametasona. Trabalho realizado com o incentivo e fomento da Anhanguera Educacional S.A.

2 194 Dexametasona promove resistência insulínica e hipotrofia de músculos esqueléticos 1. INTRODUÇÃO Historicamente os músculos esqueléticos têm sido considerados como efetores do movimento e mantenedores do tônus. Contudo, a ciência tem buscado compreender as funções quimio-metabólicas deste tecido, principalmente no que tange à homeostasia glicêmica. Situações de desuso muscular como a imobilização, comprometem a homeostasia muscular e geram alterações metabólicas que contribuem para a implantação da hipotrofia. Dessa maneira, a hipotrofia muscular tem se configurado como objeto de estudo de várias áreas do saber, entre as quais se destaca a Fisioterapia. A imobilidade é uma condição freqüente na prática da fisioterapia clínica, uma vez que a imobilização promove profundas alterações homeostásicas como déficit nutricional e alteração na sinalização hormonal, fatos esses que culminam com severas alterações metabólicas. Assim, diversos pesquisadores têm direcionado seus estudos à compreensão dessas alterações. Por outro lado, trabalhos recentes têm postulado que o tratamento com glicocorticóide pode interferir no perfil muscular e assim gerar resistência insulínica, reduzir a formação de reservas glicogênicas, além ativar mecanismos proteolíticos que contribuem severamente para a instalação da hipotrofia muscular. A glicose constitui o substrato energético preferencialmente utilizado pelo músculo. Sua captação pode ser realizada de múltiplas maneiras: pelos mecanismos de sinalização insulínica, pela atividade metabólica tecidual ou pelos mecanismos contráteis das fibras (BELL et al., 1990; GOODYEAR et al., 1991; KLIP; MARETTE, 1992). Diversas situações podem comprometer a homeostasia metabólica das fibras musculares, como a imobilização (KANNUS et al., 1998), que é uma condição muito presente na prática clínica da fisioterapia, além de longos períodos de permanência no leito, situações de microgravidade (JAGOE; GOLDBERG, 2001; JACKMAN; KANDARIAN, 2004), tratamento de fraturas, rupturas ligamentares, lesão medular e condições cirúrgicas (REARDON, et al., 2001). De acordo com Hirose (2002) a resistência à insulina é um dos fatores contribuintes para a hipotrofia muscular. Porém, os mecanismos celulares e moleculares que levam a essa perda ainda não são bem entendidos (LAWLER; SONG; DEMAREE, 2003).

3 Nayara A. Quintiliano, Maria L. G. Rodrigues, Emanuel S. de Carvalho Junior, Luciano J. Chingui 195 Em 2005 Chingui et al. estudaram a o perfil metabólico de músculos respiratórios de ratos tratados com Dexametasona por 5 dias, nesse estudo foi observado que no 5º dia de tratamento com o glicocorticóide já existe um quadro claro de resistência insulínica. Nesse contexto, estudos recentes têm observado que outros fatores como o tratamento com glicocorticóides também podem comprometer o perfil homeostásico das fibras musculares, por provocarem severas alterações metabólicas que se traduzem em redução da síntese protéica e consequentemente hipotrofia muscular (KANDA et al., 2001; CHINGUI et al., 2005). Diante dessas considerações, a hipótese desse projeto é que a resistência insulínica observada no 5º dia de tratamento com glicocoricóide pode permanecer no 7º dia de tratamento, e assim promover grandes prejuízos ao músculo. Uma vez que a hipotrofia muscular tem sido muito estudada na atualidade, a relevância desse estudo reside no fato de que o conhecimento dos mecanismos envolvidos no comprometimento metabólico, morfológico e bioquímico inerentes ao tratamento com o glicocorticóide Dexametasona, pode auxiliar no desenvolvimento de melhores ações de prevenção e reabilitação. Ainda vale salientar que já se tem clareza de que a resistência insulínica resultante do tratamento com Dexametasona se instala a partir do 3º dia, contudo, não há evidências sobre o período de permanência dessa alteração. Esse conhecimento é de extrema importância para a fisioterapia, pois pacientes em uso de Dexametasona que forem submetidos ao tratamento fisioterapeutico deverão ser avaliados e tratados de forma muito peculiar. Trabalhos recentes têm ponderado de forma muito contundente os efeitos deletérios causados no sistema muscular em decorrência do tratamento com Dexametasona (SALEHUAN et al., 2006; BROWN, et al., 2007; CODERE et al., 2007). 2. OBJETIVO Considerando as alterações homeostásicas induzidas pelo glicocorticóide, o presente trabalho teve os seguintes objetivos: 1- Avaliar por meio do (ITT), teste de tolerância à insulina, as alterações metabólicas decorrentes do tratamento com Dexametasona nos períodos de 5 e 7 dias. 2- Avaliar as alterações hipotróficas do tecido muscular, decorrentes do tratamento com Dexametasona.

