ads:
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS
CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS E DA SAÚDE
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS FISIOLÓGICAS
JONATO PRESTES
EFEITO DO TREINAMENTO DE FORÇA SOBRE A ATIVIDADE
DE METALOPROTEASE-2 NO MÚSCULO ESQUELÉTICO E
MARCADORES SISTÊMICOS DE INFLAMAÇÃO EM
DIFERENTES MODELOS EXPERIMENTAIS
SÃO CARLOS – SP
2009
ads:
Livros Grátis
http://www.livrosgratis.com.br
Milhares de livros grátis para download.
JONATO PRESTES
EFEITO DO TREINAMENTO DE FORÇA SOBRE A ATIVIDADE
DE METALOPROTEASE-2 NO MÚSCULO ESQUELÉTICO E
MARCADORES SISTÊMICOS DE INFLAMAÇÃO EM
DIFERENTES MODELOS EXPERIMENTAIS
Tese de Doutorado apresentada ao Programa de
Pós-Graduação em Ciências Fisiológicas da
Universidade Federal de São Carlos, como parte
dos requisitos para obtenção do título de Doutor
em Fisiologia.
Orientador: Prof. Dr. Sérgio Eduardo de Andrade Perez
Apoio Financeiro: CNPQ
SÃO CARLOS – SP
2009
ads:
Ficha catalográfica elaborada pelo DePT da
Biblioteca Comunitária/UFSCar
P936et
Prestes, Jonato.
Efeito do treinamento de força sobre a atividade de
metaloprotease-2 no músculo esquelético e marcadores
sistêmicos de inflamação em diferentes modelos
experimentais / Jonato Prestes. -- São Carlos : UFSCar,
2009.
111 f.
Tese (Doutorado) -- Universidade Federal de São Carlos,
2009.
1. Fisiologia do exercício físico. 2. Treinamento de força.
3. Menopausa. 4. Metaloprotease. 5. Inflamação. 6.
Ovariectomia. I. Título.
CDD: 612.04 (20
a
)
Universidade Federal de São Carlos
Pós
-
Graduação em Ciências Fisiológicas
Convênio
UFSCarIUNESP-Araraquara
Defesa de Tese de Jonato Prestes
Prof. Dr. Sergio Eduardo de Andrade Pere
......................................
Prof. Dr. Claudio Alexandre
...............
Prof. Dr. Francisco Navarro
.....
.........................
Prof. Dr. Roberto Fares Sim
.............
V
,K&Ckl,
R-CDLCMC~LA*
Profa. DP. Márcia Regina Cominetti
.............................................................................
BANCA EXAMINADORA:
Prof. Dr. Sérgio Eduardo de Andrade Perez (PPG-CF – UFSCAR - Orientador)
Prof. Dr. Claudio Alexandre Gobatto (PPG- IB - UNESP)
Prof. Dr
a
. Márcia Regina Cominetti (DEnf - UFSCAR)
Prof. Dr. Francisco Navarro (PPG-EF- GAMA FILHO)
Prof. Dr. Roberto Fares Simão Júnior (EEFD - UFRJ)
SUPLENTES:
Prof. Dr. Marcelo Marcos Piva Demarzo (DMed - UFSCAR)
Profª. Drª Denise Vaz de Macedo (PPG-IB - UNICAMP)
“Dificuldades e obstáculos são fontes valiosas de saúde
e força para qualquer sociedade”
ALBERT EINSTEIN
DEDICATÓRIA
Primeiramente agradeço a Deus pela força e perseverança em orientar meu caminho.
Aos meus pais, Hedvirges Prestes e Jauri de Oliveira Prestes, tudo que aprendi de
correto e de como um ser humano deve se desenvolver em sua integralidade devo aos
meus pais, peço desculpas pelos erros da vida e digo que sou o que vocês me ensinaram
a ser. Obrigado pelo apoio incondicional em todas as fases que me fizeram chegar a este
momento, que é um dos mais importantes da minha vida, a realização de um sonho. Aos
meus queridos irmãos, Danuza Prestes, Janaina Prestes e Lucas Prestes, que também me
incentivaram em todos os momentos e dificuldades.
AGRADECIMENTO ESPECIAL
Ao Professor Sérgio Eduardo de Andrade Perez,
Por confiar no meu trabalho, pela sensibilidade indescritível demonstrada na minha
defesa de mestrado, pela oportunidade de fazer o doutorado e crescer no conhecimento
científico. Gostaria de expressar a minha admiração pela pessoa além do orientador,
pelo amigo e companheiro. Somando tudo isso, posso dizer que o Professor Sérgio
Perez é um indivíduo que fornece conhecimento científico e sobre a vida em cada
momento de conversa, ou seja, vale à pena sentar e ouvir. Serei grato eternamente.
Muito Obrigado!
AGRADECIMENTOS
Mencionar os nomes destas pessoas é uma honra para mim, tenho certeza que estão
entre os escolhidos para o futuro da Fisiologia do Exercício. O mais interessante desta
tese é que ela não é realmente só minha. Gostaria de agradecer as pessoas que me
ajudaram em todo o processo, no treinamento dos animais, dosagens, momentos de
dificuldades e acima de tudo por serem meus amigos de verdade: Richard Diego Leite,
Guilherme Borges Pereira, Gilberto Eiji Shiguemoto, Rodrigo Ferro Magosso, Rodrigo
Dias, Rita de Cássia Marqueti, Anelena Bueno Frollini e João Paulo Botero.
A todos os outros professores que ajudaram no processo de constituição deste projeto,
Mateus Moraes Domingos, Josiane Duarte de Oliveira e Fabiana Sobral pelo auxílio no
treinamento e procedimentos experimentais.
Em especial ao grande amigo e exemplo de ser humano Gilberto Eiji Shiguemoto, o
Juca. Buscar palavras para explicar o exemplo de pessoa e de atitude do professor Juca é
difícil, mas posso dizer que sempre sentirei saudades, sempre o tomarei como exemplo
e espero que um dia possamos trabalhar juntos numa Universidade. Aquele amigo do
peito que guardamos em nossas memórias sem nunca esquecer, não importa o local ou a
condição.
Para os indivíduos especiais que me ajudaram Richard Diego Leite, Guilherme Borges
Pereira, Gilberto Eiji Shiguemoto e Rodrigo Ferro Magosso, a tese é de vocês também.
Um sonho a ser realizado seria conseguir trabalhar com vocês pelo resto da minha vida.
Vocês enfrentaram todos os obstáculos juntos comigo sem reclamar, sem hesitar e com
a coragem de verdadeiros guerreiros. Sem vocês, não me resta dúvidas, esta tese não
seria produzida.
Ao inestimável amigo Denis Foschini e sua esposa Bianca Foschini, pelo acolhimento e
oportunidades proporcionados, dois amigos que me guiaram aqui no estado de São
Paulo e me ajudam até hoje. Com certeza continuaremos trabalhando juntos.
Ao grande amigo João Durigan, por todas as conversas sobre as vias moleculares e
sobre a fisioterapia, com quem pude aprender muito. Dois anos e meio morando juntos
e convivendo me levaram a um crescimento pessoal incomensurável.
Eu não poderia deixar de enaltecer a amizade e o meu apreço por Rita de Cássia
Marqueti. Tudo que eu aprendi sobre Biologia Molecular foi contigo. Obrigado pelas
oportunidades de escrevermos juntos, conversarmos sobre a vida e pelo seu exemplo de
esforço. Eu também fico muito feliz por ter participado da sua união com o João
Durigan, realmente dois amigos para a vida.
A minha eterna orientadora, Profa. Dra. Claudia Regina Cavaglieri, sempre ajudando,
dando conselhos sobre a pesquisa e sobre a vida. Uma mulher de fibra e que é um
exemplo para mim, nunca me esquecerei por ter me dado a chance de fazer mestrado e
aprender muito sobre ciência.
Gostaria de agradecer também os meus amigos de infância e adolescência em Cascavel-
PR e aos amigos da graduação em Maringá-PR. Aos meus companheiros e amigos da
época do mestrado, Claudio de Oliveira Assumpção, Felipe Fedrizi Donatto, Christiano
Bertoldo Urtado, Gerson dos Santos Leite e todos com quem pude conviver em
Piracicaba.
Amiga e orientada de graduação Cristiane de Lima, muito obrigado pela oportunidade
de te orientar e ser seu amigo.
A amiga Anelena Bueno Frollini, pelos quase quatro anos de convivência, obrigado por
ter me ensinado sobre sensibilidade e de como viver melhor a vida, pela sua
maravilhosa família e pelo acolhimento no estado de São Paulo.
Ao amigo José Carlos Lopes, nosso técnico do Laboratório de Fisiologia do Exercício o
“cacau”, obrigado pela prontidão e ajuda nos experimentos.
À professora Heloísa, por ter aberto o seu Laboratório para as dosagens de Biologia
Molecular. Ao professor Vilmar Baldissera pela abertura no Laboratório de Fisiologia
do Exercício, pelo apoio financeiro do Laboratório e pelos ensinamentos.
A todos os alunos de iniciação científica, mestrado e doutorado do Laboratório de
Fisiologia do Exercício que auxiliaram de alguma forma para a conclusão deste
trabalho.
Ao amigo Fabiano Candido Ferreira e esposa Telma Ferreira, obrigado pela
oportunidade de participar do seu trabalho de mestrado e também pela amizade e
acolhimento em São Carlos.
Aos professores Dr. Francisco Navarro e Dr. Luciano Pontes, pelas oportunidades
oferecidas no cenário nacional da Fisiologia do Exercício. Agradeço também a Profa.
Dra. Rozangela Verlengia pelas oportunidades na pesquisa e publicações em conjunto.
A todos os professores do programa de Pós-Graduação em Ciências Fisiológicas da
UFSCar e aos Professores da Unesp de Araraquara pelos conhecimentos transmitidos
durante o curso.
A todos os amigos de Pós-Graduação pela agradável convivência.
Agradeço ao pessoal da secretaria do Laboratório de Fisiologia do Exercício, secretária
antiga, Fernanda Milanetto e atual Marcia Luiza Vidotti. Ao Alexandre da secretária da
Pós-Graduação do Programa de Ciências Fisiológicas pelo apoio administrativo.
A todos os membros da minha banca que aceitaram esse convite e ajudaram no
crescimento deste trabalho com suas observações.
Ao CNPQ pelo apoio financeiro na forma de bolsa de Doutorado.
SUMÁRIO
1
APRESENTAÇÃO......................................................................................
1
2
MANUSCRITO I.........................................................................................
5
2.1
Resumo..........................................................................................................
7
2.2
Introdução......................................................................................................
8
2.3
Métodos.....................................................................................................
10
2.4
Resultados......................................................................................................
15
2.5
Discussão.......................................................................................................
22
2.6
Conclusão......................................................................................................
25
2.7
Referências Bibliográficas.............................................................................
26
3
MANUSCRITO II.......................................................................................
31
3.1
Resumo..........................................................................................................
33
3.2
Introdução......................................................................................................
34
3.3
Métodos.....................................................................................................
36
3.4
Resultados......................................................................................................
41
3.5
Discussão.......................................................................................................
48
3.6
Conclusão......................................................................................................
53
3.7
Referências Bibliográficas.............................................................................
54
4
Apêndice I – Manuscrito aceito para publicação no periódico Applied
Physiology Nutrition and Metabolism..........................................................
59
5
Apêndice II – Manuscrito submetido ao periódico Journal of Sports
Sciences...........................................................................................
85
1
APRESENTAÇÃO
O primeiro contato com o Professor Dr. Sérgio Eduardo de Andrade Perez foi
um convite feito para participação na minha banca de mestrado, qualificação e defesa.
Neste processo, tivemos a oportunidade de conversar sobre o interesse em ingressar no
Programa de Pós-Graduação em Ciências Fisiológicas da UFSCar. No mestrado realizei
um trabalho experimental sobre os efeitos do exercício físico sobre variáveis
imunológicas, especificamente, citocinas e funcionalidade de linfócitos. Neste sentido, o
Professor Sérgio manifestou o interesse em introduzir esta nova linha de pesquisa no
Laboratório de Fisiologia do Exercício da UFSCar, tendo surgido assim o convite para
fazer um estágio no laboratório. Após um ano de experimentos e trabalhos de alunos de
mestrado, nos quais pude participar ativamente, fui matriculado no programa em nível
de doutorado. Um dos projetos que tive participação gerou o seguinte trabalho
submetido à publicação:
Ferreira FC, Medeiros AI, Nicioli C, Nunes JED, Shiguemoto GE, Prestes J, Verzola
RMM, Baldissera V, Perez SEA. Circuit resistance training in sedentary women:
body composition and serum cytokine levels. Appl Physiol Nutr Metab, 2009.
Outro trabalho que tive participação foi o da Profa. Rita Marqueti, aluna de
doutorado da Profa. Dra. Heloisa Sobreiro Selistre-de-Araujo vinculada ao
Departamento de Ciências Fisiológicas da UFSCar. Neste estudo foi avaliada a
expressão da metaloprotease de matriz-2 (MMP-2), morfologia e aspectos mecânicos de
tendões e músculos de ratos submetidos ao treinamento de carga mecânica associado ao
uso de esteróide anabolizante. As seguintes publicações e submissões foram geradas:
Marqueti RC, Prestes J, Stotzer, US, Paschoal M, Leite RD, Perez SE, Selistre-de-
Araujo HS. MMP-2, jumping exercise and nandrolone in skeletal muscle. Int J
Sports Med, v.29, p.559-63, 2008a.
2
Marqueti RC, Prestes J, Paschoal M, Ramos OHP, Perez SEA, Carvalho HF,
Selistre-de-Araujo HS. Matrix metallopeptidase 2 activity in tendon regions: effects
of mechanical loading exercise associated to anabolic-androgenic steroids. Eur J
Appl Physiol, v.104, p.1087-93, 2008b.
Marqueti RC, Prestes J, Wang CC, Ramos OHP, Perez SEA, Carvalho HF, Selistre-
de-Araujo HS. Biomechanical responses of different rat tendons to decanoate
nandrolone and load exercise. Biomech Mod Mechanobiol, 2009.
Tanto o trabalho com as mulheres de meia idade (Ferreira e colaboradores),
quanto os trabalhos no Laboratório de Biologia Molecular foram essenciais para a
minha formação, possibilitando a padronização do treinamento de força, dosagem de
citocinas e aprendizado das técnicas nesta área.
Um dos interesses do Laboratório de Fisiologia do Exercício tem sido estudar os
efeitos do treinamento de força sobre a composição corporal, força, sinalizadores do
remodelamento muscular e biomarcadores inflamatórios. Na seqüência dos estudos
supracitados resolvemos estudar com um modelo experimental de menopausa, os efeitos
do treinamento de força sobre a expressão de MMP-2 no músculo esquelético e, as
alterações nos marcadores inflamatórios sistêmicos em mulheres idosas menopausadas.
Por conseguinte, o trabalho de doutorado ficou dividido em duas grandes
pesquisas: uma com ratas ovariectomizadas submetidas ao treinamento de força e outra
com mulheres idosas menopausadas que também realizaram treinamento de força. A
razão para a escolha das ratas ovariectomizadas é que este técnica tem sido utilizada
como modelo experimental de menopausa e, como o objetivo foi analisar o
remodelamento muscular por meio da atividade da MMP-2 em diferentes músculos, o
modelo animal tornou-se mais viável e aplicável.
Este projeto originou também dados
do metabolismo intermediário, remodelamento de tendões e liberação de
3
neurotransmissores em diferentes áreas do encéfalo, que são objetos de estudo do
Laboratório de Fisiologia do Exercício com a inserção de três alunos de mestrado:
Richard Diego Leite, Guilherme Borges Pereira e Josiane de Oliveira Duarte.
Por meio da parceria com o Laboratório de Biologia Molecular da Profa. Dra.
Heloisa Sobreiro Selistre-de-Araujo e com a ajuda da Profa. Rita de Cássia Marqueti foi
realizada a análise da MMP-2 em diferentes músculos nas ratas ovariectomizadas. O
objetivo deste estudo foi investigar a atividade da MMP-2 nos músculos gastrocnêmio,
sóleo, tibial anterior (TA) e extensor longo dos dedos (EDL) após treinamento de força.
Outro objetivo foi analisar a influência da ovariectomia sobre o remodelamento
muscular, por meio da atividade da MMP-2. O resultado deste trabalho apresentado no
corpo da Tese na forma de artigo foi aceito para publicação no periódico internacional
indexado Applied Physiology Nutrition and Metabolism (APNM):
Manuscrito I – aceito no periódico Applied Physiology Nutrition and
Metabolism (Apêndice I):
Prestes J, Marqueti RC, Shiguemoto
GE, Leite
RD, Pereira
GB, Selistre-de-Araújo
HS, Baldissera V, Perez SEA. Effects of ovariectomy and resistance training on
MMP-2 activity in skeletal muscle. Appl Physiol Nutr Metab, in press, 2009.
A atividade da MMP-2 se manifesta em diversos tecidos, assim sendo, o
músculo cardíaco e os ossos foram coletados estando em fase de processamento, o que
ensejará novas publicações do Laboratório. No soro destes animais será realizada a
mensuração de citocinas relacionadas ao metabolismo ósseo. Outro aspecto que está
sendo analisado é a morfologia da área de secção transversal dos músculos sóleo e tibial
anterior associada à expressão gênica de alguns sinalizadores de hipertrofia e atrofia.
O modelo experimental em ratas ovariectomizadas tem como vantagem uma
análise mais invasiva e, portanto, mais aprofundada sobre o remodelamento muscular.
4
No entanto, é preocupação do Laboratório estabelecer relações entre a pesquisa básica e
a aplicada, deste modo, foi desenvolvido paralelamente um estudo dos marcadores
inflamatórios sistêmicos que também podem influenciar o remodelamento muscular
frente ao treinamento de força em mulheres idosas na menopausa.
A parte experimental, especificamente, o treinamento de força durante 12
meses foi concluída, e a análise de outros biomarcadores, além daqueles apresentados
nesta tese, encontra-se em desenvolvimento sob responsabilidade dos alunos de
doutorado, Gilberto Eiji Shiguemoto e João Paulo Botero.
É desejável que um projeto com tal abrangência seja desenvolvido com
parcerias de Laboratórios que compartilham dos mesmos interesses científicos. Deste
modo, o grupo de pesquisa liderado pela Profa. Dra. Claudia Regina Cavaglieri,
coordenadora do Programa de Pós-Graduação em Educação Física da Universidade
Metodista de Piracicaba foi convidado para participar ativamente nas dosagens e
compilação dos dados dos marcadores inflamatórios sistêmicos, considerando a vasta
experiência deste grupo nesta área.
A relevância dos resultados obtidos permitiu a elaboração do segundo artigo
científico apresentado no corpo desta Tese, submetido à publicação na revista
internacional indexada Journal of Sports Sciences.
Manuscrito II - submetido ao periódico Journal of Sports Sciences (Apêndice
II):
Prestes J, Shiguemoto GE, Botero JP, Frollini AB, Dias R, Leite RD, Pereira GB,
Magosso RF, Baldissera V, Cavaglieri CR, Perez SEA. Effects of Resistance
Training on Resistin, Leptin, Cytokines and Muscle Force in Elderly Post-
Menopausal Women.
5
MANUSCRITO I
6
EFEITOS DA OVARIECTOMIA E TREINAMENTO DE FORÇA SOBRE A
ATIVIDADE DA MMP-2 NO MÚSCULO ESQUELÉTICO
Jonato Prestes
1
(MS), Rita de Cássia Marqueti
1
(MS), Gilberto Eiji Shiguemoto
1
(MS),
Richard Diego Leite
1
(MS), Guilherme Borges Pereira
1
(MS), Heloisa Sobreiro Selistre-
de-Araújo
1
(PhD), Vilmar Baldissera
1
(PhD), Sérgio Eduardo de Andrade Perez
1
(PhD).
1
Departamento de Ciências Fisiológicas, Laboratório de Fisiologia do Exercício,
Universidade Federal de São Carlos, Rodovia Washington Luís, Km 235, CEP 13565-
905, São Carlos/SP, Brasil.
Título resumido: Ovariectomia, treinamento de força e MMP-2
Agradecimentos
Os autores gostariam de agradecer ao Senhor José Carlos Lopes pela assistência técnica
laboratorial e ao apoio financeiro fornecido pelo Conselho Nacional de
Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e pelo Laboratório de Fisiologia do
Exercício da Universidade Federal de São Carlos, Brasil.
*Autor para correspondência: Jonato Prestes. Rua Major José Inácio, n.2400, CEP:
13560-161, apto: 13, São Carlos, São Paulo, Brasil. Telefone: +55 (16) 3361-6439. E-
mail: jonatop@gmail.com
7
RESUMO
As metaloproteases de matriz (MMPs) são cruciais para manutenção do tecido saudável.
