Efeitos de uma sessão de exercício aeróbio, em estado alimentado ou em jejum, sobre marcadores metabólicos e moleculares em ratos machos magros e obesos

Abstract

A obesidade está implicada em uma variedade de comorbidades, como doenças cardiovasculares, hipertensão, dislipidemia, resistência insulínica e inflamação crônica. Como resultado do tecido adiposo em expansão, a deposição ectópica de lipídeos e infiltração de células imunes no tecido adiposo estão envolvidas na produção de citocinas pró-inflamatórias e desenvolvimento de inflamação/resistência insulínica. Uma das principais medidas não farmacológicas de combate à obesidade é a realização de exercícios físicos. A oxidação de lipídeos imposta pelo exercício, em jejum ou não, em indivíduos obesos, é capaz de melhorar a relação entre mobilização e oxidação lipídica através da ativação da via AMPK-SIRT1-PGC1α. A despeito disso, é de fundamental importância o papel da HSP70 no combate à inflamação, onde seus efeitos sobre a inflamação/resistência insulínica se dão, em parte, por sua ação inibitória sobre citocinas pró-inflamatórias. Dessa maneira, o objetivo do presente trabalho foi comparar os efeitos agudos e subagudos de uma sessão de exercício aeróbio de intensidade moderada, realizado em estado alimentado ou em jejum em animais magros e obesos sobre marcadores metabólicos, oxidação de diferentes substratos, expressão gênica e imunoconteúdo das vias AMPK-SIRT1-PGC1 e HSF1-HSP70. Dois artigos resultaram do presente trabalho. No artigo “Metabolic and Molecular Subacute Effects of a Single Moderate-Intensity Exercise Bout, Performed in the Fasted State, in Obese Male Rats” foi avaliado o efeito de uma sessão de exercício aeróbio moderado em jejum em ratos obesos 12h após a intervenção. Os achados mostraram que não houve interação entre exercício e jejum, embora o exercício tenha provocado respostas positivas no imunoconteúdo das proteínas avaliadas, bem como promissores resultados lipidemia dos animais mesmo depois de 12h da realização do exercício. Já no artigo “Acute Effects of a Single Moderate-Intensity Exercise Bout Performed in Fast or Fed States on Cell Metabolism and Signaling: Comparison between Lean and Obese Rats”, a associação de jejum e exercício apresentou diferentes efeitos no gastrocnêmio em relação ao sóleo em animais obesos imediatamente após o exercício. No sóleo, a combinação de jejum e exercício teve um efeito poupador de glicogênio associado ao aumento da oxidação de palmitato, enquanto no gastrocnêmio, aumentou a oxidação de glicose. Além disso, a expressão de AMPK foi mais sensível às intervenções em animais magros do que em obesos e sua resposta foi diferente entre os músculos oxidativos e glicolíticos. Apesar da dificuldade da extrapolação destes achados em ratos para a população humana obesa, eles contribuem para o conhecimento sobre os efeitos do exercício em jejum. No entanto, as alterações metabólicas induzidas na lipidemia e o fato de perdurarem por até 12 horas, são efeitos que precisam ser investigados em humanos. Diante do exposto, o atual trabalho apresenta como perspectiva a elucidação do mecanismo de mobilização de substratos e ativação de vias controladoras do metabolismo glicídico e lipídico.

Obesity is implicated in a variety of comorbidities, such as cardiovascular disease, hypertension, dyslipidemia, insulin resistance, and chronic inflammation. In consequence of the adipose tissue expansion, ectopic lipid deposition and infiltration of immune cells into adipose tissue are involved in the production of pro-inflammatory cytokines and development of inflammation and insulin resistance. Physical exercise is one of the main non-pharmacological measures to combat obesity. The lipid oxidation imposed by exercise, fasting or not, in obese individuals, is able to improve the relationship between mobilization and lipid oxidation through the activation of the AMPK-SIRT1-PGC1α pathway. The heat shock response, another molecular pathway triggered by exercise, has a fundamental role against inflammation because it inhibits pro-inflammatory cytokines and improve insulin resistance. Thus, the objective of the present study was to compare the acute and sub-acute effects of a moderate-intensity aerobic exercise session, performed in a fed or fasted state, in lean and obese animals on metabolic markers, oxidation of different substrates, gene and protein expression of the AMPK-SIRT1-PGC1 and HSF1-HSP70 pathways. Two papers resulted from the present work. In the paper “Metabolic and Molecular Subacute Effects of a Single Moderate-Intensity Exercise Bout, Performed in the Fasted State, in Obese Male Rats”, the effect of a fasted moderate aerobic exercise session in obese rats 12 h after the intervention was evaluated. The findings showed that there was no interaction between exercise and fasting, although exercise caused positive responses in the immunocontent of the proteins evaluated, as well as promising lipidemia results in the animals even after 12 hours of exercise. In the article “Acute Effects of a Single Moderate-Intensity Exercise Bout Performed in Fast or Fed States on Cell Metabolism and Signaling: Comparison between Lean and Obese Rats”, the association of fasting and exercise had different effects on the gastrocnemius in relation to the soleus in obese animals immediately after exercise. In the soleus, combination of fasting and exercise had a glycogen-sparing effect associated with increased palmitate oxidation, whereas in the gastrocnemius, it increased glucose oxidation. Furthermore, AMPK expression was more sensitive to interventions in lean animals than in obese animals and its response was different between oxidative and glycolytic muscles. Despite the difficulty of extrapolating these findings in rats to the obese human population, they contribute to the knowledge about the effects of exercise in the fasted state. The metabolic changes induced in lipidemia by exercise while fasting and the fact that they last for up to 12 hours are effects that need to be further investigated in humans. Furthermore, the endocrine and molecular pathways that control these metabolic switches should also be investigated.