4 196 Dexametasona promove resistência insulínica e hipotrofia de músculos esqueléticos 3. METODOLOGIA Animais Foram utilizados ratos, albinos, Wistar com idade variando entre 3 e 4 meses. Os ratos foram comprados pelo setor de compras vinculado o IPADE em um biotério credenciado. Os amimais foram distribuídos em 3 grupos experimentais, a saber: grupo controle (C), grupo tratado com Dexametasona durante 5 (D5) e 7 dias (D7). Durante a fase experimental os animais foram mantidos no biotério da FAC-3, alimentados com ração (Purina para roedores) e água ad libitum e submetidos a ciclos fotoperiódicos de 12 h claro e 12h. Teste de tolerância à insulina (ITT) Para a realização do ITT os animais foram previamente anestesiados com pentobarbital sódico (40 mg/kg de peso), 15 min após a anestesia foi feito um corte na cauda de cada animal por onde foram coletadas amostras de sangue. Após a primeira coleta (tempo zero, T0) foi injetado insulina regular Biobrás (1U/Kg) e outras amostras foram coletadas nos tempos 2,5, 5, 10 e 20 minutos, a glicemia foi avaliada por meio de glicosímetro (ACCU- CHEK) de acordo com Chan et al. (2001). Aplicação da Dexametasona A Dexametasona foi administrada diariamente na concentração de (1mg/kg, IP), durante 05 e 07 dias de acordo com a proposta de (SAAD, et al., 1993). Análise estatística Para a avaliação estatística dos dados foi utilizado inicialmente o teste de normalidade (Kolmogorov-Smirnov), os dados mostraram-se paramétricos e por essa razão foram submetidos à análise de variância (ANOVA) e teste de Tukey com nível de significância de 5% (p < 0,05). 4. DESENVOLVIMENTO A Dexametasona foi administrada durante 5 e 7 dias consecutivos, pela via intraperitoneal na proporção de 1mg/Kg. Assim, para um rato de 250mg foram aplicados 0,25mg. Para a realização do ITT, inicialmente os animais foram anestesiados com pentobarbital sódico, pela via intraperitoneal. Para tanto, o animal foi cuidadosamente segurado pelo dorso e a agulha foi incidida na região peritoneal na angulação de 90.

5 Nayara A. Quintiliano, Maria L. G. Rodrigues, Emanuel S. de Carvalho Junior, Luciano J. Chingui 197 Quinze minutos após a anestesia, foi realizado um corte na ponta da cauda do animal, por onde foram coletadas as amostras de sangue nos tempos zero (T0), que corresponde ao período que antecede a aplicação da insulina, e nos tempos 2,5, 5, 10 e 20 minutos, que correspondem ao período pós aplicação da insulina. Após a coleta do T0, com o animal em decúbito dorsal, a insulina foi injetada pela via intraperitoneal. Em cada um dos tempos, a glicemia foi avaliada por glicosímetro. 5. RESULTADOS Os resultados desse estudo mostram que o tratamento com Dexametasona compromete significativamente a sinalização insulínica e também o perfil fisiológico de músculos esqueléticos. O ITT mostrou que a velocidade de decaimento da glicose foi de (Média±epm C: 2,025±0,09; D5: 1,075±0,07 e D7: 1,389±0,2, *p<0,05 em relação ao grupo controle e #p<0,05 em relação ao grupo D5), houve redução de 47,16% no grupo D5 e de 31,85% no D7. A redução do grupo D5 é estatisticamente significativa, porém a redução do grupo D7 não apresenta diferença estatística do grupo C, mas apresenta diferença com significância estatística em relação ao grupo D5. Ver Figura 1. Quanto aos pesos musculares, foram observados os seguintes valores no músculo sóleo, (Média±epm C: 39,66±1,03; D5: 33,16±2,85; D7: 29,60±0,54, *p<0,05 em relação ao grupo controle), essas reduções são estatisticamente significativas, e representam redução de 16,38% no grupo D5 e de 25,36% no D7, Figura 2. No músculo tibial anterior, foram observados (Média±epm C: 223,33±13,66; D5: 173,33±13,66 e D7: 144±13,41, *p<0,05 em relação ao grupo controle), essas reduções correspondem a 22,03% no grupo D5 e a 35,23% no D7, Figura 3.