O objetivo deste estudo foi investigar a atividade da MMP-2 nos músculos
gastrocnêmio, sóleo, tibial anterior (TA) e extensor longo dos dedos (EDL) após
treinamento de força em ratas ovariectomizadas. Ratas Wistar adultas foram alocadas
nos grupos: sedentário (Sed-Intacto); sedentário ovariectomizado (Sed-Ovx); sedentário
pseudo-ovariectomizado (Sed-Pseudo); exercício agudo (AgudoEx-Intacto); exercício
agudo ovariectomizado (AgudoEx-Ovx); treinamento de força (CrônicoEx-Intacto) e
treinamento de força ovariectomizado (CrônicoEx-Ovx) (n= 10 por grupo). Foi
utilizado um treinamento de força de 12 semanas no qual os animais escalaram uma
escada vertical de 1,1-m com pesos presos as suas caudas. As sessões foram realizadas
com intervalo de três dias, 4-9 escaladas e 8-12 movimentos dinâmicos por escalada. A
atividade da MMP-2 foi analisada por zimografia. Houve uma maior atividade da
MMP-2 nos grupos CrônicoEx-Intacto e CrônicoEx-Ovx e menor atividade no
AgudoEx-Ovx comparado com o grupo Sed-Intacto no sóleo (p≤0,05). Os grupos Sed-
Ovx e CrônicoEx-Ovx apresentaram menor atividade da MMP-2 comparado com o
grupo Sed-Intacto no TA. Houve maior atividade da MMP-2 no AgudoEx-Intacto e
AgudoEx-Ovx comparado com Sed-Intacto e Sed-Ovx no TA, respectivamente
(p≤0,05). Nos músculos TA e EDL o treinamento aumentou a atividade da MMP-2
comparado com o grupo Sed-Intacto. Não foram observadas alterações estatisticamente
significativas para o músculo gastrocnêmio. O treinamento de força aumenta a atividade
da MMP-2 nos músculos sóleo, TA e EDL, o que pode ser importante para o
remodelamento muscular. A ovariectomia reduz a atividade da MMP-2 no TA e EDL,
possivelmente comprometendo a função muscular.
Palavras-chave: treinamento de força, MMP-2, músculo esquelético, ovariectomia,
ratas.
8
INTRODUÇÃO
A ovariectomia em animais é um modelo experimental utilizado para mimetizar
a menopausa e induz a uma redução na massa muscular (sarcopenia), geração de força,
fração de miosina de ligação forte durante a contração e massa óssea (osteopenia)
(Moran, Warren e Lowe, 2006; Moran et al., 2007). Os mecanismos exatos acerca desse
processo catabólico não estão completamente elucidados. Neste sentido, são necessários
experimentos destinados a estudar o remodelamento muscular e propor as vias
envolvidas. Em contrapartida, a reposição hormonal tem sido utilizada para minimizar
os efeitos da sarcopenia e osteopenia causadas pela ovariectomia e menopausa (Sipila et
al., 2001; Sorensen et al., 2001; Gorzek et al., 2007; Moran et al., 2007). No entanto,
existem alguns riscos associados com esta terapia em humanos, por exemplo, o aumento
na incidência de alguns tipos de câncer (mama e útero), visto que os efeitos colaterais
das dosagens hormonais utilizadas ainda precisam ser mais investigados (Stefanick et
al., 2006; Olson, Bandera e Orlow, 2007; Zhang et al., 2007).
Por outro lado, o treinamento físico como o exercício de força, salto na água ou
natação, corrida em roda ou esteira rolante realizados por roedores resulta em
adaptações positivas no músculo esquelético e cardíaco (Allen et al., 2001; Hornberger
Jr e Farrar, 2004), osso (Yao et al., 2004; Shiguemoto et al., 2007), e sistema imune
(Kapasi et al., 2003; Prestes et al., 2008). No que se refere ao músculo esquelético, este
tecido é circundado pela matriz extracelular (MEC) que fornece suporte estrutural,
proteção e manutenção para a função das fibras musculares (Birkedal-Hansen, 1995). A
MEC intramuscular aumenta com o exercício físico, (Kjaer, 2004) e sua manutenção
depende de uma variedade de enzimas proteolíticas, como as metaloproteases de matriz
(MMPs). As MMPs são usualmente encontradas nos tecidos como pró-MMPs (Kjaer,
9
2004) e sua expressão é altamente regulada por fatores de crescimento, citocinas
produzidas durante o remodelamento tecidual (Carmeli et al., 2004), agentes
bioquímicos e interações célula–MEC (Lluri e Jaworski, 2005). Estas MMPs são
cruciais para manutenção do tecido saudável. A MMP-2 exerce um papel essencial na
proliferação e diferenciação miofibrilar, recuperação após dano e homeostasia do tecido
conjuntivo local (Carmeli et al., 2004; Lluri e Jaworski, 2005). Uma das MMPs mais
importantes associadas com a função e disfunção do músculo esquelético é a MMP-2
(Matrisian, 1992). Tendo em vista que a ovariectomia causa redução na massa muscular
e a MMP-2 está relacionada com a manutenção do músculo esquelético, a ausência de
importantes hormônios anabólicos pode modular a atividade da MMP-2 muscular.
Recentemente, nós mostramos que o remodelamento do tendão de ratos pode ser
comprometido quando dois tipos de Esteróides Anabólicos-Androgênicos (EAA)
(Decadurabolin e Durateston) são associados com ou sem o exercício de cargas, como
resultado da redução da atividade da MMP-2 (Marqueti et al., 2006). Outro estudo do
nosso grupo mostrou que o exercício com sobrecarga aumenta a atividade da MMP-2
nos músculos gastrocnêmio e sóleo, o que foi abolido pela administração de EAA
(Marqueti et al., 2008a). Alguns estudos na literatura alçaram a necessidade da
investigação do remodelamento do tendão e músculo esquelético, e moléculas de
sinalização muscular como as MMPs em ratas (Heinemeir et al., 2007), especialmente
com relação aos processos de adaptação fisiológica induzidos pela ovariectomia
(Gorzek et al., 2007; Moran et al., 2007). Foi demonstrado que o treinamento de força
exerce um potencial efeito sobre a hipertrofia muscular (Hornberger Jr e Farrar, 2004),
sendo assim, esta modalidade de exercício pode ser importante para a atividade da
MMP-2 e manutenção da função muscular.
10
No entanto, não foram encontrados estudos que investigaram os efeitos do
exercício de força sobre a atividade da MMP-2 em ratas ovariectomizadas. Em vista das
informações mencionadas acima, o objetivo deste estudo foi investigar a atividade da
MMP-2 nos músculos gastrocnêmio, sóleo, tibial anterior (TA) e extensor longo dos
dedos (EDL) após treinamento de força. Adicionalmente, este estudo teve como
objetivo analisar a influência da ovariectomia sobre o remodelamento muscular, por
meio da atividade da MMP-2. Nossa hipótese era que o exercício de força poderia
minimizar os efeitos deletérios da ovariectomia sobre o remodelamento muscular.
MÉTODOS
Animais
Foram utilizadas 70 ratas Wistar (Rattus novergicus var. albinus, Rodentia,
Mammalia) com 13 semanas e peso inicial de aproximadamente 250±30g, obtidas do
biotério da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), SP, Brasil. Os animais
tiveram acesso livre a água e ração, foram mantidos em gaiolas coletivas (5 ratas por
gaiola) numa temperatura constante de 23±2
0
C, ciclo de 12 horas claro/12 horas escuro,
com luzes acesas das 06:00 h às 18:00 h. Todos os animais foram alimentados com
Labina® (uma dieta com ração padrão para ratos fornecida pela Purina, Brasil). A
pesquisa foi aprovada pelo Comitê de Ética para Experimentação Animal da
Universidade Federal de São Carlos (n
0
. protocolo 048/2007). Todos os procedimentos
com os animais foram conduzidos de acordo com o guia de cuidados e manuseio de
animais laboratoriais dos Estados Unidos da América (National Research Council’s,
1996).
11
Grupos Experimentais
Os animais foram randomicamente distribuídos em sete grupos experimentais
(10 animais por grupo) na seguinte ordem: 1) sedentário (Sed-Intacto); 2) sedentário
ovariectomizado (Sed-Ovx); 3) pseudo-ovariectomizado (Sed-Pseudo); 4) exercício
agudo (AgudoEx-Intacto); 5) exercício agudo ovariectomizado (AgudoEx-Ovx); 6)
treinamento de força (CrônicoEx-Intacto) e 7) treinamento de força ovariectomizado
(CrônicoEx-Ovx).
Grupos sedentários e pseudo- ovariectomizado
Os animais sedentários e pseudo-ovariectomizados foram mantidos em suas
gaiolas durante três meses sem nenhum tipo de exercício. O grupo pseudo-
ovariectomizado foi submetido aos procedimentos de cirurgia sem remoção dos ovários.
Os animais do grupo sedentário ovariectomizado tiveram seus ovários removidos.
Grupos de exercício agudo
Depois de três meses de alojamento os grupos de exercício agudo AgudoEx-
Intacto e AgudoEx-Ovx foram adaptados ao exercício de força (uma sessão) e suas
cargas máximas foram determinadas em outra sessão. Após estes procedimentos, três
dias após, os animais realizaram apenas uma sessão aguda de exercício de força.
12
Grupos treinados
Os animais treinados CrônicoEx-Intacto e CrônicoEx-Ovx realizaram 12
semanas de exercício de força. O treinamento foi iniciado no mesmo período para
ambos os grupos.
Ovariectomia
A ovariectomia e a pseudo-ovariectomia foram realizadas quando os animais
completaram 13 semanas de idade, de acordo com a técnica descrita por Kalu (1991) e o
anestésico utilizado foi o éter etílico. Todos os animais submetidos aos procedimentos
da cirurgia tiveram uma semana de recuperação.
Treinamento de força
O treinamento de força de 12 semanas foi realizado uma vez a cada três dias.
Inicialmente, as ratas foram adaptadas ao protocolo de treinamento de força que exigia
que os animais escalassem uma escada vertical (1,1 x 0,18 m, degrau de 2-cm,
inclinação de 80°) com pesos presos as suas caudas. O tamanho da escada fazia com
que os animais realizassem 8-12 movimentos por escalada. O aparato de carga foi preso
a porção proximal da cauda com uma fita auto-adesiva. Com o aparato fixado a cauda as
ratas foram colocadas na parte inferior da escada e familiarizadas com a escalada. Caso
necessário um estímulo com pinça era aplicado na cauda do animal para iniciar o
movimento. No topo da escada as ratas alcançavam uma gaiola (20 x 20 x 20 cm) onde
13
descansavam durante 120 segundos. Este procedimento foi repetido até que os animais
conseguissem voluntariamente escalar a escada, três vezes consecutivas, sem estímulo.
Três dias após esta familiarização, a primeira sessão de treinamento consistiu de
4-8 escaladas na escada com cargas progressivamente mais pesadas. A escalada inicial
consistia em carregar uma carga de 75% do peso corporal do animal. Em seguida, era
adicionado um peso de 30g até uma carga com a qual a rata não conseguia escalar toda
a escada fosse atingida. A falha em escalar foi determinada quando o animal não
conseguia progredir na subida da escada após três estímulos sucessivos na cauda. A
maior carga carregada por toda a escada foi considerada como a capacidade máxima de
carregamento da rata para aquela sessão de treinamento.
As sessões de treinamento consistiam de quatro escalas na escada, com 50%,
75%, 90% e 100% da capacidade máxima de carregamento do animal, determinada na
sessão anterior. Durante as escaladas subseqüentes eram adicionados 30g até que uma
nova capacidade máxima de carregamento fosse determinada. O protocolo de
treinamento de força foi adaptado de Hornerberg e Farrar (2004), de acordo com as
necessidades do presente estudo.
Determinação da MMP-2 no músculo
Os animais foram eutanasiados por decapitação imediatamente após a última
sessão de exercício de força e após as sessões agudas. Em seguida, os músculos
gastrocnêmio, sóleo, tibial anterior (TA) e extensor longo dos dedos (EDL) foram
removidos de ambas as patas posteriores. Os músculos foram congelados em nitrogênio
líquido e armazenados a –84
0
C para a análise bioquímica.
14
As amostras de músculo foram tratadas conforme já descrito por Cleutjens et al.
(1995) para extratos musculares. O tecido congelado (25 mg) foi incubado em 2mL de
tampão de extração (10mM ácido cacodílico, pH 5,0; 0,15M NaCl; 1M ZnCl
2
; 20mM
CaCl
2
; 1,5mM NaN
3
; 0,01% Triton X- 100 [v/v]), a 4
0
C, em agitação contínua, por um
período de 24 horas. Após este período, a solução foi centrifugada por 10 minutos
(13000 × g a 4
0
C). As amostras foram concentradas para 20 μg de proteína total em
cada poço dos géis poliacrilamida (SDS-PAGE) a 10% com 1mg/mL de gelatina. Após
a eletroforese, os géis foram lavados duas vezes em 2,5% de Triton X-100 para remover
o SDS. Os géis foram incubados no tampão de substrato (50mM Tris-HCl, pH 8,0;
5mM CaCl
2
; 0,02% NaN
3
) a 37
0
C durante 20 horas. Os géis foram então corados com
Coomassie brilliant blue por 1 hora e 30 minutos e descorados com ácido
acético:metanol: água (1:4:5) para visualização da atividade das bandas. Foram
avaliadas amostras de 10 animais em cada grupo para garantir a precisão e linearidade
das análises, e cada amostra foi normalizada para a quantidade total de proteína
incluída. Os géis foram fotografados com uma câmera Canon G6 Power Shot 7.1 mega
pixels (Virginia, USA). As médias de intensidade de banda foram mensuradas por meio
do software Gene Tools. As bandas encontradas em todos os grupos foram de 72–62
kDa, sugerindo a ativação da MMP-2 conforme proposto por Birkedal-Hansen (1995).
A banda ativa foi enfatizada de acordo com a proposta de Marqueti et al. (2008a).
Análise estatística
Todos os dados foram apresentados pela média ± erro padrão da média (SEM).
A análise estatística foi inicialmente realizada pelo teste de normalidade Kolmorogorov-
Smirnov e pelo teste de homocedasticidade (critério de Bartlett). Todas as variáveis
15
apresentaram distribuição normal e homocedasticidade, então foi utilizado o teste
Anova two-way (levando-se em consideração as variáveis treinamento de força x
ovariectomia). Na análise da capacidade máxima de carregamento foi utilizado o teste
Anova two-way (levando-se me consideração as variáveis ovariectomia x tempo). Para
os dados de massa corporal (g) dos animais na semana 1 e semana 12, foi utilizado o
Anova three-way (exercício x ovariectomia x semana). Quando a diferença apresentada
era significativa, foi aplicado o teste de Tukey para comparações múltiplas. O software
utilizado foi o Statistica® 6.1 (Stat. Soft Inc., Tulsa, OK, USA) com um nível de alfa de
0,05.
RESULTADOS
Na massa corporal dos animais não houve nenhuma interação estatisticamente
significativa entre as intervenções. Isso indica que o aumento na massa corporal da
semana 1 para a semana 12 foi similar para todos os grupos (Tabela 1).
Tabela 1. Massa corporal (g) dos animais na semana 1 e semana 12.
*Diferença estatisticamente significativa comparado a semana 1. Os valores estão
apresentados pela média ± erro padrão da média, p≤0,05.
Grupos experimentais
(n=10 por grupo)
Semana 1 Semana 12
Sed-Intacto 247,7 ± 3,5 301,1 ± 8,8*
Sed-Ovx 249,0 ± 7,4 283,0 ± 9,7*
Sed-Pseudo 239,4 ± 1,6 287,8 ± 3,2*
AgudoEx-Intacto 244,1 ± 2,1 286,5 ± 7,0*
AgudoEx-Ovx 236,6 ± 3,3 306,1 ± 5,8*
CrônicoEx-Intacto 246,9 ± 7,0 289,0 ± 8,2*
CrônicoEx-Ovx 246,3 ± 3,5 292,6 ± 6,4*
16
Para a carga máxima durante as 12 semanas de treinamento, não houve nenhuma
interação entre grupo e tempo, indicando que os grupos CrônicoEx-Intacto e
CrônicoEx-Ovx aumentaram a capacidade máxima de carregamento de maneira similar
durante o treinamento (Figura 1). As cargas aumentaram após a semana 6 e semana 12
quando comparado com a semana 1, e após a semana 12 comparado com a semana 6
(Figura 1). Deste modo, não houve nenhuma diferença nas cargas máximas entre ambos
os grupos treinados em força cronicamente no período de 12 semanas.
FIGURA 1. Carga máxima (g) dos grupos CrônicoEx-Intacto e CrônicoEx-Ovx nas
semanas 1, 6 e 12. Os valores estão apresentados pela média ± erro padrão da média,
p≤0,05 (n = 10 por grupo). *Diferença estatisticamente significativa comparado com a
semana 1; #Diferença estatisticamente significativa entre a semana 6 e semana 12.
17
Não foram encontradas interações estatisticamente significativas entre as
intervenções e grupos para a atividade da MMP-2 no músculo gastrocnêmio (Figura 2).
FIGURA 2. Análise da atividade da MMP por zimografia nos extratos do músculo
gastrocnêmio (n = 10 por grupo). A atividade da banda foi expressa em unidades
arbitrárias. Os valores estão apresentados pela média ± erro padrão da média, p≤0,05.
No entanto, houve uma interação estatisticamente significativa entre as
intervenções (exercício de força x estado ovariano) no músculo sóleo. Assim, o grupo
AgudoEx-Ovx apresentou atividade da MMP-2 significativamente menor quando
comparado com todos os grupos experimentais no músculo sóleo. Os grupos treinados
18
em força (CrônicoEx-Intacto e CrônicoEx-Ovx) apresentaram maior atividade da MMP-
2 quando comparados com o Sed-Intacto, Sed-Ovx, Sed-Pseudo, AgudoEx-Intacto e
AgudoEx-Ovx, sem diferenças entre CrônicoEx-Intacto e CrônicoEx-Ovx no músculo
sóleo (Figura 3).
FIGURA 3. Análise da atividade da MMP por zimografia nos extratos do músculo
sóleo (n = 10 por grupo). A atividade da banda foi expressa em unidades arbitrárias. Os
valores estão apresentados pela média ± erro padrão da média, p≤0,05. *Diferença
estatisticamente significativa quando comparado com o Sed-Intacto; #comparado com
Sed-Ovx; &comparado com Sed-Pseudo; $comparado com AgudoEx-Intacto;
@comparado com AgudoEx-Ovx.
19
No músculo TA também houve interação significativa entre os grupos,
indicando que a atividade da MMP-2 foi alterada dependendo do estado ovariano. A
ovariectomia (Sed-Ovx) reduziu a atividade da MMP-2 quando comparado com o grupo
Sed-Intacto. O exercício de força agudo (AgudoEx-Intacto) induziu a um aumento na
atividade da MMP-2 comparado com o Sed-Intacto, Sed-Pseudo, Sed-Ovx, AgudoEx-
Ovx e CrônicoEx-Ovx no músculo TA (Figura 4). O grupo AgudoEx-Ovx apresentou
maior atividade da MMP-2 quando comparado com os grupos Sed-Pseudo, Sed-Ovx e
CrônicoEx-Ovx no músculo TA. O treinamento de força (CrônicoEx-Intacto) aumentou
a atividade da MMP-2 no músculo TA quando comparado com os grupos Sed-Intacto,
Sed-Ovx, Sed-Pesudo, AgudoEx-Ovx e CrônicoEx-Ovx. Diferentemente, o grupo
CrônicoEx-Ovx apresentou menor atividade da MMP-2 quando comparado com os
grupos Sed-Intacto, AgudoEx-Intacto, AgudoEx-Ovx e CrônicoEx-Intacto (Figura 4).
20
FIGURA 4. Análise da atividade da MMP por zimografia nos extratos do músculo
tibial anterior (TA) (n = 10 por grupo). A atividade da banda foi expressa em unidades
arbitrárias. Os valores estão apresentados pela média ± erro padrão da média, p≤0,05.
*Diferença estatisticamente significativa quando comparado com o Sed-Intacto;
#comparado com Sed-Ovx; &comparado com Sed-Pseudo; $comparado com AgudoEx-
Intacto; @comparado com AgudoEx-Ovx; †comparado com CrônicoEx-Intacto.
No EDL houve uma interação significativa, mostrando que a atividade da MMP-
2 é modificada pelo estado ovariano. A ovariectomia (Sed-Ovx) reduziu a atividade da
MMP-2. Foi observada maior atividade da MMP-2 no CrônicoEx-Intacto comparado
com o Sed-Intacto, Sed-Ovx e Sed-Pseudo no EDL. O CrônicoEx-Ovx apresentou
21
menor atividade da MMP-2 comparado com os grupos Sed-Intacto, Sed-Pseudo,
AgudoEx-Intacto, AgudoEx-Ovx e CrônicoEx-Intacto no EDL (Figura 5).
FIGURA 5. Análise da atividade da MMP por zimografia nos extratos do músculo
extensor longo dos dedos (EDL) (n = 10 por grupo). A atividade da banda foi expressa
em unidades arbitrárias. Os valores estão apresentados pela média ± erro padrão da
média, p≤0,05. *Diferença estatisticamente significativa quando comparado com o Sed-
Intacto; #comparado com Sed-Ovx; &comparado com Sed-Pseudo; $comparado com
AgudoEx-Intacto; @comparado com AgudoEx-Ovx; †comparado com CrônicoEx-
Intacto.
