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http://hdl.handle.net/10773/30039
Title: | Effect of exercise training in skeletal muscle remodeling in heart failure with preserved ejection fraction |
Other Titles: | Efeito do exercício físico na remodelação do músculo esquelético na insuficiência cardíaca com fração de ejeção preservada |
Author: | Santos, Inês Margarida Chaves |
Advisor: | Ferreira, Rita Marisa Nogueira Duarte, Iola Melissa Fernandes |
Keywords: | Heart failure with preserved ejection fraction Exercise training Skeletal muscle Metabolism |
Defense Date: | Dec-2019 |
Abstract: | Heart failure with preserved ejection fraction (HFpEF) is a complex clinical
syndrome characterized by pulmonary congestion, dyspnea, elevated left
ventricular filling pressures, normal left ventricular ejection fraction (LVEF ≥
50%) and exercise intolerance. Although it is an increasingly common
syndrome, its treatment remains quite limited, with available therapies focusing
mostly on symptom relief. Intolerance to exercise training is one of the main
symptoms presented by patients with HFpEF. Due to the known benefits of
exercise training at cardiovascular levels, it has been recommended as adjuvant
non-pharmacological therapy in the treatment of HFpEF. Indeed, the benefits of
exercise training have already been documented in HFpEF, however the
molecular mechanisms underlying those benefits remain poorly understood.
Thus, this study aimed to study the molecular changes underlying exercise
training effects in HFpEF. An animal model of HFpEF was used, namely obese
ZSF1 rats. The animals were submitted to a treadmill exercise protocol for 4
weeks, after which exercise intolerance test and hemodynamic evaluation were
performed. After animal sacrifice, the gastrocnemius muscle was collected for
metabolic analysis by Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy and Western
Blot protein expression evaluation. Comparison between the metabolic profiles
of gastrocnemius of ZSF1 obese rats and ZSF1 lean (control) rats allowed to
characterize the changes inherent to the disease. The results show that HFpEF
promoted glycogen degradation in small oligosaccharides, resulting in the
release of glucose-1-phosphate, as well as glucose-6-phosphate and glucose
accumulation. In addition, decreased AMPK expression, impaired metabolism of
ketone bodies and increased metabolism of amino acids such as glutamine and
glutamate were also observed in the sedentary HFpEF group. The impact of
exercise on gastrocnemius metabolism of this animal model was evaluated by
comparing sedentary and exercised obese animals. The results obtained show
that, as in sedentary animals, the exercised animals also showed a high rate of
glycogen degradation, with no significant impact of exercise on glucose
metabolism. Also, amino acid metabolism remained unchanged. However, the
exercised group showed changes that suggest an increment in fatty acid betaoxidation and oxidative phosphorylation, as well as the reestablishment of
ketone body metabolism. Overall, this work has shown that exercise has a
positive impact on gastrocnemius metabolism thus supporting its supervised
prescription to patients with HFpEF. A insuficiência cardíaca com fração de ejeção preservada (ICFEP) é uma síndrome clínica complexa caracterizada por congestão pulmonar, dispneia, pressões de enchimento do ventrículo esquerdo elevadas, fração de ejeção ventricular esquerda normal (FEVE ≥ 50%) e intolerância ao exercício físico. Embora seja uma síndrome cada vez mais comum, o seu tratamento continua bastante limitado, sendo que as terapias disponíveis se focam maioritariamente no alívio dos sintomas. A intolerância ao exercício fisíco é um dos principais sintomas apresentados pelos pacientes com ICFEP. Devido aos benefícios já conhecidos da prática de exercício físico para o sistema cardiovascular, este tem vindo a ser recomendado como terapia não farmacológica adjuvante no tratamento da ICFEP. Embora os benefícios do exercício fisíco tenham já sido documentados na ICFEP, os mecanismos moleculares subjacantes a esses benefícios permanecem pouco compreendidos. Este trabalho teve como objetivo global estudar as alterações moleculares subjacentes à prática de exercício fisíco na ICFEP. Foi utilizado um modelo animal de ICFEP, nomeadamente ratos ZSF1 obesos. Os animais foram submetidos a um protocolo de exercício em tapete rolante durante 4 semanas, ao fim das quais se procedeu ao teste de intolerância ao esforço e à avaliação hemodinâmica. Após o sacrifício dos animais, o músculo gastrocnemius foi colectado para realização de uma análise metabólomica por espetroscopia de Ressonância Magnética Nuclear e avaliação da expressão proteica por Western Blot. A comparação entre os perfis metabólicos do gastrocnemius de ratos ZSF1 obesos com o de ratos ZSF1 magros (controlo) permitiu caracterizar as alterações inerentes à doença. Os resultados mostram que a ICFEP promoveu a degradação do glicogénio em pequenos oligossacarídeos, de onde resultou a libertação de glucose-1-fosfato, havendo também acumulação de glucose-6- fosfato e glucose. Para além disso, destacam-se a diminuição da expressão da AMPK, o comprometimento do metabolismo de corpos cetónicos e um aumento da metabolização de aminoácidos como a glutamina e o glutamato. O impacto do exercício físico no metabolismo do gastrocnemius deste modelo animal foi avaliado através da comparação entre animais obesos sedentários e exercitados. Os resultados obtidos mostram que, tal como nos animais sedentários, também os animais exercitados apresentaram uma elevada taxa de degradação de glicogénio, não se notando grande impacto do exercício no metabolismo da glucose. Também o metabolismo dos aminoácidos permaneceu inalterado. No entanto, o grupo exercitado mostrou alterações que sugerem um aumento da beta-oxidação de ácidos gordos e da fosforilação oxidativa, bem como o restabelecimento do metabolismo de corpos cetónicos. Globalmente, este trabalho demonstrou que o exercício físico tem um impacto positivo no metabolismo do gastrocnemius suportando assim a sua prescrição supervisionada a pacientes com ICFEP. |
URI: | http://hdl.handle.net/10773/30039 |
Appears in Collections: | UA - Dissertações de mestrado DQ - Dissertações de mestrado |
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