6 198 Dexametasona promove resistência insulínica e hipotrofia de músculos esqueléticos Constante de decaimento da glicose C D5* D7# Tempo (min) Figura 1. Avaliação da taxa de remoção da glicose durante o teste de tolerância à insulina (ITT). Peso muscular do Sóleo (mg) * * C D5 D7 Grupos experimentais Figura 2. Peso muscular do Sóleo em (mg).

7 Nayara A. Quintiliano, Maria L. G. Rodrigues, Emanuel S. de Carvalho Junior, Luciano J. Chingui 199 Peso muscular do Tibial Anterior (mg) * * C D5 D7 Grupos experimentais Figura 3. Peso muscular do Tibial Anterior em (mg). 6. CONSIDERAÇÕES FINAIS Esses resultados estão de acordo com o esperado, uma vez que diversos pesquisadores têm observado que a utilização da Dexametasona compromete a dinâmica fisiológica de músculos esqueléticos. Nesse sentindo, um recente trabalho publicado em 2005 por Ruzzin Wagman e Jenesn, onde também foi avaliado o efeito do tratamento com Dexametasona sobre o perfil da musculatura esquelética, foi observado redução de 50% da fosforilação da AKT na serina-473, fato que compromete a homeostasia das fibras musculares. Outro trabalho, mais recente avaliou em células musculares o conteúdo de IRS-1, dos níveis de tirosina, serina e transportadores de glicose do tipo GLUT 1 e GLUT 4 em ratos tratados com dexametasona, os autores concluíram que a dexametasona de fato prejudica a sinalização insulínica por um mecanismo independente da fosforilação de serina, depleção de IRS-1 ou redução da expressão de GLUT1 (BROWN, et al., 2007). Trabalhos realizados por Wang et al. (2006) e Zhao et al. (2008) também ratificam os malefícios decorrentes do tratamento com dexametasona, uma vez que descreveram vários erros metabólicos que promovem hipotrofia de músculos esqueléticos, concomitantemente à administração de glicocorticóides. Considerando esses resultados, bem como a observação da sua conformidade com a literatura científica, conclui-se que os efeitos deletérios provocados pelo tratamento com glicocorticóides são tempo-dependentes, quanto maior o tempo de terapia, maiores são os danos metabólicos, e maior o grau de hipotrofia muscular.