22
DISCUSSÃO
Este é o primeiro estudo a avaliar os efeitos do treinamento de força sobre a
atividade da MMP-2 nos músculos gastrocnêmio, sóleo, TA e EDL de ratas
ovariectomizadas. A hipótese inicial levantada pelo nosso estudo foi parcialmente
confirmada, haja vista que a ovariectomia reduziu a atividade da MMP-2 nos músculos
TA e EDL. Outro resultado importante foi que o exercício de força aumentou a
atividade da MMP-2 muscular. No entanto, o treinamento de força preveniu a redução
na MMP-2 induzida pela ovariectomia apenas no músculo sóleo. Apesar da
ovariectomia, a carga máxima aumentou em proporções similares para os grupos
treinados em força cronicamente.
Os estudos sobre geração de força muscular em animais ovariectomizados
apresentaram diferentes resultados. Por exemplo, McCormick et al. (2004) mostraram
que a força tetânica isométrica máxima do sóleo (Po) não foi afetada pela ovariectomia
em ratas jovens. No entanto, Moran, Warren e Lowe (2006) mostraram que durante a
contração, a fração de ligação forte de miosina foi reduzida em fibras de camundongos
fêmeas ovariectomizadas. De acordo com os autores esta redução ocorreu na mesma
proporção que a redução na força. Em contraste, no presente estudo nós analisamos a
capacidade máxima de carregamento no exercício de escalada em escada, uma avaliação
mais geral da força que depende de vários músculos, e não uma forma isolada como a
utilizada nos estudos citados acima. Por esta razão, nós propomos a realização de mais
estudos e diferentes tipos de análises da força geral e específica para avaliar estas
alterações de performance.
O sarcolema do músculo esquelético possui uma lamina basal externa associada
que fornece suporte para as fibras musculares e é importante na manutenção da
23
integridade fisiológica das miofibrilas. A lamina basal também serve como uma barreira
seletiva a eletrólitos e possui um papel central no reparo da fibra muscular após lesão ou
exercício excessivo (Carmeli et al., 2004). Todavia, no músculo esquelético as MMPs e
seus inibidores exercem funções fisiológicas essenciais na homeostasia das fibras
musculares e da MEC (Kjaer, 2004). As MMPs estão envolvidas numa ampla faixa de
processos funcionais, patológicos e de desenvolvimento no músculo. As MMPs têm
papéis regulatórios no desenvolvimento muscular pelo fato de liberarem fatores de
crescimento locais e também são importantes no processo de reparo seguido de lesão
por trauma ou miopatia por desuso (Kherif et al., 1999; Kjaer et al., 2006).
Adicionalmente, as MMPs são responsáveis pela degradação da MEC durante o
desenvolvimento embrionário, migração celular, morfogênese e remodelamento tecidual
(Murphy e Gavrilovic, 1999). Elas exercem funções fundamentais para o funcionamento
normal de diversos tecidos durante o crescimento, desenvolvimento e envelhecimento, e
estão envolvidas em processos como o remodelamento muscular, tendíneo e ósseo. Uma
das mais importantes MMPs associada com a função do músculo esquelético é a MMP-
2, também denominada de gelatinase-A, ou colagenase tipo IV de 72 kDa, que pode ser
transformada numa forma ativa de 62 kDa (Carmeli et al., 2004). A atividade da MMP-
2 é encontrada em tecidos durante turnover constante (Kjaer, 2004), e o aumento nesta
atividade é usualmente indicativo de degradação da matriz que é necessária para
permitir o crescimento tecidual (Koskinen et al., 2001; Marqueti et al., 2008b). O tecido
conjuntivo possui um importante papel na manutenção da força no músculo (Kjaer,
2004). Conforme mostrado pelos resultados do presente estudo a ovariectomia reduziu a
atividade da MMP-2 no TA e EDL, o que pode comprometer o processo de
remodelamento muscular, visto que, a MMP-2 é um marcador de turnover do músculo
esquelético que permite seu crescimento. Para confirmar esta hipótese, McClung et al.
24
(2006) mostraram que a ovariectomia compromete a recuperação da atrofia por desuso
na área de secção-transversal das fibras musculares do sóleo durante 2 semanas de
ambulação normal em gaiola, enquanto a reposição com estrógeno permite a restauração
do tamanho da miofibrila.
Similarmente, foi demonstrado que a remoção dos hormônios ovarianos de
camundongos fêmeas via ovariectomia é prejudicial para a função muscular contrátil do
sóleo e EDL (Moran, Warren e Lowe, 2006). Moran et al., (2007) mostraram que a
ovariectomia induz a disfunção muscular contrátil do EDL e que as concentrações
circulantes de estradiol estão positivamente correlacionadas com a geração de força
muscular e função de miosina, fornecendo suporte para a argumentação de que o
estradiol afeta o músculo esquelético. A partir dos resultados do presente estudo nós
podemos especular que essa fraqueza e disfunção muscular induzida pela ovariectomia
podem também estar relacionadas à redução da atividade da MMP-2, afetando o
remodelamento do músculo. De fato, em outro estudo do nosso grupo submetido à
publicação, nós observamos que ratas sedentárias ovariectomizadas exibiram redução da
área de secção-transversal dos músculos sóleo e tibial anterior quando comparado com o
grupo sedentário intacto. Neste mesmo estudo também houve aumento significativo da
área de secção-transversal muscular no sóleo e tibial anterior após 12 semanas de
exercício de escalada nas ratas intactas e ovariectomizadas.
Com relação aos efeitos do exercício força, sóleo, TA e EDL apresentaram
aumento da atividade da MMP-2, o que pode ser importante para o remodelamento
muscular. Marqueti et al. (2008a) também mostraram aumento da atividade da MMP-2
nos músculos sóleo e gastrocnêmio após treinamento de salto em água. A ausência de
aumento na atividade da MMP-2 no gastrocnêmio para o protocolo de exercício de
força com escalada pode estar relacionado ao tipo de exercício, visto que, neste
25
protocolo os animais iniciam o exercício com uma flexão parcial de joelho, diminuindo
o trabalho sobre o gastrocnêmio. Foi demonstrado que o exercício de alta intensidade
induz a um aumento na atividade da MMP-2 em músculos com predominância de fibras
tipo I e II (Carmeli et al., 2005; Marqueti et al., 2008a). Esses dados estão de acordo
com os resultados do presente estudo, de modo que a atividade da MMP-2 aumentou no
músculo com predominância de fibra tipo I (sóleo) e nos músculos com predominância
de fibra tipo II (TA e EDL). Carmeli et al. (2005) submeteu ratos a corrida de baixa
intensidade (~40% do VO
2
max) ou a corrida de alta intensidade (70–75% do VO
2
max)
e observou que a expressão da proteína da MMP-2 aumentou no gastrocnêmio e porção
superficial do quadríceps apenas no exercício de alta intensidade.
Outro resultado interessante do presente estudo foi que uma sessão aguda de
exercício de força aumentou a atividade da MMP-2 no músculo TA, mas não nos outros
músculos analisados. Este resultado é difícil de explicar e estudos para investigar
mecanismos adicionais são necessários, com vistas a determinar as razões exatas para
este efeito isolado no músculo TA. Finalmente, para nossa surpresa, o exercício de força
preveniu a redução na atividade da MMP-2 induzida pela ovariectomia apenas no
músculo sóleo. Para os músculos TA e EDL o treinamento de força falhou em prevenir
a redução na atividade da MMP-2 nas ratas ovariectomizadas.
CONCLUSÃO
Sumariamente, este estudo propõe um mecanismo adicional para a disfunção do
músculo esquelético causada pela ovariectomia, que envolve a redução na atividade da
MMP-2, provavelmente comprometendo o remodelamento muscular. O exercício de
força preveniu esta redução de atividade, especificamente no músculo sóleo. Estudos
26
futuros, incluindo modelos de desuso e reposição hormonal em humanos e animais
serão necessários para um melhor entendimento dos efeitos da atividade da MMP-2 em
estados catabólicos, doenças e exercício.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ALLEN, D.L.; HARRISON, B.C.; MAASS, A.; BELL, M.L.; BYRNES, W.C.;
LEINWAND, L.A. Cardiac and skeletal muscle adaptations to voluntary wheel running
in the mouse. J Appl Physiol, v.90, p.1900–1908, 2001.
BIRKEDAL-HANSEN, H. Proteolytic remodeling of extracellular matrix. Curr Opin
Cell Biol, v.7, p.728-735, 1995.
CARMELI, E.; MOAS, M.; REZNICK, A.Z.; COLEMAN, R. Matrix
metalloproteinases and skeletal muscle: a brief review. Muscle Nerve, v.29, p.191-197,
2004.
CARMELI, E.; MOAS, M.; LENNON, S.; POWERS, S.K. High intensity exercise
increases expression of matrix metalloproteinases in fast skeletal muscle fibres. Exp
Physiol, v.90, p.613–619, 2005.
CLEUTJENS, J.P.M.; KANDALA, J.C.; GUARDA, E.; GUNTAKA, R.V.; WEBER,
K.T. Regulation of collagen degradation in rat myocardium after infartion. J Mol Cell
Cardiol, v.27, p.1281-1292, 1995.
GORZEK, J.F.; HENDRICKSON, K.C.; FORSTNER, J.P.; RIXEN, J.L.; MORAN,
A.L.; LOWE, D.A. Estradiol and tamoxifen reverse ovariectomy-induced physical
inactivity in mice. Med Sci Sports Exerc, v.39, p.248-256, 2007.
HEINEMEIER, K.M.; OLESEN, J.L.; SCHJERLING, P.; HADDAD, F.; LANGBERG,
H.; BALDWIN, K.M.; KJAER, M. Short-term strength training and the expression of
27
myostatin and IGF-I isoforms in rat muscle and tendon: differential effects of specific
contraction types. J Appl Physiol, v.102, p.573–581, 2007.
HORNBERGER JR, T.A.; FARRAR, R.P. Physiological Hypertrophy of the FHL
Muscle Following 8 Weeks of Progressive Resistance Exercise in the Rat. Can J Appl
Physiol, v.29, p.16-31, 2004.
KALU, D.N. The ovariectomized rat model of postmenopausal bone loss. Bone Miner,
v.15, p.175-92, 1991.
KAPASI, Z.F.; CATLIN, P.A.; ADAMS, M.A.; GLASS, E.G.; MCDONALD, B.W.;
NANCARROW, A.C. Effect of duration of a moderate exercise program on primary
and secondary immune responses in mice. Phys Ther, v.83, p.638–647, 2003.
KHERIF, S.; LAFUMA, C.; DEHAUPAS, M.; LACHKAR, S.; FOURNIER, J.G.;
VERDIERE-SAHUQUE, M.; FARDEAU, M.; ALAMEDDINE, H.S. Expression of
matrix metalloproteinases 2 and 9 in regenerating skeletal muscle: a study in
experimentally\ injured and mdx muscles. Dev Biol, v.205, p.158–170, 1999.
KJAER, M. Role of Extracellular Matrix in Adaptation of Tendon and Skeletal Muscle
to Mechanical Loading. Physiol Rev, v.84, p.649-698, 2004.
KJAER, M.; MAGNUSSON, P.; KROGSGAARD, M.; BOYSEN MOLLER, J.;
OLESEN, J.; HEINEMEIER, K.; HANSEN, M.; HARALDSSON, B.; KOSKINEN, S.;
ESMARCK, B.; LANGBERG, H. Extracellular matrix adaptation of tendon and
skeletal muscle to exercise. J Anat, v.208, p.445–450, 2006.
KOSKINEN, S.O.A.; HÖYHTYÄ, M.; TURPEENNIEMI-HUJANEN, T.;
MARTIKKALA, V.; MÄKINEN, T.T.; OKSA, J.; RINTAMÄKI, H.; LÖFBERG, M.;
SOMER, H.; TAKALA, T.E.S. Serum concentrations of collagen degrading enzymes
and their inhibitors after downhill running. Scand J Med Sci Sports, v.11, p.9–15,
2001.
28
LLURI, G.; JAWORSKI, D.M. Regulation of TIMP-2, MT1-MMP, and MMP-2
expression during C2C12 differentiation. Muscle Nerve, v.32, p.492-499, 2005.
MARQUETI, R.C.; PARIZOTTO, N.A.; CHRIGUER, R.S.; PEREZ, S.E.A.;
SELISTRE-DE-ARAUJO, H.S. Androgenic-anabolic steroids associated with
mechanical loading inhibit matrix metallopeptidase activity and affect the remodeling of
the Achilles tendon in rats. Am J Sport Med, v.34, p.1274–1280, 2006.
MARQUETI, R.C.; PRESTES, J.; STOTZER, U.S.; PASCHOAL, M.; LEITE, R.D.;
PEREZ, S.E.; SELISTRE-DE-ARAUJO, H.S. MMP-2, jumping exercise and
nandrolone in skeletal muscle. Int J Sports Med, v.29, p.559-563, 2008a.
MARQUETI, R.C.; PRESTES, J.; PASCHOAL, M.; RAMOS, O.H.P.; PEREZ, S.E.A.;
CARVALHO, H.F.; SELISTRE-DE-ARAUJO, H.S. Matrix metallopeptidase 2 activity
in tendon regions: effects of mechanical loading exercise associated to anabolic-
androgenic steroids. Eur J Appl Physiol, v.104, p.1087-1093, 2008b.
MATRISIAN, L.M. The matrix-degrading metalloproteinases. Bioessays, v.14, p.455-
463, 1992.
MCCORMICK, K.M.; BURNS, K.L.; PICCONE, C.M.; GOSSELIN, L.E.;
BRAZEAU, G.A. Effects of ovariectomy and estrogen on skeletal muscle function in
growing rats. J Muscle Res Cell Motil, v.25, p.21–27, 2004.
MCCLUNG, J.M.; DAVIS, J.M.; WILSON, M.E.; GOLDSMITH, E.C.; CARSON,
J.A. Estrogen status and skeletal muscle recovery from disuse atrophy. J Appl Physiol,
v.100, p.2012–2023, 2006.
MORAN, A.L.; WARREN, G.L.; LOWE, D.A. Removal of ovarian hormones from
mature mice detrimentally affects muscle contractile function and myosin structural
distribution. J Appl Physiol, v.100, p.548–559, 2006.
29
MORAN, A.L.; NELSON, S.A.; LANDISCH, R.M.; WARREN, G.L.; LOWE, D.A.
Estradiol replacement reverses ovariectomy-induced muscle contractile and myosin
dysfunction in mature female mice. J Appl Physiol, v.102, p.1387-1393, 2007.
MURPHY, G.; GAVRILOVIC, J. Proteolysis and cell migration: creating a path? Curr
Opin Cell Biol, v.11, p.614–621, 1999.
OLSON, S.H.; BANDERA, E.V.; ORLOW, I. Variants in Estrogen Biosynthesis Genes,
Sex Steroid Hormone Levels, and Endometrial Cancer: A HuGE Review. Am J
Epidemiol, v.165, p.235–245, 2007.
PRESTES, J.; FERREIRA, C.K.O.; DIAS, R.; FROLLINI, A.B.; DONATTO, F.F.;
CURY-BOAVENTURA, M.F.; GUERESCHI, M.G.; PITHON-CURI, T.C.;
VERLENGIA, R.; PALANCH, A.C.; CURI, R.; CAVAGLIERI, C.R. Lymphocyte and
Cytokines after Short Periods of Exercise. Int J Sports Med, v.29, p.1010-1014, 2008.
SHIGUEMOTO, G.E.; ROSSI, E.A.; BALDISSERA, V.; GOUVEIA, C.H.; VALDEZ
VARGAS, G.M.; PEREZ, S.E.A. Isoflavone-supplemented soy yoghurt associated with
resistive physical exercise increase bone mineral density of ovariectomized rats.
Maturitas, v.57, p.261-270, 2007.
SIPILA, S.; TAAFFE, D.R.; CHENG, S.; PUOLAKKA, J.; TOIVANEN, J.;
SUOMINEN, H. Effects of hormone replacement therapy and high-impact physical
exercise on skeletal muscle in post-menopausal women: a randomized placebo-
controlled study. Clin Sci, v.101, p.147-157, 2001.
SORENSEN, M.B.; ROSENFALCK, A.M.; HOJGAARD, L.; OTTESEN, B. Obesity
and sarcopenia after menopause are reversed by sex hormone replacement therapy.
Obes Res, v.9, p.622–626, 2001.
30
STEFANICK, M.L.; ANDERSON, G.L.; MARGOLIS, K.L.; HENDRIX, S.L.;
RODABOUGH, R.J.; PASKETT, E.D.; LANE, D.S.; HUBBELL, F.A.; ASSAF, A.R.;
SARTO, G.E.; SCHENKEN, R.S.; YASMEEN, S.; LESSIN, L.; CHLEBOWSKI, R.T.
Effects of conjugated equine estrogens on breast cancer and mammography screening in
postmenopausal women with hysterectomy. JAMA, v.295, p.1647-1657, 2006.
YAO, Z.; LAFAGE-PROUST, M.H.; PLOUET, J.; BLOOMFIELD, S.;
ALEXANDRE, C.; VICO, L. Increase of both angiogenesis and bone mass in response
to exercise depends on VEGF. J Bone Miner Res, v.19, p.1471–1480, 2004.
ZHANG, S.M.; MANSON, J.E.; REXRODE, K.M.; COOK, N.R.; BURING, J.E.; LEE,
I. Use of Oral Conjugated Estrogen Alone and Risk of Breast Cancer. Am J Epidemiol,
v.165, p.524-529, 2007.
31
MANUSCRITO II
32
EFEITOS DO TREINAMENTO DE FORÇA SOBRE A RESISTINA, LEPTINA,
CITOCINAS E FORÇA MUSCULAR EM MULHERES IDOSAS PÓS-
MENOPAUSADAS
Jonato Prestes
1
(MS), Gilberto E. Shiguemoto
1
(MS),
João Paulo Botero
1
(MS), Anelena
B. Frollini
2
(MS), Rodrigo Dias
2
(MS), Richard D. Leite
1
(MS), Guilherme B. Pereira
1
(MS), Rodrigo F. Magosso
1
(MS), Vilmar Baldissera
1
(PhD), Claudia R. Cavaglieri
2
(PhD), Sergio E. A. Perez
1
(PhD).
1
Departamento de Ciências Fisiológicas, Laboratório de Fisiologia do Exercício,
Universidade Federal de São Carlos, Rodovia Washington Luís, Km 235, CEP 13565-
905, São Carlos-SP, Brasil.
2
Faculdade de Ciências da Saúde, Universidade Metodista de Piracicaba, Rodovia do
Açúcar, km 156, CEP 13400-911, Piracicaba-SP, Brasil.
Título resumido: Treinamento de força, marcadores inflamatórios e mulheres idosas.
Agradecimentos
Os autores gostariam de agradecer o apoio financeiro fornecido pelo Conselho Nacional
de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e pelo Laboratório de Fisiologia
do Exercício da Universidade Federal de São Carlos, Brasil.
*Autor para correspondência: Jonato Prestes. Rua Major José Inácio, n.2400, CEP:
13560-161, apto: 13, São Carlos, São Paulo, Brasil. Telefone: +55 (16) 3361-6439. E-
mail: jonatop@gmail.com
33
RESUMO
A redução gradual na liberação de estrógeno no envelhecimento e no período pós-
menopausa induz ao aumento nas concentrações plasmáticas dos biomarcadores
sistêmicos de inflamação. Neste sentido, o treinamento de força pode ser uma
ferramenta interessante para prevenir os processos degenerativos e inflamatórios
associados ao envelhecimento. Deste modo, o objetivo do presente estudo foi avaliar os
efeitos do treinamento de força periodizado sobre citocinas, leptina, resistina e força
muscular em mulheres idosas pós-menopausadas. Foram selecionadas 35 mulheres
sedentárias com idade de 63,18 ± 4,8 anos, estatura 163,5 ± 6,7 cm, massa corporal
57,84 ± 7,7 kg. O treinamento de força periodizado de 16 semanas consistiu de duas
sessões semanais com 3 séries de 6-14RM, dependendo da semana de treinamento. A
força máxima foi testada no supino, leg press 45
0
e rosca direta. TNF-α, IL-6, IL-15,
Leptina e Resistina plasmáticas foram determinadas por ELISA. A força máxima no
supino, leg press 45
0
e rosca direta exibiu um aumento significativo após 16 semanas.
Foi observada mínima ou nenhuma modificação aguda e crônica no TNF-α e na IL-15.
A IL-6 reduziu agudamente 48 horas após quando comparado com as concentrações
basais e reduziu cronicamente após 16 semanas comparado com os valores basais antes
do treinamento. A leptina plasmática reduziu 24 horas após a primeira sessão
comparado com as concentrações basais e reduziu cronicamente nos valores basais e 48
horas após quando comparado com as avaliações pré-treinamento. Houve uma redução
significativa na resistina após 24 e 48 horas comparado com as concentrações basais e
também uma diminuição crônica nas concentrações basais e imediatamente após quando
comparado com os valores pré-treinamento. Além do esperado aumento na força
muscular, o treinamento de força periodizado parece ser uma importante intervenção
para reduzir a inflamação sistêmica induzida pelo envelhecimento em mulheres idosas.
Palavras-chave: envelhecimento, Inflamação, biomarcadores sistêmicos, treinamento
de força.
