Impact of exercise training on white adipose tissue remodeling in cancer cachexia

Abstract

Exercise training has been claimed for its capability of inducing several beneficial adaptations, not only on healthy individuals, but also on a large range of pathologies, cancer included. In the cancer cachexia (CC) set, however, exercise may represent a “double-edged sword”. If by one hand patients may benefit from the many healthy effects induced by exercise training, by other hand, some evidences are pointing exercise as a promoter of the browning that occurs in white adipose tissue (WAT). Indeed, exercise seems to be capable of upregulate the expression of UCP1 and PGC-1α, which can contribute to further enhance the energy expenditure experienced by subjects with CC. This apparent dichotomy makes exercise an interesting and crucial variable to be studied on adipose tissue remodeling level in the cancer cachexia set. The aim of the present study was to evaluate the impact of endurance exercise on the WAT remodeling taking place on cancer-related cachexia. To do it so, a treadmill exercise protocol was implemented in two pre-clinical models, of mammary and prostate cancer using female Sprague-Dawley rats and male Wistar Unilever rats, respectively. Retroperitoneal tissue samples were collected and its protein content, regarding some selected markers of browning and metabolism, were analyzed. In addition, a histological evaluation, aiming to analyze the cross-sectional area and adipocytes number, as well as other remodeling process occurring on WAT, was performed on rats bearing prostate cancer. The obtained results suggested that endurance exercise does not worsen or ameliorates the energy expenditure and the metabolic impairment scenario taking over WAT in cancer cachexia, once no alterations were detected in the expression levels of the analyzed markers. Nevertheless, alterations regarding adipocytes morphology, characterized by a significant decrease of adipocytes areas, was notice for the animals subjected to the endurance exercise protocol. These findings highlight exercise capacity in inducing adaptations on the adipose tissue and evidence exercise practice as a potential beneficial tool on the managing of cancer cachexia.

A prática de exercício tem vindo a ser aclamada pela sua capacidade em induzir múltiplas adaptações benéficas, não só em indivíduos saudáveis, como também em pacientes diagnosticados com um largo conjunto de patologias, incluindo cancro. No contexto da caquexia associada ao cancro (CC), contudo, o exercício pode representar uma “espada de dois gumes”. Se por um lado os pacientes podem beneficiar dos muitos efeitos benéficos induzidos pela prática de exercício, por outro lado, evidencias apontam o exercício como um promotor do acastanhamento que ocorre no tecido adiposo branco (WAT). De facto, o exercício parece ser capaz de induzir a expressão da UCP1 e da PGC-1α, o que pode contribuir para aumentar o gasto energético experienciado pelos indivíduos com CC. Esta aparente dicotomia faz do exercício físico uma variável interessante e crucial a ser estudada ao nível do tecido adiposo no âmbito na caquexia associada ao cancro. O objetivo do presente trabalho foi, portanto, avaliar o impacto do exercício de endurance nas remodelações que ocorrem no tecido adiposo branco na caquexia relacionada com o cancro. Para tal, um protocolo de exercício em tapete rolante foi implementado em dois modelos pré-clínicos, de cancro da mama e da próstata, usando ratos Sprague-Dawley e ratos Wistar Unilever, respetivamente. Foram recolhidas amostras de tecido retroperitoneal e o seu conteúdo proteico, no que diz respeito a marcadores de acastanhamento e metabolismo, foi analisado. Foi ainda realizada uma avaliação histológica em ratos com caquexia associada ao cancro da próstata, com o objetivo de analisar a área e o número de adipócitos, bem como outros processos de remodelação a ocorrerem no tecido adiposo branco. Os resultados obtidos sugerem que o exercício de endurance não piora nem melhora o dispêndio energético que é exibido na caquexia associada ao cancro, já que não foram detetadas alterações nos níveis de expressão dos marcadores analisados nos animais com caquexia em resposta ao exercício. Não obstante, alterações ao nível da morfologia dos adipócitos, caracterizadas por uma diminuição das, foi notada nos animais sujeitos ao protocolo de exercício de endurance. Estas evidencias experimentais realçam a capacidade do exercício em induzir adaptações no tecido adiposo e evidenciam a prática de exercício como uma ferramenta potencialmente benéfica no controlo da caquexia associada ao cancro.