8 200 Dexametasona promove resistência insulínica e hipotrofia de músculos esqueléticos Dessa maneira, pacientes em terapia com glicocorticóides ao serem submetidos à sessões de fisioterapia, precisam ser avaliados e tratados de forma muito peculiar. PARECER DE APROVAÇÃO DE COMITÊ Pesquisa autorizada pelo CEP da Anhanguera Educacional S/A. REFERÊNCIAS BELL, G.I.; KAYANO, T.; BUSE, J.B.; BURANT, C.F.; TAKEDA, J.; LIN, D.; FUKUMOTO, H. e SEINO, S. Molecular biology of mammalian glucose transporters. Diabetes Care 13: , BROWN PD, BADAL S, MORRISON S, RAGOOBIRSINGH D. Acute impairment of insulin signalling by dexamethasone in primary cultured rat skeletal myocytes. Mol Cell Biochem. 297(1-2):171-7, CHAN, C.B, De LEO, D., JOSEPH J.W, McQUAID, T.S, HÁ, X.F, XU, F., et al. Increased uncoupling protein-2 levels in beta-cells are asssociated with impaired glucose-stimulated insulin secretion: mechanism of action. Diabetes, 50: , CHINGUI, L.J.; CAMPOS, D.B.; FURLAN, M.F.; CANCELLIERO, K.M.; FORTI, E.M.P.; SILVA, C.A. Perfil metabólico da musculatura respiratória submetida a estimulação elétrica diafragmática em ratos resistentes a insulina por tratamento com glicocorticóide. In: 6º Jornada Científica - UFSCar, 2005, São Carlos. XIII Congresso de Iniciação Científica GOODYEAR, L.J; HIRSHMAN, M.F.; SMITH, R.J.; HORTON E.S. Glucose transporter number, activity, and isoform content in plasma membrane of red and write skeletal muscle. Am J Physiol. 1991; 261: HIROSE, M.; KANEKI, M. SUGITA, H.; YASUHARA, S.; MARTYN, J. Immobilization depresses insulin signaling in skeletal muscle. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2000; 279: JACKMAN, R.W.; e KANDARIAN, S.C. The molecular basis of skeletal muscle atrofy. Am j Physiol Cell Physiol. 2004; 287: C834-C43. JAGOE, R.T.; GOLDBERG, A.L. What do we really know about the ubiquitin-proteasome pathway in muscle atrophy. Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2001; 4: KANDA, F.; OKUDA, S.; MATSUSHITA,T.; TAKATANI, K.; KIMURA, K.I.; CHIHARA K. Steroid myopathy: pathogenesis and effects of growth hormone and insulin-like growth factor-i administration. Horm Res. 56(1) 1:24-8, KANNUS, P.; JOZSA, L.; KVIST, M.; JÄRVINEN, M. Effects of immobilization and subsequent lowto high-intensity exercise on morphology of rat calf muscles. Scand J Med Sci Sports 8: , 1998b. KLIP, A. e MARETTE, A. Acute and chronic signals controlling glucose transport in muscle. J. Cell. Biochem. 48: 51-60, LAWLER, J.M.; SONG, W.; DEMAREE, S.R. Hindlimb unloading increases oxidative stress and disrupts antioxidant capacity in skeletal muscle. Free Radical Biology & Medicine 35(1): 9-16, REARDON, K.A.; FRACP, B.S.; DAVIS, J.; KAPSA, R.M.I.; CHOONG, P.; FRACS, M.D. et al. Myostatin, insulin-like growth factor-1, and leukemia inhibitory factor are upregulated in chronic human disuse muscle atrophy. Muscle & Nerve. 24: , RUZZIN, J., WAGMAN, A.S., JENSEN, J. Glucocorticoid-induced insulin resistance in skeletal muscles: defects in insulin signalling and the effects of a selective glycogen synthase kinase-3 inhibitor. Diabetologia. 48: , SAAD, M. J. A.; FOLLI, F.; HAHN, J. A.; KAHN, C. R. Modulatin of insulin receptor, insulin receptor substrate-1 (IRS-1) and phosphatydil-inositol 3-kinase in liver and muscle of dexamethasone treated rats. J. Clin. Invest. 92: , 1993.

9 Nayara A. Quintiliano, Maria L. G. Rodrigues, Emanuel S. de Carvalho Junior, Luciano J. Chingui 201 WANG, H.; KUBICA, N.; ELLISEN, L. W.; JEFFERSON, L. S.; SCOT R. KIMBALL, S. R. Dexamethasone Represses Signaling through the Mammalian Target of Rapamycin in Muscle Cells by Enhancing Expression of REDD1. The journal of biological chemistry. 281(51): , ZHAO, W.; PAN, J. ZHAO, Z.; WU, Y.; BAUMAN, W. A.; CARDOSO, C.P. Testosterone protects against dexamethasone-induced muscle atrophy, protein degradation and MAFbx upregulation. J Sterid Biochem Mol Biol. 110(1-2):

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