34
INTRODUÇÃO
O aumento na proporção de mulheres idosas e o aumento na expectativa de vida
elevaram a preocupação de pesquisadores e profissionais da área da saúde,
especialmente com relação às alterações fisiológicas relacionadas ao período pós-
menopausa. Aproximadamente 40% das mulheres procuram cuidados médicos para
tratar os sintomas induzidos pela menopausa, incluindo: ondas de calor, transpiração
noturna, ressecamento vaginal e distúrbios do sono (Nedrow et al., 2006). Outra
importante disfunção biológica em mulheres pós-menopausadas idosas é a “inflamação
senil”, com uma forte relação temporal entre envelhecimento, inflamação e menopausa.
A redução gradual na liberação de estrógeno no período pós-menopausa e
envelhecimento induz ao aumento nas concentrações de citocinas pró-inflamatórias
como a interleucina-6 (IL-6), interleucina-1 (IL-1) e fator de necrose tumoral-alfa
(TNF-α) (Pfeilschifter et al., 2002). As elevações nas citocinas inflamatórias estão
associadas com o aumento no risco de desenvolvimento de diversos tipos de doenças
cardiovasculares (Reilly et al., 2005), osteoporose (Pfeilschifter et al., 2002), diabetes
mellitus (Kadoglou et al., 2007) e caquexia geriátrica (Yeh et al., 2001) na vida tardia.
Vários marcadores sanguíneos são utilizados como indicadores de inflamação sistêmica,
incluindo a IL-6, TNF-α, interleucina 1-beta (IL-1β), resistina, leptina e proteína C
reativa (PCR) (Reilly et al., 2005; Tilg e Moschen 2006; Stewart et al., 2007).
A terapia de reposição hormonal (TRH) reduz as concentrações de IL-6, IL-1β e
TNF-α em mulheres pós-menopausadas saudáveis e também previne o aumento das
concentrações plasmáticas de IL-6 em ratas ovariectomizadas (Pfeilschifter et al., 2002).
No entanto, a TRH não é universalmente aceita, principalmente devido a contra-
indicações e baixa adesão de alguns pacientes, a aversão das mulheres está associada
35
aos efeitos colaterais e riscos de alguns tipos de cânceres a longo prazo (Olson, Bandera
e Orlow, 2007; Zhang et al., 2007).
Outra intervenção é a prática regular de exercício que vem sendo utilizada como
uma modalidade terapêutica na prevenção do aumento dos marcadores sistêmicos de
inflamação e dos processos degenerativos associados ao envelhecimento (Greiwe et al.,
2001; Fatouros et al., 2005). No entanto, com relação aos marcadores inflamatórios os
estudos são controversos; por exemplo, as concentrações de leptina plasmática
permaneceram inalteradas após uma sessão aguda de exercício aeróbio (Ferguson et al.,
2004) e reduziram (Nindl et al., 2002) com uma sessão aguda de exercício de força em
jovens adultos. As concentrações de leptina reduziram 24 h depois de uma sessão aguda
de exercício de força, com nenhum efeito crônico do treinamento, ou seja, nenhuma
diferença entre os valores pré e após-treinamento em pacientes diabéticos tipo 2
(Kanaley et al., 2001).
Existe apenas um estudo que encontrou redução nas concentrações de leptina em
homens idosos após treinamento de força com protocolos variados (Fatouros et al.,
2005). Kadoglou et al. (2007) observaram uma redução na concentração de resistina e
citocinas inflamatórias após 16 semanas de exercício aeróbio com quatro sessões
semanais de 45-60 minutos a 50-85% do consumo máximo de oxigênio (VO
2
max).
Indivíduos idosos frágeis apresentam aumentos nas concentrações de TNF-α no
músculo comparado com jovens, o que está associado com perda de proteína muscular.
Após três meses de treinamento de força as concentrações musculares de TNF-α
reduziram (Greiwe et al., 2001).
Exercícios dinâmicos, que incluem o treinamento de força, podem aumentar a
força, massa muscular e massa óssea (Barry e Carson, 2004). No entanto, não existe
consenso sobre a influência de um programa envolvendo treinamento de força sobre as
36
concentrações de marcadores inflamatórios em indivíduos saudáveis e idosos (Stewart
et al., 2007). Evidências recentes enalteceram a necessidade de estudos para fornecer
suporte ou para refutar o uso do exercício de força como uma intervenção na redução da
inflamação em pessoas idosas (Stewart et al., 2007; Fatouros et al., 2005).
Este é o primeiro estudo a investigar os efeitos do treinamento de força sobre
marcadores inflamatórios sistêmicos em mulheres idosas pós-menopausadas. Nossa
hipótese era que o treinamento de força induziria a uma redução nos biomarcadores
sistêmicos de inflamação. Por esta razão, o objetivo principal do presente estudo foi
investigar os efeitos do treinamento de força periodizado sobre a resistina, leptina,
citocinas e força muscular em mulheres idosas pós-menopausadas.
MÉTODOS
Sujeitos
As participantes foram recrutadas voluntariamente a partir da comunidade local
por meio da divulgação de cartazes e palestra sobre o estudo. Cada voluntária foi
submetida a exames físicos gerais, que incluíram histórico médico, eletrocardiograma
de repouso e esforço, medida da pressão arterial e avaliação ortopédica antes do início
do programa de treinamento de força. Após completarem os exames clínicos para
inclusão, foram selecionadas 35 mulheres previamente sedentárias com idade de 63,18
± 4,8 anos, estatura 163,5 ± 6,7 cm, massa corporal 57,84 ± 7,7 kg. Os critérios de
inclusão foram: índice de massa corporal ≤26kg/m
2
, que o indivíduo fosse sedentário
sem nenhum exercício consistente nos 6 meses anteriores ao estudo, não estivesse
realizando reposição hormonal e não tivesse manifestação de doença cardiovascular ou
37
pulmonar. Todas as participantes assinaram um termo de consentimento livre e
esclarecido que foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa para Seres Humanos da
Universidade Federal de São Carlos. A pesquisa foi conduzida de acordo com as
recomendações estabelecidas pelo American College of Sports Medicine para
procedimentos com seres humanos.
Avaliações da força máxima
Após duas semanas de adaptação aos exercícios de força e avaliações clínicas,
foram realizados os testes de carga máxima (1RM). Os testes de 1RM foram realizados
no mesmo dia com no mínimo 10 minutos de intervalo entre os exercícios testados na
seguinte ordem: supino com barra livre, leg press 45
0
e rosca direta em pé (Cybex
International, Medway, MA). Em seguida do aquecimento geral (10 minutos de esteira
em intensidade leve), os indivíduos foram submetidos a oito repetições com 50% de
1RM estimada (de acordo com a capacidade de cada participante verificada no período
de adaptação de duas semanas), após um minuto de intervalo, foram realizadas três
repetições com 70% de 1RM estimada. Depois de três minutos as tentativas
subseqüentes foram realizadas para uma repetição com cargas progressivamente mais
pesadas até que a 1RM fosse determinada em três tentativas, utilizando 3-5 minutos de
descanso entre as tentativas. As padronizações das angulações e movimentos dos
exercícios foram conduzidas de acordo com as descrições de Brown e Weir (2001). Para
certificar que as 1RM pré-treinamento fossem ajustadas antes do início do treinamento,
as 1RM foram determinadas em três dias separados com dois dias entre estes testes. A
correlação intraclasse foi determinada entre a segunda e a terceira tentativa do teste de
1RM. Uma alta correlação intraclasse foi observada entre as segundas e terceiras
38
tentativas nos testes (supino com barra livre r= 0,99, leg press 45
0
r= 0,99 e rosca direta
em pé r= 0,99). A maior 1RM determinada a partir das últimas duas tentativas foi
utilizada como medida inicial.
Treinamento de força
O treinamento de força foi realizado com o modelo de periodização linear. Neste
modelo, também conhecido como clássico, a intensidade do treinamento é aumentada
em cada microciclo (1 a 4 semanas) e o volume é reduzido. O número de repetições foi
reduzido (mantendo-se a faixa mínima estabelecida para cada ciclo), em razão do
aumento na intensidade. A periodização aplicada está baseada em um estudo prévio
(Prestes et al., 2009). As cargas de treinamento foram monitoradas em cada sessão, de
acordo com o aumento na capacidade muscular das participantes. Antes do início da
periodização, as participantes foram submetidas a duas semanas de adaptação ao
treinamento de força, elas realizaram um exercício para cada grupo muscular principal
com duas séries de 15 repetições em cada exercício; foram enfatizadas a execução
correta do movimento e a familiarização aos tipos de exercício de força.
Após o período de adaptação, a periodização foi iniciada. A ordem dos
exercícios nas sessões de treinamento foi: 1- supino reto com barra, 2- leg press 45
0
, 3-
remada sentada, 4- cadeira extensora, 5- elevação lateral, 6- mesa flexora, 7- tríceps
pulley, 8- cadeira adutora e abdutora, 9- rosca direta e 10- flexão plantar em pé.
Adicionalmente, ao final de cada sessão de treinamento foram incluídos exercícios
abdominais, três séries de 20-30 repetições. O treinamento teve duração de quatro
meses, com duas sessões semanais. Em cada um dos exercícios listados foram
realizadas três series até a falha concêntrica (impossibilidade de realizar uma repetição
39
com padrão correto de movimento); o número de repetições e intervalo entre as séries e
exercícios foram conduzidos de acordo com a intensidade semanal prescrita, conforme
apresentado na figura 1. A duração média de cada sessão foi de 50 minutos. A duração
de cada repetição foi 3-4s, contando com a ação muscular concêntrica e excêntrica.
Todas as sessões foram supervisionadas por um profissional com experiência em
treinamento de força.
Nas quatro semana iniciais 3 séries de 12-14RM foram realizadas; da 5
a
até a 8
a
semana 3 séries de 10-12RM; da 9
a
a 12
a
semana 3 séries de 8-10RM; e da 13
a
a 16
a
3
séries de 6-8RM. Em todas as semanas, foram realizadas repetições máximas até a falha
concêntrica para as intensidades propostas. As cargas foram monitoradas em cada
sessão. Durante todo o treinamento, três séries foram realizadas, independentemente da
intensidade; o intervalo de descanso foi realizado de acordo com a intensidade (figura
1); as cargas foram ajustadas para manter o número de repetições máximas.
FIGURA 1. Programa de treinamento de força.
Séries x repetições
Intervalo de descanso entre as séries e os
exercícios
3 x 12-14 RM 1 minuto
3 x 10-12 RM 1 minuto e 20 segundos
3 x 8-10 RM 1 minuto e 40 segundos
3 x 6-8 RM 2 minutos
40
Determinação das citocinas, leptina e resistina plasmáticas
Amostras sanguíneas de 3ml foram coletadas da veia antecubital em tubos a
vácuo antes, imediatamente após, 24h e 48h após a primeira sessão de treinamento de
força e nos mesmos períodos após quatro meses. Essas amostras foram centrifugadas a
2500rpm em 4°C durante 20 minutos. As amostras foram armazenadas em alíquotas
com eppendorfs num freezer -80°C até a realização das análises. As dosagens de TNF-
α, IL-6, IL-15, leptina e resistina foram determinadas pelo método ELISA (Ensaio
Imuno Enzimático em Fase Sólida), de acordo com as especificações do Kit de Alta
Sensibilidade R&D Systems Quantikine (R&D Systems Minneapolis, MN). Os
resultados foram apresentados em pg/ml. Para garantir à precisão dos resultados todas
as dosagens foram determinadas em duplicata. O coeficiente de variação intra-ensaio
(CV) foi 3,1-9,7%, o CV inter-ensaio foi 6,3-7% e a sensibilidade foi de 0,0086 pg/ml.
Análise estatística
Os resultados foram apresentados em média ± erro padrão da média (SEM).
Inicialmente, foram realizados os testes de normalidade Shapiro Wilk e de
homocedasticidade (critério de Bartlet). Todas as variáveis apresentaram distribuição
normal e homocedasticidade, de modo que foi aplicada a análise de variância para
medidas repetidas (ANOVA). Quando indicado pelo ANOVA o teste de Tukey post hoc
foi utilizado. Para testar as diferenças significativas nos testes de 1RM entre os valores
pré versus pós-treinamento foi utilizado o teste t de student pareado. Em todos os
cálculos foi utilizado um alfa de p ≤ 0,05. O software estatístico utilizado para todas as
análises foi o Statistica
®
6.1 (Stat. Soft Inc., Tulsa, OK, USA).
41
RESULTADOS
Força máxima
Houve um aumento significativo na força máxima no supino com barra, leg
press 45
0
e rosca direta em pé comparando a avaliação inicial com a avaliação após 16
semanas de treinamento, p ≤ 0,05 (tabela 1).
Tabela 1. Testes de força máxima dinâmica (1RM) antes e após 16 semanas de
treinamento.
Teste de Força Máxima
(1RM)
Avaliação antes
do treinamento
Avaliação após
16 semanas
Supino reto com barra (kg) 31,83 ± 0,80 38,34 ± 1,15*
Leg press 45
0
(kg) 172,21 ± 5,57 225,17 ± 7,06*
Rosca direta em pé (kg) 20,76 ± 0,45 22,75 ± 0,51*
Os resultados estão apresentados em média ± erro padrão da média (SEM). *Diferença
estatisticamente significativa quando comparado com a avaliação antes do treinamento,
(n= 35), p ≤ 0,05.
42
Citocinas, leptina e resistina
Não houve nenhuma alteração significativa aguda ou crônica nas concentrações
plasmáticas de TNF-α durante o estudo (figura 2).
FIGURA 2. Concentrações plasmáticas do fator de necrose tumoral-alfa (TNF-α)
(pg/ml). Os valores estão apresentados em média ± erro padrão da média (SEM) (n=
35), p ≤ 0,05. O TNF-α foi avaliado no basal (Basal), imediatamente após (Após), 24
horas (24H) e 48 horas (48H) depois da primeira sessão de exercício de força (barras
escuras) e depois de 16 semanas de treinamento (barras claras).
43
Por outro lado, as concentrações plasmáticas de IL-6 reduziram agudamente
após 48 horas quando comparado com as concentrações basais na avaliação pré-
treinamento. Adicionalmente, a IL-6 também reduziu agudamente após 48 horas quando
comparado com os valores imediatamente após na avaliação depois de 16 semanas de
treinamento. Houve uma redução crônica na IL-6, evidenciada pela diferença entre os
valores basais antes e depois do treinamento (figura 3).
FIGURA 3. Concentrações plasmáticas de interleucina-6 (IL-6) (pg/ml). Os valores
estão apresentados em média ± erro padrão da média (SEM) (n= 35), p ≤ 0,05. A IL-6
foi avaliada no basal (Basal), imediatamente após (Após), 24 horas (24H) e 48 horas
(48H) depois da primeira sessão de exercício de força (barras escuras) e depois de 16
semanas de treinamento (barras claras). *Diferença estatisticamente significativa
44
quando comparado com as concentrações basais.
#
Diferença estatisticamente
significativa quando comparado com imediatamente após.
†
Diferença estatisticamente
significativa quando comparado com o mesmo período de avaliação antes do
treinamento.
A única alteração observada nas concentrações plasmáticas de IL-15 foi um
aumento agudo após 48 horas comparado com as concentrações basais na avaliação pré-
treinamento (figura 4). Não foi observada nenhuma diferença estatisticamente
significativa aguda ou crônica para a IL-15 nos outros períodos.
FIGURA 4. Concentrações plasmáticas de interleucina-15 (IL-15) (pg/ml). Os valores
estão apresentados em média ± erro padrão da média (SEM) (n= 35), p ≤ 0,05. A IL-15
45
foi avaliada no basal (Basal), imediatamente após (Após), 24 horas (24H) e 48 horas
(48H) depois da primeira sessão de exercício de força (barras escuras) e depois de 16
semanas de treinamento (barras claras). *Diferença estatisticamente significativa
quando comparado com as concentrações basais.
As concentrações plasmáticas de leptina exibiram uma redução 24 horas após a
primeira sessão de exercício de força quando comparado as concentrações basais. No
entanto, após 48 horas essas concentrações aumentaram quando comparado com 24
horas após na avaliação pré-treinamento. Tanto os valores basais como após 48 horas
reduziram cronicamente quando comparado com o basal e 48 horas após 16 semanas de
treinamento, respectivamente (figura 5).
46
FIGURA 5. Concentrações plasmáticas de leptina (pg/ml). Os valores estão
apresentados em média ± erro padrão da média (SEM) (n= 35), p ≤ 0,05. A leptina foi
avaliada no basal (Basal), imediatamente após (Após), 24 horas (24H) e 48 horas (48H)
depois da primeira sessão de exercício de força (barras escuras) e depois de 16 semanas
de treinamento (barras claras). *Diferença estatisticamente significativa quando
comparado com as concentrações basais.
&
Diferença estatisticamente significativa
quando comparado com 24 horas após.
†
Diferença estatisticamente significativa quando
comparado com o mesmo período de avaliação antes do treinamento.
Houve redução significativa nas concentrações de resistina após 24 e 48 horas
comparado com as concentrações basais, e após 24 horas comparado com
imediatamente após na avaliação pré-treinamento. A resistina também exibiu uma
redução crônica nas concentrações basais e imediatamente após quando comparado com
os mesmos períodos da avaliação pré-treinamento (figura 6).
47
FIGURA 6. Concentrações plasmáticas de resistina (pg/ml). Os valores estão
apresentados em média ± erro padrão da média (SEM) (n= 35), p ≤ 0,05. A resistina foi
avaliada no basal (Basal), imediatamente após (Após), 24 horas (24H) e 48 horas (48H)
depois da primeira sessão de exercício de força (barras escuras) e depois de 16 semanas
de treinamento (barras claras). *Diferença estatisticamente significativa quando
comparado com as concentrações basais.
#
Diferença estatisticamente significativa
quando comparado com imediatamente após.
†
Diferença estatisticamente significativa
quando comparado com o mesmo período de avaliação antes do treinamento.
48
DISCUSSÃO
Os principais resultados do presente estudo foram o aumento na força máxima
nos membros superiores e inferiores, redução crônica nas concentrações plasmáticas de
IL-6, leptina e resistina, com pequena ou nenhuma alteração na IL-15 e TNF-α após 16
semanas de treinamento de força. Até o momento, este é o primeiro estudo a investigar
conjuntamente esses importantes marcadores inflamatórios em mulheres idosas
menopausadas após o treinamento de força. Deste modo, nossa hipótese inicial foi
confirmada, visto que, foram observadas reduções nos marcadores plasmáticos de
inflamação, associado com o aumento na força muscular.
Barry e Carson (2004) comentaram que idosos realizam programas de
treinamento de força para combater os declínios substanciais na força e potência
muscular com objetivo de melhorar ou manter as capacidades funcionais. No presente
estudo houve um aumento significativo na força máxima dinâmica dos membros
superiores e inferiores em mulheres idosas menopausadas submetidas a 16 semanas de
treinamento de força periodizado com cargas entre 6-14RM.
De acordo com Starkweather (2007) diversos marcadores bioquímicos de
inflamação têm sido utilizados em estudos recentes de intervenção com atividade física.
Por exemplo, a IL-6 e o TNF-α são citocinas pró-inflamatórias definidas como
mediadores solúveis que são liberados a partir de várias células (linhagem de
macrófago/monócito). Particularmente, a IL-6 é uma citocina multifuncional que exerce
ações pleiotrópicas na regulação imune e inflamatória, e sua superprodução está ligada a
doença cardiovascular, osteoporose, artrite reumatóide, diabetes tipo 2 e doença de
Alzheimer associados ao envelhecimento (Kiecolt-Glaser et al., 2003). Concentrações
elevadas de IL-6 também estão relacionadas com fragilidade, queda da capacidade
49
funcional, redução de força muscular e podem ser utilizadas como preditor de futura
incapacidade em idosos (Cohen et al., 1997; Ferrucci et al., 2002).
A IL-6 plasmática aumenta durante o exercício agudo em proporção a
intensidade, duração e nível de aptidão física. A IL-6 tem sido sugerida como um
importante fator para o processo de reparação muscular e turnover celular, assim como
para alguns efeitos benéficos do exercício a saúde (Maggio et al., 2006). Em contraste a
estes efeitos agudos, indivíduos exercitados cronicamente tendem a exibir menores
concentrações de IL-6 e outros marcadores inflamatórios (Elosua et al., 2005). Por
exemplo, homens e mulheres idosos entre 60-90 anos submetidos a 30 minutos de
caminhada, cinco vezes por semana a 60% de sua freqüência cardíaca máxima durante
10 semanas, exibiram redução significativa na IL-6 plasmática e melhoras no estado de
estresse, humor e vários índices de qualidade de vida (Starkweather, 2007). Um estudo
com 3.075 adultos de 70 a 79 anos demonstrou que indivíduos que possuíam níveis
mais elevados de atividade física apresentavam concentrações significativamente
menores de IL-6 (Colbert et al., 2004). A literatura apresenta suporte para reduções
(Castaneda et al., 2004) ou concentrações inalteradas (White, Castellano e McCoy,
2006) das citocinas plasmáticas/séricas inflamatórias induzidas pelo exercício.
No entanto, os estudos que investigaram os efeitos do treinamento de força em
idosos são esparsos e apresentam resultados contrastantes. Bautmans et al. (2005)
mostraram tendência para redução nas concentrações circulantes de IL-6 após seis
semanas de treinamento de força periodizado em indivíduos idosos. Não houve
nenhuma alteração significativa na IL-1β, TNF-α, IL-2 ou IL-6 circulantes após 12
semanas de treinamento de força progressivo em sujeitos idosos (Kapasi et al., 2003).
Diferentemente, no presente estudo houve uma redução crônica nas concentrações
plasmáticas de IL-6 após 16 semanas de treinamento de força. É possível que um maior
50
tempo (>12 semanas) seja necessário para que se manifestem alterações crônicas
significativas na IL-6 plasmática. Não foi observado nenhum efeito crônico de 16
semanas de treinamento de força sobre o TNF-α plasmático, consistente com os estudos
citados acima.
A IL-15 foi inicialmente identificada como um fator de crescimento para as
células T e possui muitas propriedades e funções em comum com a IL-2 (Giri et al.,
1995). Além das funções imunes da IL-15, esta citocina atua como um fator de
crescimento que é altamente expresso no músculo esquelético, resultando em hipertrofia
tecidual (Nielsen e Pedersen, 2007). Um estudo in vivo indica que a administração
sistêmica de IL-15 em ratos com caquexia induzida por câncer reduz a degradação de
proteína muscular, preservando a massa magra (Carbo et al., 2000). Ostrowski et al.
(1998) não encontraram alterações na IL-15 plasmática (mensurada até 6 horas após o
exercício) em resposta a 2,5h de corrida em esteira a 75% do VO
2
max. Após 10
semanas de treinamento de força, três sessões/semana com cargas fixadas em 80% de
1RM houve um aumento agudo imediatamente após o exercício, mas não crônico na IL-
15 plasmática em indivíduos jovens (Riechman et al., 2004). No presente estudo, foi
observado um aumento nas concentrações plasmáticas de IL-15 48h após a primeira
sessão de exercício de força comparado com os valores basais. Similarmente aos
estudos mencionados acima, não foi observado nenhum efeito crônico do treinamento.
É possível que esta citocina esteja envolvida na reparação muscular aguda e crescimento
após sessões de treinamento de força agindo mais de forma local do que apresentando
alterações plasmáticas crônicas.
A leptina é um hormônio/citocina liberada pelo tecido adiposo que pode ter
efeitos sobre o apetite. As concentrações de leptina circulante aumentam com o ganho
de peso e reduzem com a perda de peso (Fatouros et al., 2005). Com relação ao sistema
51
imune, a leptina exerce tipicamente efeitos pró-inflamatórios sobre o organismo.
Existem evidências de que a leptina pode iniciar o crescimento de várias células
cancerosas, incluindo pancreáticas, ovarianas, prostáticas, carcinomas pulmonares e
células gástricas (Tilg e Moschen, 2006). A leptina sinaliza diretamente para receptores
OBR
b
na superfície da membrana de macrófagos, induzindo a síntese de citocinas pró-
inflamatórias como o TNF-α, a IL-6 e a IL-12 (Tilg e Moschen, 2006).
O exercício altera a homeostasia do balanço energético, descarga simpato-
adrenal, assim como respostas hormonais e metabólicas que podem influenciar as
concentrações de leptina em repouso ou durante o exercício. Alguns estudos prévios
examinaram os efeitos do exercício agudo, mas não crônico, sobre as concentrações de
leptina plasmática. Por exemplo, indivíduos diabéticos tipo 2 exibiram uma redução
significativa de 30% nas concentrações de leptina de repouso 24h após uma única
sessão de exercício de força, com nenhum efeito crônico do treinamento após seis
semanas (Kanaley et al., 2001). Após um protocolo agudo de exercício de força para os
principais grupos musculares com cargas entre 70-85% de 1RM, a leptina exibiu uma
redução tardia na circulação sistêmica de 9-13 horas (Nindl et al., 2002). As alterações
agudas nas concentrações plasmáticas de leptina resultantes de diferentes intensidades
do exercício de força, força máxima (4 séries de cinco repetições a 88% de 1RM com 3
minutos de intervalo entre as séries), hipertrofia muscular (4 séries de 10 repetições a
75% de 1RM com 2 minutos de intervalo entre as séries), e resistência de força (4 séries
de 15 repetições a 60% de 1RM com 1 minuto de intervalo entre as séries) foram
testadas em indivíduos jovens; os resultados mostraram uma redução significativa na
leptina 30 minutos após o exercício, com nenhuma diferença entre os protocolos
(Zafeiridis et al., 2003). Similarmente, no presente estudo a leptina reduziu 24 horas
52
após a primeira sessão aguda de exercício de força e retornou aos valores pré-exercício
após 48 horas em mulheres idosas pós-menopausadas.
No entanto, existem poucas informações disponíveis em relação aos efeitos
crônicos do treinamento de força sobre a leptina em idosos. Fatouros et al. (2005)
testaram o efeito de diferentes intensidades do exercício de força em sujeitos idosos
com sobrepeso, intensidade baixa (45-50% de 1RM), intensidade moderada (60-65% de
1RM) e intensidade alta (80-85% de 1RM). O protocolo de treinamento foi realizado
três vezes por semana durante 24 semanas, todos os grupos apresentaram redução
crônica nas concentrações plasmáticas de leptina, com maiores reduções para o grupo
de alta intensidade. Depois de 24 semanas de destreinamento os valores de leptina
aumentaram novamente. No presente estudo, foi observada uma redução crônica na
leptina plasmática após 16 semanas de treinamento de força. Possíveis explicações para
o declínio na leptina induzido pelo exercício de força podem ser: a elevada captação de
glicose pelos tecidos periféricos na presença de lactato, acidose, descarga simpato-
adrenal e gasto energético aumentados, depleção de glicogênio e inibição da glicólise
(Fatouros et al., 2005).
Outro biomarcador de inflamação e fator de risco de doença cardiovascular
aterosclerótica é a resistina (Reilly et al., 2005). Jamurtas et al. (2006) não mostraram
alteração aguda das concentrações plasmáticas de resistina até 48h após uma sessão de
45 minutos em cicloergômetro a 65% do VO
2
max em homens de meia idade com
sobrepeso. Outro estudo não encontrou alterações crônicas nas concentrações de
resistina após 14 semanas de treinamento aeróbio que consistiu de um programa de
caminhada supervisionada realizado 3-4 vezes por semana com 60 minutos a 65-70% do
VO
2
pico em mulheres diabéticas pós-menopausadas (Giannopoulou et al., 2005). Por
outro lado, indivíduos diabéticos idosos submetidos a 16 semanas de treinamento
53
aeróbio com quatro sessões semanais de 45-60 minutos a 50-85% do VO
2
max exibiram
redução crônica nas concentrações de resistina (Kadoglou et al., 2007). Um estudo
recente encontrou redução significativa nas concentrações de resistina após oito
semanas de treinamento aeróbio supervisionado em adolescentes com sobrepeso (Jones
et al., 2009). O presente estudo é o primeiro que examinou os efeitos do treinamento de
força agudo e crônico sobre as concentrações plasmáticas de resistina em mulheres
idosas pós-menopausadas. Os resultados apontaram para uma redução após 24 e 48h
depois da sessão de exercício agudo comparado com os valores basais e diminuições
significativas após 16 semanas de treinamento comparado com os valores basais e
imediatamente após. É possível que a resistina seja afetada pela intensidade e tipo de
exercício, treinamento aeróbio versus força, duração do estudo e população analisada.
CONCLUSÃO
Sumariamente, o presente estudo traz importantes informações que podem
subsidiar a prática clínica, considerando os efeitos do treinamento de força periodizado
sobre a força muscular e biomarcadores inflamatórios em mulheres idosas pós-
menopausadas. Um treinamento de força de fácil aplicabilidade, durante apenas 16
semanas já é capaz de induzir a um aumento na força muscular dos membros superiores
e inferiores, redução crônica nas concentrações plasmáticas de IL-6, leptina e resistina,
com mínimo ou nenhum efeito sobre a IL-15 e o TNF-α. Esses resultados enaltecem a
importância deste tipo de treinamento como uma ferramenta não farmacológica no
tratamento da inflamação associada ao envelhecimento e a menopausa.
54
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BARRY, B.K.; CARSON, R.G. The Consequences of Resistance Training for
Movement Control in Older Adults. J Gerontol A Biol Sci Med Sci, v.59, p.730-754,
2004.
BAUTMANS, I.; NJEMINI, R.; VASSEUR, S.; CHABERT, H.; MOENS, L.;
DEMANET, C.; METS, T. Biochemical changes in response to intensive resistance
exercise training in the elderly. Gerontology, v.51, p.253-265, 2005.
BROWN, L.E.; WEIR, J.P. Procedures Recommendation I: Accurate Assessment of
Muscular Strength and Power. J Exerc Physiol, v.4, p.1-21, 2001.
CARBO, N.; LOPEZ-SORIANO, J.; COSTELLI, P.; BUSQUETS, S.; ALVAREZ, B.;
BACCINO, F.M.; QUINN, L.S.; LOPEZ-SORIANO, F.J.; ARGILES, J.M. Interleucin-
15 antagonizes muscle proyein waste in tumor-bearing rats. Br J Cancer, v.83, p.526-
531, 2000.
CASTANEDA, C.; GORDON, P.L.; PARKER, R.C.; UHLIN, K.L.; ROUBENOFF, R.;
LEVEY, A.S. Resistance training to reduce the malnutrition-inflammation complex
syndrome of chronic kidney disease. Am Kidney Dis, v.43, p.607-616, 2004.
COHEN, H.J.; PIEPER, C.F.; HARRIS, T.B.; RAO, K.M.; CURRIE, M.S. The
association of plasma IL-6 levels with functional disability in community-dwelling
elderly. J Gerontol A Biol Sci Med Sci, v.52, p.201-208, 1997.
COLBERT, L.H.; VISSER, M.; SIMONSICK, E.M.; TRACY, R.P.; NEWMAN, A.B.;
KRITCHEVSKY, S.B.; SATTERFIELD, S.; KANAYA, A.M.; TAAFFE, D.R.;
HARRIS, T.B. Physical activity, exercise, and inflammatory markers in older adults:
Findings from the Health, Aging, and Body Composition Study. J Am Geriatr Soc,
v.52, p.1098-1104, 2004.
55
ELOSUA, R.; BARTALI, B.; ORDOVAS, J.M.; CORSI, A.M.; LAURETANI, F.;
FERRUCCI, L; InCHIANTI Investigators. Association between physical activity,
physical performance, and inflammatory biomarkers in an elderly population: the
InCHIANTI study. J Gerontol A Biol Sci Med Sci, v.60, p.760–767, 2005.
FATOUROS, I.G.; TOURNIS, S.; LEONTSINI, D.; JAMURTAS, A.Z.; SXINA, M.;
THOMAKOS, P.; MANOUSAKI, M.; DOUROUDOS, I.; TAXILDARIS, K.;
MITRAKOU, A. Leptin and Adiponectin Responses in Overweight Inactive Elderly
following Resistance Training and Detraining Are Intensity Related. J Clin Endocrinol
Metab, v.90, p.5970–5977, 2005.
FERGUSON, M.A.; WHITE, L.J.; MCCOY, S.; KIM, H.W.; PETTY, T.; WILSEY, J.
Plasma adiponectin response to acute exercise in healthy subjects. Eur J Appl Physiol,
v.91, p.324–329, 2004.
FERRUCCI, L.; PENNINX, B.W.J.; VOLPATO, S.; HARRIS, T.B.; BANDEEN-
ROCHE, K.; BALFOUR, J.; LEVEILLE, S.G.; FRIED, L.P.; MD, J.M. Change in
muscle strength explains accelerated decline of physical function in older women with
high interleukin-6 serum levels. J Am Geriatr Soc, v.50, p.1947-1954, 2002.
GIANNOPOULOU, I.; FERNHALL, B.; CARHART, R.; WEINSTOCK, R.S.;
BAYNARD, T.; FIGUEROA, A.; KANALEY, J.A. Effects of diet and/or exercise on
the adipocytokine and inflammatory cytokine levels of postmenopausal women with
type 2 diabetes. Metabolism, v.54, p.866-875, 2005.
GIRI, J.G.; ANDERSON, D.M.; KUMAKI, S.; PARK, L.S.; GRABSTEIN, K.H.;
COSMAN, D. IL-15, a novel T-cell growth factor that shares activities and receptor
components with IL-2. J Leukoc Biol, v.57, p.763–766, 1995.
56
GREIWE, J.S.; CHENG, B.O.; RUBIN, D.C.; YARASHESKI, K.E.;
SEMENKOVICH, C.F. Resistance exercise decreases skeletal muscle tumor necrosis
factor α in frail elderly humans. FASEB J, v.15, p.475-482, 2001.
JAMURTAS, A.Z.; THEOCHARIS, V.; KOUKOULIS, G.; STAKIAS, N.;
FATOUROS, I.G.; KOURETAS, D.; KOUTEDAKIS, Y. The effects of acute exercise
on serum adiponectin and resistin levels and their relation to insulin sensitivity in
overweight males. Eur J Appl Physiol, v.97, p.122-126, 2006.
JONES, T.E.; BASILIO, J.L.; BROPHY, P.M.; MCCAMMON, M.R.; HICKNER, R.C.
Long-term Exercise Training in Overweight Adolescents Improves Plasma Peptide YY
and Resistin. Obesity, v.26, in press, 2009.
KADOGLOU, N.P.; PERREA, D.; ILIADIS, F.; ANGELOPOULOU, N.; LIAPIS, C.;
ALEVIZOS, M. Exercise Reduces Resistin and Inflammatory Cytokines in Patients
With Type 2 Diabetes. Diabetes Care, v.30, p.719–721, 2007.
KANALEY, J.A.; FENICCHIA, L.M.; MILLER, C.S.; PLOUTZ-SYNDER, L.L.;
WEINSTOCK, R.S.; CARHART, R.; AZEVEDO JR, J.L. Resting leptin responses to
acute and chronic resistance training in type 2 diabetic men and women. Int J Obes
Relat Metab Disord, v.25, p.1474-1480, 2001.
KAPASI, Z.F.; OUSLANDER, J.G.; SCHNELLE, J.F.; KUTNER, M.; FAHEY, J.L.
Effects of an exercise intervention on immunologic parameters in frail elderly nursing
home residents. J Gerontol A Biol Sci Med Sci, v.58, p.636–643, 2003.
KIECOLT-GLASER, J.K.; PREACHER, K.J.; MACCALLUM, R.C.; ATKINSON, C.;
MALARKEY, W.B.; GLASER, R. Chronic stress and age-related increases in the
proinflammatory cytokine IL-6. PNAS, v.100, p.9090-9095, 2003.
57
MAGGIO, M.; GURALNIK, J.M.; LONGO, D.L.; FERRUCCI, L. Interleukin-6 in
Aging and Chronic Disease: A Magnificent Pathway. J Gerontol A Biol Sci Med Sci,
v.61, p.575–584, 2006.
NEDROW, A.; MILLER, J.; WALKER, M.; NYGREN, P.; HUFFMANN, L.H.;
NELSON, H.D. Complementary and Alternative Therapies for the Management of
Menopause-Related Symptoms. Arch Inter Med, v.166, p.1453-1465, 2006.
NIELSEN, A.R.; PEDERSEN, B.K. The biological roles of exercise-induced cytokines:
IL-6, IL-8, and IL-15. Appl Physiol Nutr Metab, v.32, p.833-839, 2007.
NINDL, B.C.; KRAEMER, W.J.; ARCIERO, P.J.; SAMATALLEE, N.; LEONE, C.D.;
MAYO, M.F.; HAFEMAN, D.L. Leptin concentrations experience a delayed reduction
after resistance exercise in men. Med Sci Sports Exerc, v.34, p.608-613, 2002.
OLSON, S.H.; BANDERA, E.V.; ORLOW, I. Variants in Estrogen Biosynthesis Genes,
Sex Steroid Hormone Levels, and Endometrial Cancer: A Huge Review. Am J
Epidemiol, v.165, p.235–245, 2007.
OSTROWSKI, K.; HERMANN, C.; BANGASH, A.; SCHJERLING, P.; NIELSEN,
J.N.; PEDERSEN, B.K. A trauma-like elevation of plasma cytokines in humans in
response to treadmill running. J Physiol, v.513, p.889-894, 1998.
PFEILSCHIFTER, J.; KÖDTIZ, R.; PFHOL, M.; SCHATZ, H. Changes in
proinflammatory cytokine activity after menopause. Endocr Rev, v.23, p.90-119, 2002.
PRESTES, J.; DE LIMA, C.; FROLLINI, A.B.; DONATTO, F.F.; CONTE, M.
Comparison of linear and reverse linear periodization effects on maximal strength and
body composition. J Strength Cond Res, v.23, p.266-274, 2009.
REILLY, M.P.; LEHRKE, M.; WOLFE, M.L.; ROHATGI, A.; LAZAR, M.A.;
RADER, D.J. Resistin Is an Inflammatory Marker of Atherosclerosis in Humans.
Circulation, v.111, p.932–939, 2005.
58
RIECHMAN, S.E.; BALASEKARAN, G.; ROTH, S.M.; FERRELL, R.E. Association
of interleukin-15 protein and interleukin-15 receptor genetic variation with resistance
exercise training responses. J Appl Physiol, v.97, p.2214–2219, 2004.
STARKWEATHER, A. The Effects of Exercise on Perceived Stress and IL-6 Levels
Among Older Adults. Biol Res Nurs, v.8, p.186–194, 2007.
STEWART, L.K.; FLYNN, M.G.; CAMPBELL, W.W.; CRAIG, B.A.; ROBINSON,
J.P.; TIMMERMAN, K.L.; MCFARLIN, B.K.; COEN, P.M.; TALBERT, E. The
Influence of Exercise Training on Inflammatory Cytokines and C-Reactive Protein.
Med Sci Sports Exerc, v.39, p.1714-1719, 2007.
TILG, H.; MOSCHEN, R.A. Adipocytokines: Mediators linking adipose tissue,
inflammation and immunity. Nature, v.6, p.772-783, 2006.
WHITE, L.J.; CASTELLANO, V.; MCCOY, S.C. Cytokine responses to resistance
training in people with multiple sclerosis. J Sports Sci, v.24, p.911-914, 2006.
YEH SS, WU S, LEVINE, D.M.; PARKER, T.S.; OLSON, J.S.; STEVENS, M.R.;
SCHUSTER, M.W. The correlation of cytokine levels with body weight after megestrol
acetate treatment in geriatric patients. J Gerontol A Med Sci, v.56, p.48-54, 2001.
ZAFEIRIDIS, A.; SMILIOS, I.; CONSIDINE, R.V.; TOKMAKIDIS, S.P. Serum leptin
responses after acute resistance exercise protocols. J Appl Physiol, v.94, p.591–597,
2003.
ZHANG, S.M.; MANSON, J.E.; REXRODE, K.M.; COOK, N.R.; BURING, J.E.; LEE,
I. Use of Oral Conjugated Estrogen Alone and Risk of Breast Cancer. Am J Epidemiol,
v.165, p.524–529, 2007.
59
APÊNDICE I: Manuscrito aceito para publicação no periódico Applied Physiology
Nutrition and Metabolism.
60
Effects of ovariectomy and resistance training on MMP-2 activity in skeletal
muscle
Jonato Prestes
1
; Rita de Cássia Marqueti
1
; Gilberto Eiji Shiguemoto
1
; Richard Diego
Leite
1
; Guilherme Borges Pereira
1
; Heloisa Sobreiro Selistre-de-Araújo
1
; Vilmar
Baldissera
1
and Sérgio Eduardo de Andrade Perez
1
.
1-Department of Physiological Sciences, Federal University of São Carlos, São
Carlos/SP, Brazil.
*Corresponding author: Jonato Prestes. Major José Inácio st, n.2400, zip code: 13560-
161, ap: 13, São Carlos, São Paulo, Brazil. Phone number: +55 (16) 3361-6439. E-mail:
61
Abstract
Matrix metallopeptidases (MMPs) are crucial to the maintenance of healthy tissue. The
aim of this study was to investigate MMP-2 activity in gastrocnemius, soleus, tibialis
anterior (TA) and extensor digitorium longus (EDL) muscle after resistance training in
ovariectomized rats. Wistar adult female rats were grouped into: sedentary (Sed-Intact);
ovariectomized sedentary (Sed-Ovx); pseudo-ovariectomized sedentary (Sed-Pseudo);
acute exercise (AcuteEx-Intact); ovariectomized acute exercise (AcuteEx-Ovx);
strength trained (ChronicEx-Intact) and ovariectomized strength trained (ChronicEx-
Ovx) (n= 10 per group). A 12-week resistance training that required the animals to
climb a 1.1-m vertical ladder with weights secured to their tail was used. The sessions
were performed once every 3 days with 4-9 climbs and 8-12 dynamic movements per
climb. The MMP-2 activity was analyzed by zymography. There was a higher MMP-2
activity in ChronicEx-Intact and ChronicEx-Ovx groups and a lower activity in
AcuteEx-Ovx compared with the Sed-Intact in soleus (p≤0.05). Sed-Ovx and
ChronicEx-Ovx groups presented lower MMP-2 activity compared with the Sed-Intact
group in TA. There was a higher MMP-2 activity in AcuteEx-Intact and AcuteEx-Ovx
compared with Sed-Intact and Sed-Ovx in TA, respectively (p≤0.05). In TA and EDL
training increased MMP-2 activity compared with Sed-Intact group. No statistically
significant alterations were observed for gastrocnemius muscle. Strength training
increases MMP-2 activity in soleus, TA and EDL muscle, which may be important for
muscle remodeling. Ovariectomy downregulates MMP-2 in TA and EDL, which may
compromise muscle function.
Key words: resistance training; MMP-2; skeletal muscle; ovariectomy; rats
62
Introduction
Ovariectomy in animals is an experimental model used to mimic menopause and
induces a decrease in muscle mass (sarcopenia), muscle force generation, fraction of
strong-binding myosin during contraction and bone mass (osteopenia) (Moran, Warren
e Lowe, 2006; Moran et al. 2007). The exact mechanisms underlining this catabolic
process are not clearly understood. In this sense, experiments designed to study muscle
remodeling and the proposal of pathways involved are necessary. The hormonal
replacement has been used to minimize the effects sarcopenia and osteopenia caused by
ovariectomy and menopause (Sipila et al. 2001; Sorensen et al. 2001; Gorzek et al.
2007; Moran et al. 2007). However, there are some risks associated with this therapy in
humans, for example, the increased incidence of some types of cancer (breast and
uterus), since that, the collateral effects of hormonal dosages used still need more
investigations (Stefanick et al. 2006; Olson, Bandera and Orlow, 2007; Zhang et al.
2007).
On the other hand, physical training such as resistance, jumping or swimming exercise,
wheel or treadmill running by rodents results in positive adaptations in cardiac and
skeletal muscle (Allen et al. 2001; Hornberger Jr and Farrar, 2004), bone (Yao et al.
2004; Shiguemoto et al. 2007), and immune system (Kapasi et al. 2003; Prestes et al.
2008). With regard to skeletal muscle, this tissue is surrounded by the extracellular
matrix (ECM) that provides structural support, protection and maintenance of muscle
fibers function (Birkedal-Hansen, 1995). The intramuscular ECM increases with
physical exercise, (Kjaer, 2004) and its maintenance depends on a variety of proteolytic
enzymes, such as the matrix metallopeptidases (MMPs). MMPs are usually found in
tissues as pro-MMPs (Kjaer, 2004) and their expression is highly regulated by growth
factors, cytokines produced during tissue remodeling (Carmeli et al. 2004), biochemical
63
agents, and cell–matrix interactions (Lluri and Jaworski, 2005). MMPs are crucial to the
maintenance of healthy tissue. MMP-2 plays an essential role in myofibril proliferation
and differentiation, recovery after damage and local connective tissue homeostasis
(Carmeli et al. 2004; Lluri and Jaworski, 2005). One of the most important MMPs
associated with skeletal muscle function and dysfunction is the MMP-2 (Matrisian,
1992). Since ovariectomy causes a decrease in muscle mass and MMP-2 is related to
skeletal muscle maintenance, the lack of such important anabolic hormone could
modulate muscle MMP-2 activity.
We have recently shown that rat tendon remodeling might be impaired when two types
of Anabolic-Androgenic Steroids (AAS) are associated (Decadurabolin and Durateston)
with or without loading exercise, as a result of decreased MMP-2 activity (Marqueti et
al. 2006). Another study of our group found that mechanical loading exercise increases
MMP-2 activity in gastrocnemius and soleus muscle, which is abolished by AAS
administration (Marqueti et al. 2008a). Some studies in the literature raised the need of
investigating tendon and skeletal muscle remodeling, and muscle signal molecules such
as MMPs in female rats (Heinemeir et al. 2007), especially concerning to the
physiological adaptations process induced by ovariectomy (Gorzek et al. 2007; Moran
et al. 2007). It has been shown that resistance exercise has a potential effect on muscle
hypertrophy (Hornberger Jr and Farrar, 2004), this may be important to MMP-2 activity
and muscle function maintenance.
However, there are no studies that investigated the effects of resistance exercise on
MMP-2 activity in ovariectomized rats. In view of the above mentioned, the aim of this
study was to investigate MMP-2 activity in gastrocnemius, soleus, tibialis anterior (TA)
and extensor digitorium longus (EDL) muscle after resistance training. Additionally, the
study aimed to analyze the influence of ovariectomy on muscle remodeling, trough
64
MMP-2 activity. Our hypothesis was that resistance exercise may minimize the
deleterious effects of ovariectomy on skeletal muscle remodeling.
Methods
Animals
Seventy female Wistar rats (Rattus novergicus var. albinus, Rodentia, Mammalia) (13
weeks old) from the breeding colony of Federal University of São Carlos (UFSCar), SP,
Brazil, with an initial weight of approximately 250±30g were used. The animals had
free access to water and chow, were kept in collective cages (5 rats per cage) at a
constant temperature of 23±2
0
C, and had a cycle of 12 hours light/12 hours dark, with
light from 06:00 h to 18:00 h. All the animals were fed with Labina® (a standard rat
chow diet provided by Purina, Brazil). The research was approved by the Federal
University of São Carlos Committee of Experimental Animals (protocol n
0
. 048/2007).
All animal procedures were conducted in accordance with the USA Guide for care and
use of laboratory animals (National Research Council’s, 1996).
Experimental Groups
The rats were randomly distributed into seven experimental groups (10 animals each
group) in the following order: 1) sedentary (Sed-Intact); 2) sedentary ovariectomized
(Sed-Ovx); 3) pseudo ovariectomized (Sed-Pseudo); 4) acute exercise (AcuteEx-Intact);
5) acute exercise ovariectomized (AcuteEx-Ovx); 6) trained (ChronicEx-Intact) and 7)
trained ovariectomized (ChronicEx-Ovx).
65
Sedentary and pseudo ovariectomized groups
The sedentary and pseudo ovariectomized animals were kept in their cages during three
months without any type of exercise. The pseudo ovariectomized group was submitted
to the surgery procedures without removing the ovaries. The sedentary ovariectomized
animals had their ovaries removed.
Acute exercise groups
After three months of housing the acute exercise groups AcuteEx-Intact and AcuteEx-
Ovx were adapted to resistance exercise (one session) and their maximal loads were
determined in another session. After this they performed only one acute resistance
exercise session.
Trained groups
The trained animals ChronicEx-Intact and ChronicEx-Ovx performed 12 weeks of
resistance exercise. The training started at the same time for both groups.
Ovariectomy
Ovariectomy and pseudo-ovariectomy were performed when the rats were 13 weeks
old, according to the technique described by Kalu (1991) and ethyl ether as anesthetic.
All animals submitted to surgery procedures had a week of recovery.
Resistance exercise training
The 12-week resistance training was performed once every 3 days. Initially, the rats
were adapted to the resistance training protocol that required the animals to climb a
vertical ladder (1.1 x 0.18 m, 2-cm grid, 80° incline) with weights secured to rats’ tail.
66
The size of the ladder induced the animals to perform 8-12 dynamic movements per
climb. The load apparatus was secured to the tail by wrapping the proximal portion of
the tail with a self-adhesive foam strip. The Velcro strap was wrapped around the foam
strip and fastened. With the load apparatus secured to the tail, the rats were placed at the
bottom of the ladder and familiarized with climbing. If necessary a stimuli with a
tweezers was applied to the animals’ tail to initiate the movement. At the top of the
ladder the rats reached a housing chamber (20 x 20 x 20 cm) where they were allowed
to rest for 120 seconds. This procedure was repeated until the rats would voluntarily
climb the ladder, three consecutive times, without stimuli.
Three days after this familiarization, the first training session consisted of 4-8
ladder climbs while carrying progressively heavier loads. The initial climb consisted of
carrying a load that was 75% of the animal’s body weight. After this, an additional 30g
weight was added until a load was reached with which the rat could not climb the entire
length of the ladder. Failure was determined when the animal could not progress up the
ladder after three successive stimuli to the tail. The highest load successfully carried the
entire length of the ladder was considered as the rat’s maximal carrying capacity for that
training session.
Training sessions consisted of 4 ladder climbs, with 50%, 75%, 90%, and 100%
of their previous maximal carrying capacity, determined in the previous session. During
subsequent ladder climbs an additional 30g load was added until a new maximal
carrying capacity was determined. The resistance training protocol was adapted from
Hornerberg and Farrar (2004), according to the needs of the present research.
67
Determination of MMP-2 in the muscle
The animals were killed by decapitation immediately after the last resistance exercise
session and after the acute sessions. Next, the whole gastrocnemius, soleus, tibialis
anterior (TA) and extensor digitorium longus (EDL) muscle were removed from both
posterior hindlimbs. The muscles were frozen in liquid nitrogen and stored at –84
0
C for
biochemical analysis.
The muscle samples were treated as previously described for muscle extracts (Cleutjens
et al. 1995). Frozen tissue (25 mg) was incubated in 2mL of extraction buffer (10mM
cacodylic acid, pH 5.0; 0.15M NaCl; 1M ZnCl
2
; 20mM CaCl
2
; 1.5mM NaN
3
; 0.01%
Triton X- 100 [v/v]), at 4
0
C overnight in continuous stirring. After this period, the
solution was centrifuged for 10 minutes (13000 × g at 4
0
C). Samples applied 20 μg of
total protein in each lane of sodium dodecyl sulfate (SDS) -10% polyacrylamide gels
prepared with 1mg/mL gelatin. After electrophoresis, the gels were washed twice in
2.5% Triton X-100 to remove the SDS. Gels were incubated in buffer substrate (50mM
Tris-HCl, pH 8.0; 5mM CaCl
2
; 0.02% NaN
3
) at 37
0
C for 20 hours. Gels were stained
with Coomassie brilliant blue for 1.5 hours and destained with acetic acid:methanol:
water (1:4:5) for visualization of the activity bands. Samples of 10 animals in each
group were evaluated, to guarantee the precision and linearity of the analysis and each
sample was normalized for the total amount of protein included. The gels were
photographed with a Canon G6 Power Shot 7.1 mega pixels camera (Virginia, USA).
The averages of band intensity were measured using Gene Tools software. The bands
found in all groups were 72–62 kDa, suggesting the activation of MMP-2 as proposed
by Birkedal-Hansen (1995). Active band was emphasized as proposed by Marqueti et
al. (2008a).
68
Statistical analysis
All data were presented as mean ± standard error of the mean (SEM). The statistical
analysis was initially done by the normality Kolmorogorov-Smirnov test and by the
homocedasticity test (Bartlett criterion). All variables presented normal distribution and
homocedasticity so the two-way Anova test was used, (taking in consideration the
variables resistance exercise x ovariectomy). In the maximal workload analysis two-
way Anova test was used, (taking in consideration the variables ovariectomy x time).
For the data of the animals’ body mass (g) at week 1 and week 12, Anova three-way
was conducted (exercise x ovariectomy x week). When the difference presented was
significant, the Tukey test was applied for multiple comparisons. The software package
Statistica® 6.1 (Stat. Soft Inc., Tulsa, OK, USA) was used with an alpha level of 0.05.
Results
There was no statistically significant interaction between the interventions in the
animals’ body mass. This indicates that the increase in body mass from week 1 to week
12 was similar for all groups (Table 1).
For the maximal workload during the 12 weeks of training, there was no
interaction between group and time, indicating that the ChronicEx-Intact and
ChronicEx-Ovx groups increased maximal carrying load capacity by the same amount
during training (Figure 1). The workloads did increase after week 6 and week 12 as
compared with week 1, and after week 12 compared with week 6 (Figure 1).
Nevertheless, there was no difference in maximal loads between both chronically
resistance trained groups within 12 weeks period.
No statistically significant interactions between the interventions and groups
were found for MMP-2 activity in gastrocnemius muscle (Figure 2). However, there
69
was a statistically significant interaction between the interventions (resistance exercise x
ovarian status) in soleus muscle. Therefore, the AcuteEx-Ovx group presented a
significant lower MMP-2 activity as compared with all experimental groups in soleus
muscle. The resistance trained groups (ChronicEx-Intact and ChronicEx-Ovx) presented
higher MMP-2 activity as compared with Sed-Intact, Sed-Ovx, Sed-Pseudo, AcuteEx-
Intact and AcuteEx-Ovx, with no differences between ChronicEx-Intact and ChronicEx-
Ovx in soleus muscle (Figure 3).
Again, there was a statistically significant interaction between groups, indicating
that MMP-2 activity changed differently depending on the ovarian status in TA muscle.
Ovariectomy (Sed-Ovx) decreased MMP-2 activity as compared with the Sed-Intact
group. Acute resistance exercise (AcuteEx-Intact) induced an increase in MMP-2
activity as compared with Sed-Intact, Sed-Pseudo, Sed-Ovx, AcuteEx-Ovx and
ChronicEx-Ovx in TA muscle (Figure 4). The AcuteEx-Ovx group presented higher
MMP-2 activity as compared with Sed-Pseudo, Sed-Ovx and ChronicEx-Ovx groups in
TA muscle. The resistance training (ChronicEx-Intact) increased MMP-2 activity in TA
muscle as compared with Sed-Intact, Sed-Ovx, Sed-Pesudo, AcuteEx-Ovx and
ChronicEx-Ovx groups. Differently, ChronicEx-Ovx group presented lower MMP-2
activity as compared with Sed-Intact, AcuteEx-Intact, AcuteEx-Ovx and ChronicEx-
Intact groups (Figure 4).
There was a significant interaction between the two factors, showing that MMP-
2 activity in EDL is modified differently by ovarian status. Similarly, ovariectomy (Sed-
Ovx) decreased MMP-2 activity as compared with Sed-Intact group. Higher MMP-2
activity was observed for ChronicEx-Intact group as compared with Sed-Intact, Sed-
Ovx and Sed-Pseudo in EDL muscle. ChronicEx-Ovx presented lower MMP-2 activity
70
as compared with Sed-Intact, Sed-Pseudo, AcuteEx-Intact, AcuteEx-Ovx and
ChronicEx-Intact groups in EDL muscle (Figure 5).
Discussion
This is the first study to evaluate the effects of resistance training on MMP-2
activity in gastrocnemius, soleus, TA and EDL muscle of ovariectomized rats. The
initial hypothesis raised by our study has been partially confirmed, as ovariectomy
decreased MMP-2 activity in TA and EDL muscle. Another important finding was that
resistance exercise increased muscle MMP-2 activity. However, resistance training
prevented ovariectomy induced MMP-2 decrease only in soleus muscle. Additionally,
despite of ovariectomy, maximal workload increased by the same amount for
chronically resistance trained groups.
The studies on muscle force generation in ovariectomized animals bring out
different results. For example, McCormick et al. (2004) reported that soleus muscle
maximal isometric tetanic force (Po) was not affected by ovariectomy in young,
growing rats. However, Moran, Warren and Lowe (2006) showed that the fraction of
strong-binding myosin during contraction was reduced in fibers from ovariectomized
mice. According to the authors this reduction occurred to the same extent as the
reduction in force. In contrast, in the present study we analyzed the maximal carrying
load capacity in stair climbing exercise, a more general force evaluation that depends on
several muscles, not an isolated form as used by the above mentioned studies.
Therefore, we propose more studies and different types of specific and general muscle
analysis to evaluate these performance alterations.
The skeletal muscle sarcolemma has an associated external basal lamina that
provides structural support for muscle fibers and is important in maintaining the
71
physiological integrity of the myofibers. Basal lamina also serves as a select barrier to
electrolytes and has a major role in muscle fiber repair after injury or excessive exercise
(Carmeli et al. 2004). Nevertheless, the MMPs and their inhibitors in skeletal muscle
have important physiological functions in the homeostasis of muscle fibers and of the
ECM (Marqueti et al. 2008a). In skeletal muscle, MMPs have been implicated in a
range of developmental, functional, and pathological processes. MMPs have regulatory
roles in muscle development because they release local growth factors, and are also
important in repair processes after traumatic injury or disuse myopathy (Kherif et al.
1999; Kjaer et al. 2006).
Additionally, MMPs are responsible for the degradation of the ECM during embryonic
development, cell migration, morphogenesis, and tissue remodeling (Murphy and
Gavrilovic, 1999). They play essential roles in normal functioning of diverse tissues
during growth, development, and aging, and are involved in processes such as muscle,
tendon and bone remodeling. One of the most important MMP associated with skeletal
muscle function is MMP-2, also known as gelatinase-A, or type IV collagenase of 72
kDa, which can be transformed into an active form of 62 kDa (Carmeli et al. 2004).
MMP-2 activity is found in tissues under constant turnover (Kjaer, 2004), and the
increase in this activity is usually indicative of matrix degradation that is needed to
allow tissue growth (Koskinen et al. 2001; Marqueti et al. 2008b). The connective tissue
has an important role in maintenance of force in muscle (Kjaer, 2004). As shown by the
results of the present study ovariectomy decreased MMP-2 activity in TA and EDL,
which may compromise muscle remodeling process, since MMP-2 is a marker of
skeletal muscle turnover that allows its growth. To confirm this hypothesis, McClung et
al. (2006) shown that ovariectomy prevents the recovery of soleus muscle fibers cross-
72
sectional area from disuse atrophy during 2 weeks of normal cage ambulation, while
oestrogen replacement allows for the restoration of myofiber size.
Similarly, it has been shown that the removal of ovarian hormones from female
mice via ovariectomy is detrimental to soleus and EDL muscle contractile function
(Moran, Warren and Lowe, 2006). Moran et al. (2007) found that ovariectomy induces
EDL muscle contractile dysfunction and that circulating estradiol levels are positively
correlated with muscle force generation and myosin function, further supporting the
contention that estradiol affects skeletal muscle. From the results of the present study
we can speculate that this ovariectomy induced muscle dysfunction and weakness may
also be related to MMP-2 decreased activity, affecting muscle remodeling. In fact, in
other study of our group submitted to publication, we found that ovariectomized
sedentary rats exhibited decreased cross sectional area of soleus and tibialis anterior
muscles as compared with sedentary intact group. Additionally, there was a significant
increase in soleus and tibialis anterior muscle cross sectional area after 12 weeks of stair
climbing exercise in intact and ovariectomized rats.
Concerning the effects of resistance exercise, soleus, TA and EDL presented
increased MMP-2 activity, which may be important for muscle growth. Marqueti et al.
(2008a) also showed MMP-2 increased activity in soleus and gastrocnemius muscle
after water jumping exercise. The absence of MMP-2 increased activity in
gastrocnemius for the stair climbing resistance exercise protocol may be related to the
type of exercise, since in this protocol the animals start exercise with a partial knee
flexion, decreasing the work on gastrocnemius. It has been demonstrated that high-
intensity exercise induces an increase in MMP-2 activity in both type I and II fiber-
predominant muscles (Carmeli et al. 2005; Marqueti et al. 2008a). These results are in
accordance to the findings of the present study, since MMP-2 activity was increased in
73
type I fiber-predominant muscle (soleus) and in type II fiber-predominant muscle (TA
and EDL). Carmeli et al. (2005) submitted rats to low-intensity running (~40% of the
VO
2
max) or to high-intensity running (70–75% of the VO
2
max), and found that MMP-2
protein expression was increased in the gastrocnemius and superficial portion of the
quadriceps only after high intensity exercise.
Another interesting result of the present study was that an acute resistance
exercise session increased MMP-2 activity in TA muscle, but not in the other analyzed
muscles. This result is difficult to explain and further mechanistic studies are required to
exactly set the reasons for this isolated effect in TA muscle. Finally, to our surprise,
resistance exercise prevented ovariectomy induced MMP-2 decreased activity only in
soleus muscle. For TA and EDL muscle resistance exercise training failed to prevent the
decreased MMP-2 activity in ovariectomized rats.
In summary, this study proposes a new additional mechanism for ovariectomy
induced skeletal muscle dysfunction, involving the decrease in MMP-2 activity,
probably compromising muscle remodeling. Resistance exercise prevented this
decreased activity specifically in soleus muscle. Future studies, including hindlimb
suspension, hormone replacement and human subjects are necessary to increase the
knowledge on the effects of modified MMP-2 activity in catabolic states, disease and
exercise.
Acknowledgements
The authors would like to thank Mr. José Carlos Lopes for the laboratory technical
assistance and the financial support provided by the Conselho Nacional de
Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) and by the Exercise Physiology
Laboratory of Federal University of São Carlos, Brazil.
74
References
Allen, D.L., Harrison, B.C., Maass, A., Bell, M.L., Byrnes, W.C., and Leinwand, L.A.
2001. Cardiac and skeletal muscle adaptations to voluntary wheel running in the
mouse. J. Appl. Physiol. 90:1900–1908.
Birkedal-Hansen, H. 1995. Proteolytic remodeling of extracellular matrix. Curr. Opin.
Cell. Biol. 7:728-735.
Carmeli, E., Moas, M., Reznick, A.Z., and Coleman, R. 2004. Matrix
metalloproteinases and skeletal muscle: a brief review. Muscle Nerve. 29:191-197.
Carmeli, E., Moas, M., Lennon, S., and Powers, S.K. 2005. High intensity exercise
increases expression of matrix metalloproteinases in fast skeletal muscle fibres. Exp.
Physiol. 90:613–619.
Cleutjens, J.P.M., Kandala, J.C., Guarda, E., Guntaka, R.V., and Weber, K.T. 1995.
Regulation of collagen degradation in rat myocardium after infartion. J. Mol. Cell.
Cardiol. 27:1281-1292.
Gorzek, J.F., Hendrickson, K.C., Forstner, J.P., Rixen, J.L., Moran, A.L., and Lowe,
D.A. 2007. Estradiol and tamoxifen reverse ovariectomy-induced physical inactivity
in mice. Med. Sci. Sports Exerc. 39:248-56.
Heinemeier, K.M., Olesen, J.L., Schjerling, P., Haddad, F., Langberg, H., Baldwin,
K.M., Kjaer, M. 2007. Short-term strength training and the expression of myostatin
and IGF-I isoforms in rat muscle and tendon: differential effects of specific
contraction types. J Appl Physiol. 102:573–581.
Hornberger Jr, T.A., and Farrar, R.P. 2004. Physiological Hypertrophy of the FHL
Muscle Following 8 Weeks of Progressive Resistance Exercise in the Rat. Can. J.
Appl. Physiol. 29:16-31.
75
Kalu, D.N. 1991. The ovariectomized rat model of postmenopausal bone loss. Bone
Miner. 15:175-92.
Kapasi, Z.F., Catlin, P.A., Adams, M.A., Glass, E.G., Mcdonald, B.W., and Nancarrow,
A.C. 2003. Effect of duration of a moderate exercise program on primary and
secondary immune responses in mice. Phys. Ther. 83:638–647.
Kherif, S., Lafuma, C., Dehaupas, M., Lachkar, S., Fournier, J.G., Verdiere-Sahuque,
M., et al. 1999. Expression of matrix metalloproteinases 2 and 9 in regenerating
skeletal muscle: a study in experimentally\ injured and mdx muscles. Dev. Biol.
205:158–170.
Kjaer, M. 2004. Role of Extracellular Matrix in Adaptation of Tendon and Skeletal
Muscle to Mechanical Loading. Physiol. Rev. 84:649-698.
Kjaer, M., Magnusson, P., Krogsgaard, M., Boysen Moller, J., Olesen, J., Heinemeier,
K., et al. 2006. Extracellular matrix adaptation of tendon and skeletal muscle to
exercise. J. Anat. 208:445–450.
Koskinen, S.O.A., Höyhtyä, M., Turpeenniemi-Hujanen, T., Martikkala, V., Mäkinen,
T.T., Oksa, J., et al. 2001. Serum concentrations of collagen degrading enzymes and
their inhibitors after downhill running. Scand. J. Med. Sci. Sports. 11:9–15.
Lluri, G., and Jaworski, D.M. 2005. Regulation of TIMP-2, MT1-MMP, and MMP-2
expression during C2C12 differentiation. Muscle Nerve. 32:492-499.
Marqueti, R.C., Parizotto, N.A., Chriguer, R.S., Perez, S.E.A., and Selistre-de-Araujo,
H.S. 2006. Androgenic-anabolic steroids associated with mechanical loading inhibit
matrix metallopeptidase activity and affect the remodeling of the Achilles tendon in
rats. Am. J. Sport. Med. 34:1274–1280.
76
Marqueti, R.C., Prestes, J., Stotzer, U.S., Paschoal, M., Leite, R.D., Perez, S.E., et al.
2008a. MMP-2, jumping exercise and nandrolone in skeletal muscle. Int. J. Sports
Med. 29:559-63.
Marqueti, R.C., Prestes, J., Paschoal, M., Ramos, O.H.P., Perez, S.E.A., Carvalho, H.F.,
et al. 2008b. Matrix metallopeptidase 2 activity in tendon regions: effects of
mechanical loading exercise associated to anabolic-androgenic steroids. Eur. J. Appl.
Physiol. 104:1087-93.
Matrisian, L.M. 1992. The matrix-degrading metalloproteinases. Bioessays. 14:455-
463.
McCormick, K.M., Burns, K.L., Piccone, C.M., Gosselin, L.E., and Brazeau, G.A.
2004. Effects of ovariectomy and estrogen on skeletal muscle function in growing
rats. J. Muscle Res. Cell. Motil. 25:21–27.
McClung, J.M., Davis, J.M., Wilson, M.E., Goldsmith, E.C., and Carson, J.A. 2006.
Estrogen status and skeletal muscle recovery from disuse atrophy. J. Appl. Physiol.
100:2012–2023.
Moran, A.L., Warren, G.L., and Lowe, D.A. 2006. Removal of ovarian hormones from
mature mice detrimentally affects muscle contractile function and myosin structural
distribution. J. Appl. Physiol. 100:548–559.
Moran, A.L., Nelson, S.A., Landisch, R.M., Warren, G.L., and Lowe, D.A. 2007.
Estradiol replacement reverses ovariectomy-induced muscle contractile and myosin
dysfunction in mature female mice. J. Appl. Physiol. 102:1387-1393.
Murphy, G., and Gavrilovic, J. 1999. Proteolysis and cell migration: creating a path?
Curr. Opin. Cell. Biol. 11:614–621.
77
Olson, S.H., Bandera, E.V., and Orlow, I. 2007. Variants in Estrogen Biosynthesis
Genes, Sex Steroid Hormone Levels, and Endometrial Cancer: A HuGE Review.
Am. J. Epidemiol. 165:235–245.
Prestes, J., Ferreira, C.K.O., Dias, R., Frollini, A.B., Donatto, F.F., Cury-Boaventura,
M.F., et al. 2008. Lymphocyte and Cytokines after Short Periods of Exercise. Int. J.
Sports Med. 29:1010-1014.
Shiguemoto, G.E., Rossi, E.A., Baldissera, V., Gouveia, C.H., Valdez Vargas, G.M.,
and Perez, S.E.A. 2007. Isoflavone-supplemented soy yoghurt associated with
resistive physical exercise increase bone mineral density of ovariectomized rats.
Maturitas. 57:261-70.
Sipila, S., Taaffe, D.R., Cheng, S., Puolakka, J., Toivanen, J., and Suominen, H. 2001.
Effects of hormone replacement therapy and high-impact physical exercise on
skeletal muscle in post-menopausal women: a randomized placebo-controlled study.
Clin. Sci. 101:147-157.
Sorensen, M.B., Rosenfalck, A.M., Hojgaard, L., and Ottesen, B. 2001. Obesity and
sarcopenia after menopause are reversed by sex hormone replacement therapy. Obes.
Res. 9:622–626.
Stefanick, M.L., Anderson, G.L., Margolis, K.L., Hendrix, S.L., Rodabough, R.J.,
Paskett, E.D., et al. 2006. Effects of conjugated equine estrogens on breast cancer
and mammography screening in postmenopausal women with hysterectomy. JAMA.
295:1647-1657.
Yao, Z., Lafage-Proust, M.H., Plouet, J., Bloomfield, S., Alexandre, C., and Vico, L.
2004. Increase of both angiogenesis and bone mass in response to exercise depends
on VEGF. J. Bone Miner. Res. 19:1471–1480.
78
Zhang, S.M., Manson, J.E., Rexrode, K.M., Cook, N.R., Buring, J.E., and Lee, I. 2007.
Use of Oral Conjugated Estrogen Alone and Risk of Breast Cancer. Am. J.
Epidemiol. 165:524-529.
79
Table 1. Animals’ body mass (g) at week 1 and week 12.
*Statistically significant difference compared to week 1. Values are presented by means
± standard error of the mean, p≤0.05.
Experimental groups
(n=10 each group)
Week 1 Week 12
Sed-Intact 247.7 ± 3.5 301.1 ± 8.8*
Sed-Ovx 249.0 ± 7.4 283.0 ± 9.7*
Sed-Pseudo 239.4 ± 1.6 287.8 ± 3.2*
AcuteEx-Intact 244.1 ± 2.1 286.5 ± 7.0*
AcuteEx-Ovx 236.6 ± 3.3 306.1 ± 5.8*
ChronicEx-Intact 246.9 ± 7.0 289.0 ± 8.2*
ChronicEx-Ovx 246.3 ± 3.5 292.6 ± 6.4*
80
Figure 1. The ChronicEx-Intact and ChronicEx-Ovx groups’ maximal workload (g) at
weeks 1, 6 and 12. Values are presented by means ± standard error of the mean, p≤0.05,
(n = 10 each group). *Statistically significant difference as compared with week 1;
#Statistically significant difference between week 6 and week 12.
81
Figure 2. Analysis of MMP activity in gastrocnemius muscle extracts by zymography (n
= 10 each group). The activity of the band was expressed as arbitrary units. Values are
presented by means ± standard error of the mean, p≤0.05.
82
Figure 3. Analysis of MMP activity in soleus muscle extracts by zymography (n = 10
each group). The activity of the band was expressed as arbitrary units. Values are
presented by means ± standard error of the mean, p≤0.05. *Statistically significant
difference as compared with sedentary; #compared with Sed-Ovx; &compared with
Sed-Pseudo; $compared with AcuteEx-Intact; @compared with AcuteEx-Ovx.
83
Figure 4. Analysis of MMP activity in tibialis anterior (TA) muscle extracts by
zymography (n = 10 each group). The activity of the band was expressed as arbitrary
units. Values are presented by means ± standard error of the mean, p≤0.05.
*Statistically significant difference as compared with sedentary; #compared with Sed-
Ovx; &compared with Sed-Pseudo; $compared with AcuteEx-Intact; @compared with
AcuteEx-Ovx; †compared with ChronicEx-Intact.
84
Figure 5. Analysis of MMP activity in extensor digitorium longus (EDL) muscle
extracts by zymography (n = 10 each group). The activity of the band was expressed as
arbitrary units. Values are presented by means ± standard error of the mean, p≤0.05.
*Statistically significant difference as compared with sedentary; #compared with Sed-
Ovx; &compared with Sed-Pseudo; $compared with AcuteEx-Intact; @compared with
AcuteEx-Ovx; †compared with ChronicEx-Intact.
85
APÊNDICE II: Manuscrito submetido ao periódico Journal of Sports Sciences.
Effects of Resistance Training on Resistin, Leptin, Cytokines and Muscle Force in
Elderly Post-Menopausal Women
Jonato Prestes
a*
, Gilberto E. Shiguemoto
a
,
João Paulo Botero
a
, Anelena B. Frollini
b
,
Rodrigo Dias
b
, Richard D. Leite
a
, Guilherme B. Pereira
a
, Rodrigo F. Magosso
a
, Vilmar
Baldissera
a
, Claudia R. Cavaglieri
b
, Sergio E. A. Perez
a
.
a
Department of Physiological Sciences, Exercise Physiology Laboratory, Federal
University of São Carlos, São Carlos-SP, Brazil.
b
Health Sciences Faculty, Methodist University of Piracicaba, São Paulo, Brazil.
Short Title: Resistance Training and Inflammation in Elderly Women.
* Corresponding author: Jonato Prestes. Major José Inácio st, n.2400, zip code: 13560-
161, ap: 13, São Carlos, São Paulo, Brazil. Phone number: +55 (16) 3413-2203. E-mail:
86
Abstract
The objective of the present study was to evaluate the effects of resistance training on
cytokines, leptin, resistin, and muscle strength in women. 35 sedentary post-menopausal
women aged 63.18 ± 4.8 years, height 163.5 ± 6.7 cm, body mass 57.84 ± 7.7 kg were
selected. The 16 weeks periodized resistance training consisted of two weekly sessions
with 3 sets of 6-14RM. Maximal strength was tested in bench press, leg press 45
0
and
arm curl. Plasma TNF-α, IL-6, IL-15, Leptin and Resistin were determined by ELISA.
Maximal strength in bench press, leg press 45
0
and arm curl exhibited a significant
increase. IL-6 chronically decreased compared with baseline before training. Leptin and
resistin decreased 24 hours after compared with basal and reduced at baseline compared
with pre-training. Periodized resistance training seems to be an important intervention
to reduce systemic inflammation induced by aging.
Keywords: aging, inflammation, systemic biomarkers, strength training.
87
Introduction
The increasing proportion of elderly women and the increased life expectative
have been raising concerns on researchers and professionals in the health field,
especially regarding the physiological alterations involved in the post-menopausal
period. Approximately 40% of women search for medical care to treat menopause
induced symptoms, including: heat waves, night transpiration, vaginal dryness and sleep
disturbances (Nedrow et al., 2006). Another important biological dysfunction in post-
menopausal women is the “senile inflammation”, with a strong temporal relationship
between aging, inflammation and menopause.
The gradual decrease in estrogen release in aging and post-menopausal period
induce the increase in the levels of pro-inflammatory cytokines such as interleukin-6
(IL-6), interleukin-1 (IL-1) and tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) (Pfeilschifter et al.,
2002). Elevated inflammatory cytokines are associated with increased risks of
developing several types of cardiovascular disease (Reilly et al., 2005), osteoporosis
(Pfeilschifter et al., 2002), diabetes mellitus (Kadoglou et al., 2007), and geriatric
cachexia (Yeh et al., 2001) in later life. Several blood biomarkers are used as indicators
of systemic inflammation, including IL-6, TNF-α, interleukin 1-beta (IL-1β), resistin,
leptin, and C reactive protein (CRP) (Reilly et al., 2005; Tilg & Moschen 2006; Stewart
et al., 2007).
Hormone replacement therapy (HRT) decrease the levels of IL-6, IL-1 and TNF-
α in healthy post-menopausal women and also prevents the increase of IL-6 plasma
levels in ovariectomized rats (Pfeilschifter et al., 2002). However, HRT is not
universally accepted, mainly because of contra-indications and low adhesion of some
patients, the aversion by women is associated to the collateral effects, and long term
risks of some type of cancers (Olson, Bandera & Orlow, 2007; Zhang et al., 2007).
88
The regular practice of exercise can be used as therapeutic modality to prevent
aging associated degenerative processes and the increase in systemic markers of
inflammation (Greiwe et al., 2001; Fatouros et al., 2005). However, with regard to
inflammations markers, the studies are controversial; for example, plasma leptin levels
remained unchanged after acute aerobic exercise (Ferguson et al., 2004) and decreased
(Nindl et al., 2002) with acute resistance exercise in young adults. Leptin was decreased
after approximately 24 h post-acute resistance exercise session, with no chronic training
effect (no difference between pre-training and chronic) in type 2 diabetic patients
(Kanaley et al., 2001).
There is only one study that found decreased leptin levels in older men after RT
of various protocols configurations (Fatouros et al., 2005). Kadoglou et al. (2007) found
a decrease in resistin and inflammatory cytokines after 16 weeks of aerobic exercise
consisting of four 45-60 min sessions per week (50-85% maximum oxygen
consumption [VO
2
max]). Frail elderly individuals present increased levels of TNF-α in
the muscle compared to younger correlates, which is associated to muscle protein loss.
After 3 months of resistance training muscle TNF-α levels were decreased (Greiwe et
al., 2001).
Active exercises, that include resistance training, can increase muscle strength,
skeletal muscle mass and bone mass (Barry & Carson, 2004). However, there is no
consensus on the influence of a program involving resistance training on inflammatory
markers levels in healthy and older individuals (Stewart et al., 2007). Recent evidence
highlighted the need of studies either supporting or refuting the use of resistance
exercise as an intervention in reducing inflammation in elderly people (Stewart et al.,
2007; Fatouros et al., 2005).
89
This is the first study to investigate the effects of resistance training on systemic
inflammatory markers in elderly post-menopausal women. Our hypothesis was that
resistance exercise training would induce a decrease in systemic biomarkers of
inflammation. Therefore, the main objective of the present study was to investigate the
effects of periodized resistance training on resistin, leptin, cytokines and muscle
strength in older post-menopausal women.
Material and methods
Subjects
Participants were recruited on a voluntary basis from local community following
informative poster and lecture about the study. Each volunteer underwent a thorough
physical examination, which included a medical history, resting and exercise
electrocardiogram, blood pressure, and orthopedic evaluation prior to initiation of the
resistance training program. After completing the clinical examinations for the
inclusion, third five women aged 63.18 ± 4.8 years, height 163.5 ± 6.7 cm, body mass
57.84 ± 7.7 kg, previously sedentary were selected. The inclusion criteria were: body
mass index ≤26kg/m
2
, sedentary without any consistent exercise in the 6 months prior to
the study, no hormonal reposition and no manifestation of cardiovascular or pulmonary
disease. All participants signed an informed consent document which was approved by
the Federal University of São Carlos Research Ethics Committee for Human use. The
present research procedures were in accordance with guidelines for use of human
subjects set forth by the American College of Sports Medicine.
90
Maximal strength assessments
After two weeks of adaptation to the resistance exercise machines and clinical
evaluations, maximal strength tests were performed (1RM). The 1RM tests were
performed in the same day with a minimal 10 minutes of rest interval between the tests
in the following order: free weight barbell bench press, leg press 45
0
and standing arm
curl (Cybex International, Medway, MA). After a general warm-up (10 minutes of low
intensity treadmill running), individuals were submitted to eight repetitions with
estimated 50% of 1RM (according to each participant’s capacity), after one minute of
rest, three repetitions with estimated 70% of 1RM were performed. After three minutes
subsequent trials were performed for one repetition with progressively heavier weights
until the 1 RM was determined within three attempts, using 3- to 5-min rest periods
between trials. The standardization of range of motion and movement of the exercises
were conducted according to the descriptions of Brown & Weir (2001). To make sure
the pre-training 1RM were stable prior to beginning training the pre-training 1RM were
determined on three separate days with 2 days between them. The interclass correlation
was determined between the second and the third 1RM trials. A high interclass
correlation was found between the second and the third 1 RM trials (barbell bench press
r= 0.99, 45
0
leg press r= 0.99 and standing arm curl r= 0.99). The greatest 1 RM
determined from the last two trials was used as the baseline measure.
Resistance training
The resistance training was conducted in the linear periodization model. In this model,
also known as classic, the intensity of the training is increased in each microcycle (1 to
4 weeks) and the volume is decreased. The number of repetitions were reduced
(maintaining the minimal zone established for each cycle), in reason of the increased
91
intensity. The applied periodization is based in previous study (Prestes et al., 2009).
Training loads were monitored in each session, according to the increase in muscle
capacity of the participants. Before the initiation of the periodization, participants were
submitted to two weeks of resistance training adaptation, they performed one exercise
for each main muscle group with two sets of 15 repetitions in each exercise; correct
movement execution and familiarization to resistance exercise types were emphasized.
After adaptation period, periodization was initiated. The order of the exercises in
the training sessions were: 1- barbell bench press, 2- leg press 45
0
, 3- seated row, 4-
knee extension, 5- lateral raise, 6- knee flexion, 7- arm extension, 8- hip adduction and
abduction, 9- arm curl and 10- standing calf raise. Additionally, at the end of each
training session abdominal crunches, 3 sets of 20-30 repetitions were included. Training
lasted 4 months, with two weekly sessions, in each of the listed exercises three sets to
concentric failure were performed (impossibility to perform a repetition with the correct
movement pattern); the number of repetitions and rest between sets and exercises were
followed according to the weekly prescribed intensity, as presented in figure 1. The
mean duration of each session was of 50 minutes. The duration of each repetition was 3-
4s, counting with the concentric and eccentric muscle actions. All sessions were
supervised by an experienced strength training professional.
In the four initial weeks 3 sets of 12-14RM were be performed; from the 5
th
to
8
th
week 3 sets of 10-12RM; from the 8
th
to 12
th
week 3 sets of 8-10RM; and from the
13
th
to 16
th
3 sets of 6-8RM. In all weeks, maximal repetitions to concentric failure were
performed for the proposed intensities. The loads were monitored in each session. At
the entire training duration, three sets were performed, independently of the intensity;
the rest interval was followed according to the intensity (figure 1); loads were adjusted
to maintain the number of maximal repetitions.
92
Serum cytokines, Leptin and Resistin determination
Blood samples of 3ml were drawn from the antecubital vein in vaccumtainer tubes.
These samples were centrifuged at 2500rpm in 4°C during 20 minutes. Samples were
stored in aliquots with eppendorffs at -80°C freezer until analysis. TNF-α, IL-6, IL-15,
Leptin and Resistin dosages were determined by ELISA method (Immune Enzymatic
Essay in Solid Phase), according to specifications of the R&D Systems Quantikine High
Sensitivity Kit (R&D Systems Minneapolis, MN). The results were presented in pg/ml.
All samples were determined in duplicate to guarantee the precision of the results.
Cytokines and biomarkers were evaluated before, immediately after, 24h and 48h after
the first resistance training session and at the same periods after four months. The intra-
assay coefficient of variance (CV) was 3.1–9.7%, the inter-assay CV was 6.3–7%, and
the sensitivity was 0.0086 pg/ml.
Statistical Analysis
Data were presented as mean ± SEM (standard error of the mean). Initially, the
normality Shapiro Wilk and the homocedasticity (Bartlet criteria) tests were done. All
variables presented a normal distribution and homocedasticity, so a repeated measures
analysis of variance (ANOVA) was used. The Tukey’s post hoc test was applied where
indicated by ANOVA. To test for significant differences between pre versus post-
training 1RM tests, paired student t test was used. In all calculations the alpha level was
set at p ≤ 0.05. The software package used for all analyses was Statistica
®
6.1 (Stat. Soft
Inc., Tulsa, OK, USA).
93
Results
Maximal strength
There was a significant increase in barbell bench press, leg press 45
0
and standing arm
curl maximal strength comparing the evaluation before with the evaluation after 16
weeks of training, p ≤ 0.05 (table 1).
Cytokines, Leptin and Resistin
There were no statistically significant acute or chronic alterations in TNF-α plasma
levels during the study (figure 2). On the other hand, IL-6 plasma levels were acutely
decreased after 48 hours as compared with basal levels in the evaluation before training.
Additionally, IL-6 was also acutely decreased after 48 hours as compared with
immediately after in the evaluation after 16 weeks of training. There was a chronic
decrease in IL-6, evidenced by the difference between basal levels before and after
training (figure 3). The only alteration observed in IL-15 plasma levels was an acute
increase after 48 hours compared with basal levels in the evaluation before training,
(figure 4). In the other periods, no acute or chronic statistically significant differences
were observed for IL-15.
Leptin plasma levels exhibited a decrease 24 hours after the first resistance
exercise as compared with basal levels. However, after 48 hours these levels increased
as compared with 24 hours after in the evaluation before training. Both, basal and 48
hours values were chronically decreased as compared with basal and 48 hours after 16
weeks of training, respectively (figure 5). There was a significant decrease in resistin
levels after 24 and 48 hours compared with basal levels and after 24 hours compared
with immediately after in the evaluation before training. Resistin also exhibited a
94
chronic decrease in basal and immediately after levels as compared with the same
periods of evaluation before training (figure 6).
Discussion
The main findings of the present study were the increased maximal strength in both,
lower and upper body, chronic decreased plasma levels of IL-6, leptin and resistin, with
minor or no alterations in IL-15 and TNF-α after 16 weeks of resistance training. Until
the moment, this is the first study to investigate these important inflammatory markers
together in elderly women after resistance training. Thus, our initial hypothesis has been
confirmed, since reduced levels of plasma inflammation markers were observed, along
with increase in muscle force.
Barry & Carson (2004) commented that older adults undertake resistance
training programs to combat the substantial declines in muscular strength and power
with the view to improving or maintaining functional capabilities. In the present study
there was a significant increase in upper and lower body maximal dynamic strength in
elderly women submitted to 16 weeks of periodized resistance training with loads
between 6-14RM.
According to Starkweather (2007) several biochemical markers of inflammation
have been used in recent physical activity intervention studies. For example, IL-6 and
TNF-α are proinflammatory cytokines defined as soluble mediators that are released
from various cells (macrophage/monocyte lineage). In particular, IL-6 is a
multifunctional cytokine that plays pleiotropic roles in immune regulation,
inflammation and its overproduction is associated with aging cardiovascular disease,
osteoporosis, rheumatoid arthritis, type II diabetes, and Alzheimer’s disease (Kiecolt-
Glaser et al., 2003). Elevated IL-6 levels are also associated with frailty, functional
95
capacity decline, decreased muscle strength, and may be used as a predictor of future
disability in older adults (Cohen et al., 1997; Ferrucci et al., 2001).
Plasma IL-6 increases during acute exercise in proportion to intensity, duration,
and level of fitness. IL-6 has been suggested as an important factor for the process of
muscle repair and cell turnover, as well as for some of the beneficial health effects of
exercise (Maggio et al., 2006). In contrast to these acute effects, chronically exercised
individuals tend to have lower levels of IL-6 and other inflammatory markers (Elosua et
al., 2005). For instance, older men and women between 60-90 years old submitted to 30
minutes of walking, five times per week at 60% of their heart rate for 10 weeks
exhibited significant decrease in serum IL-6, and improvements in stress state, mood,
and several quality of life indices (Starkweather, 2007). A study with 3,075 adults aged
70 to 79 found that individuals who reported higher levels of physical activity had
significantly lower levels of IL-6 (Colbert et al., 2004). Literature shows support for
either exercise-induced reductions (Castaneda et al., 2004) or unchanged levels (White,
Castellano & McCoy, 2006) of plasma/serum inflammatory cytokines.
However, the studies that investigated the effects of resistance training in elderly
are sparse and showed contrasting results. Bautmans et al. (2005) found a trend for a
decrease in concentrations of circulating IL-6 after six weeks of periodized resistance
training in elderly individuals. There were no significant alterations in circulating IL-1β,
TNF-α, IL-2 or IL-6 after 12 weeks of progressive resistance training in elderly subjects
(Kapasi et al., 2003). Differently, in the present study there was a significant chronic
decrease in IL-6 plasma levels after 16 weeks of resistance training. It is possible that a
longer time (>12 weeks) could be necessary to bring out chronic alterations in plasma
IL-6. There was no chronic effect of 16 weeks of resistance training on plasma TNF-α,
consistent with the above mentioned studies.
96
IL-15 was initially identified as a T-cell growth factor and shares many
properties and functions with IL-2 (Giri et al., 1995). Besides IL-15 immune functions,
this cytokine serves as a growth factor, which is highly expressed in skeletal muscle
resulting in tissue hypertrophy (Nielsen & Pedersen, 2007). An in vivo study indicate
that systemic administration of IL-15 in muscle wasting rats with cancer cachexia
decreases muscle protein degradation, preserving lean body mass (Carbo et al., 2000).
Ostrowski et al. (1998) found no alterations in plasma IL-15 (measured up to 6 hours
after exercise) in response to 2.5h of treadmill running at 75% of VO
2
max. After 10
weeks of resistance training 3sessions/week with loads set at 80% of 1RM there was an
acute increase immediately after exercise but not chronic in plasma IL-15 in young
individuals (Riechman et al., 2004). In the present study, we found an increase in IL-15
plasma levels 48h after the first resistance exercise session compared with baseline
values. Similarly to the above mentioned studies, no chronic effect of training was
observed. It is possible that this cytokine is involved in acute muscle repair and growth
after resistance training sessions, acting more locally than presenting chronic plasma
alterations.
Leptin is a hormone/cytokine released from adipose tissue, which may have an
effect on appetite. Circulating leptin levels increase with weight gain and decrease with
weight loss (Fatouros et al., 2005). With regard to the immune system, leptin typically
exerts proinflammatory effects on the organism. There is evidence that leptin may
trigger the growing of several cancer cells, including pancreatic, ovarian, prostate cells,
pulmonary carcinomas and gastric cells (Tilg & Moschen 2006). Leptin signals directly
to OBR
b
receptors on the surface of macrophages membrane, inducing the synthesis of
proinflammatory cytokines as TNF-α, IL-6 and IL-12 (Tilg & Moschen 2006).
97
Exercise alters the homeostasis of energy balance, sympathoadrenal discharge,
as well as hormonal and metabolic responses, which may influence leptin levels at rest
or during exercise. Some previous studies examined the effects of acute, but not
chronic, exercise on plasma leptin levels. For example, type 2 diabetic individuals
exhibited a significant 30% reduction in resting leptin levels 24 h after a single bout of
resistance exercise, with no chronic training effect after six weeks (Kanaley et al.,
2001). Leptin exhibited a delayed reduction 9-13 hours in the systemic circulation after
an acute resistance-exercise protocol for the main muscle groups with loads between 70-
85% of 1RM (Nindl et al., 2002). The acute alterations resulting from different
resistance exercise intensities on plasma leptin levels, maximal strength (4 sets of five
repetitions at 88% of 1RM with 3 min of rest between sets), muscular hypertrophy (4
sets of 10 repetitions at 75% of 1RM with 2 min of rest between sets), and strength
endurance (4 sets of 15 repetitions at 60% of 1RM with 1 min of rest between sets) were
tested in young individuals; the results showed a significant decrease in leptin 30
minutes after exercise, with no difference between the protocols (Zafeiridis et al., 2003).
Similarly, in the present study leptin decreased 24 hours after the first acute resistance
exercise session and returned to pre-exercise values after 48 hours in older post-
menopausal women.
However, there is lack of information available regarding the chronic effects of
resistance training on leptin older adults. Fatouros et al. (2005) tested the effect of
different resistance exercise intensities in overweight inactive elderly subjects, low
intensity (45-50% of 1RM), moderate intensity (60-65% of 1RM) and high intensity
(80-85% of 1RM). The training protocol was performed three times per week for 24
weeks, all groups presented significant chronic decrease in leptin plasma levels, with
greater reductions for the high intensity group. After 24 weeks of detraining leptin
98
values increased again. In our study, it was observed a significant chronic decrease in
serum leptin after 16 weeks of resistance training. Possible explanation for leptin
decline induced by resistance exercise is due to elevated glucose uptake by peripheral
tissues in the presence of lactate, induced acidosis, augmented sympathoadrenal
discharge and energy expenditure, glycogen depletion, and glycolysis inhibition
(Fatouros et al., 2005).
Another inflammatory biomarker and risk factor of atherosclerotic
cardiovascular disease is resistin (Reilly et al., 2005). Jamurtas et al. (2006) showed no
acute alteration of resistin plasma levels up to 48h after a 45 minutes cycle ergometer
exercise bout at 65% of the VO
2
max in middle aged overweight males. Another study
did not find chronic alterations in resistin levels after 14 weeks of aerobic training that
consisted of supervised walking program 3 to 4 times per week for 60 minutes at 65%
to 70% VO
2
peak in diabetic post-menopausal women (Giannopoulou et al., 2005). On
the other hand, older diabetic individuals submitted to 16 weeks of aerobic exercise
training with four 45-60 minutes sessions per week at 50-85% of the VO
2
max exhibited
a significant chronic decrease in resistin levels (Kadoglou et al., 2007). A recent study
found a significant decrease in resistin levels after 8 weeks of supervised aerobic
training in overweight adolescents (Jones et al., 2009). The present study is the first that
examined the effects of acute and chronic resistance training on resistin plasma levels in
older post-menopausal women. The results pointed to a decrease after 24 and 48h after
the acute exercise session compared with baseline values and significant reductions
after 16 weeks of training compared to baseline and immediately after values. It is
possible that resistin is affected by the type and intensity of exercise, aerobic versus
resistance training, duration of the study and population analyzed.
99
In summary, the present study brings up important clinical effects of periodized
resistance exercise training on muscle force and inflammatory biomarkers in post-
menopausal elderly women. 16 weeks of resistance training induces increase in upper
and lower body muscle force, chronic decline in IL-6, leptin and resistin serum levels
with minor or no effects on IL-15 and TNF-α. These results outline the importance of
resistance exercise as a non pharmacological tool in the treatment of aging associated
inflammation.
References
Barry, B.K., & Carson, R.G. (2004). The Consequences of Resistance Training for
Movement Control in Older Adults. Journal of Gerontology: Biological Science
Medical Sciences, 59, 730-754.
Bautmans, I., Njemini, R., Vasseur, S., Chabert, H., Moens, L., Demanet, C., et al.
(2005). Biochemical changes in response to intensive resistance exercise training in
the elderly. Gerontology, 51, 253-65.
Brown, L.E., & Weir, JP. (2001). Procedures Recommendation I: Accurate Assessment
of Muscular Strength and Power. Journal of Exercise Physiology Online, 4, 1-21.
Carbo, N., Lopez-Soriano, J., Costelli, P., Busquets, S., Alvarez, B., Baccino, F.M., et
al. (2000). Interleucin-15 antagonizes muscle proyein waste in tumor-bearing rats.
British Journal of Cancer, 83, 526-531.
Castaneda, C., Gordon, P.L., Parker, R.C., Uhlin, K.L., Roubenoff, R., & Levey, A.S.
(2004). Resistance training to reduce the malnutrition-inflammation complex
syndrome of chronic kidney disease. American Kidney Disease, 43, 607-616.
Cohen, H.J., Pieper, C.F., Harris, T.B., Rao, K.M., & Currie, M.S. (1997). The
association of plasma IL-6 levels with functional disability in community-dwelling
100
elderly. Journal of Gerontology: Biological Sciences Medical Sciences, 52, 201-
208.
Colbert, L.H., Visser, M., Simonsick, E.M., Tracy, R.P., Newman, A.B., Kritchevsky,
S.B., et al. (2004). Physical activity, exercise, and inflammatory markers in older
adults: Findings from the Health, Aging, and Body Composition Study. Journal of
American Geriatric Society, 52, 1098-1104.
Elosua, R., Bartali, B., Ordovas, J.M., Corsi, A.M., Lauretani, F., & Ferrucci, L. (2005).
InCHIANTI Investigators: Association between physical activity, physical
performance, and inflammatory biomarkers in an elderly population: the
InCHIANTI study. Journal of Gerontology: Biological Sciences Medical Sciences,
60, 760–767.
Fatouros, I.G., Tournis, S., Leontsini, D., Jamurtas, A.Z., Sxina, M., Thomakos, P., et
al. (2005). Leptin and Adiponectin Responses in Overweight Inactive Elderly
following Resistance Training and Detraining Are Intensity Related. Journal of
Clinical Endocrinology and Metabolism, 90, 5970–5977.
Ferguson, M.A., White, L.J., McCoy, S., Kim, H.W., Petty, T., & Wilsey, J. (2004).
Plasma adiponectin response to acute exercise in healthy subjects. European
Journal of Applied Physiology, 91, 324–329.
Ferrucci, L., Penninx, B.W.J., Volpato, S., Harris, T.B., Bandeen-Roche, K., Balfour, J.,
et al. (2002). Change in muscle strength explains accelerated decline of physical
function in older women with high interleukin-6 serum levels. Journal of American
Geriatric Society, 50, 1947-1954.
Giannopoulou, I., Fernhall, B., Carhart, R., Weinstock, R.S., Baynard, T., Figueroa, A.,
et al. (2005). Effects of diet and/or exercise on the adipocytokine and inflammatory
101
cytokine levels of postmenopausal women with type 2 diabetes. Metabolism, 54,
866-875.
Giri, J.G., Anderson, D.M., Kumaki, S., Park, L.S., Grabstein, K.H., & Cosman, D.
(1995). IL-15, a novel T-cell growth factor that shares activities and receptor
components with IL-2. Journal of Leukocyte Biology, 57, 763–766.
Greiwe, J.S., Cheng, B.O., Rubin, D.C., Yarasheski, K.E., & Semenkovich, C.F. (2001).
Resistance exercise decreases skeletal muscle tumor necrosis factor α in frail
elderly humans. FASEB Journal, 15, 475-482.
Jamurtas, A.Z., Theocharis, V., Koukoulis, G., Stakias, N., Fatouros, I.G., Kouretas, D.,
et al. (2006). The effects of acute exercise on serum adiponectin and resistin levels
and their relation to insulin sensitivity in overweight males. European Journal of
Applied Physiology, 97, 122-126.
Jones, T.E., Basilio, J.L., Brophy, P.M., McCammon, M.R., & Hickner, R.C. (2009).
Long-term Exercise Training in Overweight Adolescents Improves Plasma Peptide
YY and Resistin. Obesity, 26, in press.
Kadoglou, N.P., Perrea, D., Iliadis, F., Angelopoulou, N., Liapis, C., & Alevizos, M.
(2007). Exercise Reduces Resistin and Inflammatory Cytokines in Patients With
Type 2 Diabetes. Diabetes Care, 30, 719–721.
Kanaley, J.A., Fenicchia, L.M., Miller, C.S., Ploutz-Synder, L.L., Weinstock, R.S.,
Carhart, R., et al. (2001). Resting leptin responses to acute and chronic resistance
training in type 2 diabetic men and women. International Journal of Obesity and
Related Metabolic Disorders, 25, 1474-80.
Kapasi, Z.F., Ouslander, J.G., Schnelle, J.F., Kutner, M., & Fahey. J.L. (2003). Effects
of an exercise intervention on immunologic parameters in frail elderly nursing
102
home residents. Journal of Gerontology: Biological Sciences Medical Sciences, 58,
636–643.
Kiecolt-Glaser, J.K., Preacher, K.J., MacCallum, R.C., Atkinson, C., Malarkey, W.B.,
& Glaser, R. (2003). Chronic stress and age-related increases in the
proinflammatory cytokine IL-6. Proceedings of the National Academy of Sciences,
100, 9090-9095.
Maggio, M., Guralnik, J.M., Longo, D.L., & Ferrucci L. (2006). Interleukin-6 in Aging
and Chronic Disease: A Magnificent Pathway. Journal of Gerontology: Biological
Sciences Medical Sciences, 61, 575–584.
Nedrow, A., Miller, J., Walker, M., Nygren, P., Huffmann, L.H., & Nelson. H.D.
(2006). Complementary and Alternative Therapies for the Management of
Menopause-Related Symptoms. Archives of Internal Medicine, 166, 1453-1465.
Nielsen, A.R., & Pedersen, B.K. (2007). The biological roles of exercise-induced
cytokines: IL-6, IL-8, and IL-15. Applied Physiology Nutrition and Metabolism, 32,
833-839.
Nindl, B.C., Kraemer, W.J., Arciero, P.J., Samatallee, N., Leone, C.D., Mayo, M.F., et
al. (2002). Leptin concentrations experience a delayed reduction after resistance
exercise in men. Medicine and Science in Sports and Exercise, 34, 608-613.
Olson, S.H., Bandera, E.V., & Orlow, I. (2007). Variants in Estrogen Biosynthesis
Genes, Sex Steroid Hormone Levels, and Endometrial Cancer: A Huge Review.
American Journal of Epidemiology, 165, 235–245.
Ostrowski, K., Hermann, C., Bangash, A., Schjerling, P., Nielsen, J.N., & Pedersen,
B.K. (1998). A trauma-like elevation of plasma cytokines in humans in response to
treadmill running. Journal Physiology, 513, 889-894.
103
Pfeilschifter, J., Ködtiz, R., Pfhol, M., & Schatz, H. (2002). Changes in
proinflammatory cytokine activity after menopause. Endocrine Reviews, 23, 90-
119.
Prestes, J., De Lima, C., Frollini, A.B., Donatto, F.F., & Conte, M. (2009). Comparison
of linear and reverse linear periodization effects on maximal strength and body
composition. Journal of Strength and Conditioning Research, 23, 266-274.
Reilly, M.P., Lehrke, M., Wolfe, M.L., Rohatgi, A., Lazar, M.A., & Rader, D.J. (2005).
Resistin Is an Inflammatory Marker of Atherosclerosis in Humans. Circulation,
111, 932–939.
Riechman, S.E., Balasekaran, G., Roth, S.M., & Ferrell, R.E. (2004). Association of
interleukin-15 protein and interleukin-15 receptor genetic variation with resistance
exercise training responses. Journal of Applied Physiology, 97, 2214–2219.
Starkweather, A. (2007). The Effects of Exercise on Perceived Stress and IL-6 Levels
Among Older Adults. Biological Research for Nursing, 8, 186–194.
Stewart, L.K., Flynn, M.G., Campbell, W.W., Craig, B.A., Robinson, J.P., Timmerman,
K.L., et al. (2007). The Influence of Exercise Training on Inflammatory Cytokines
and C-Reactive Protein. Medicine and Science in Sports and Exercise, 39, 1714-
1719.
Tilg, H., & Moschen, R.A. (2006). Adipocytokines: Mediators linking adipose tissue,
inflammation and immunity. Nature, 6, 772-783.
White, L.J., Castellano, V., & McCoy, S.C. (2006). Cytokine responses to resistance
training in
people with multiple sclerosis. Journal of Sports Sciences, 24, 911-914.
104
Yeh, S.S., Wu, S., Levine, D.M., Parker, T.S., Olson JS, Stevens, M.R., et al. (2001).
The correlation of cytokine levels with body weight after megestrol acetate
treatment in geriatric patients. Journal of Gerontology: Medical Sciences, 56, 48-
54.
Zafeiridis, A., Smilios, I., Considine, R.V., & Tokmakidis, S.P. (2003). Serum leptin
responses after acute resistance exercise protocols. Journal of Applied Physiology,
94, 591–597.
Zhang, S.M., Manson, J.E., Rexrode, K.M., Cook, N.R., Buring, J.E, & Lee, I. (2007).
Use of Oral Conjugated Estrogen Alone and Risk of Breast Cancer. American
Journal of Epidemiology, 165, 524–529.
105
Table 1. Dynamic maximal strength tests (1RM) before and after 16 weeks of training.
Maximal strength test (1RM) Evaluation before
training
Evaluation after 16 weeks
Barbell bench press (kg) 31.83 ± 0.80 38.34 ± 1.15*
Leg press 45
0
(kg) 172.21 ± 5.57 225.17 ± 7.06*
Standing arm curl (kg) 20.76 ± 0.45 22.75 ± 0.51*
Results are presented as means ± standard error of the mean (SEM). *Statistically
significant difference as compared with the evaluation before training, (n= 35), p ≤ 0.05.
106
Figure 1. Resistance training program.
Sets x repetitions Rest interval between sets and exercises
3 x 12-14 RM 1 minute
3 x 10-12 RM 1 minute and 20 seconds
3 x 8-10 RM 1 minute and 40 seconds
3 x 6-8 RM 2 minutes
107
Figure 2. Tumor Necrosis Factor-alpha (TNF-α) plasma levels (pg/ml). The values are
presented as means ± standard error of the mean (SEM) (n= 35), p ≤ 0.05. TNF-α was
evaluated at baseline (basal), immediately after (After), 24 hours (24H) and 48 hours
(48H) after the first resistance exercise session (black bars), and after 16 weeks of
training (white bars).
108
Figure 3. Interleukin-6 (IL-6) plasma levels (pg/ml). The values are presented as means
± standard error of the mean (SEM) (n= 35), p ≤ 0.05. IL-6 was evaluated at baseline
(basal), immediately after (After), 24 hours (24H) and 48 hours (48H) after the first
resistance exercise session (black bars), and after 16 weeks of training (white bars).
*Statistically significant difference as compared with basal levels.
#
Statistically
significant difference as compared with immediately after.
†
Statistically significant
difference as compared with the same period of evaluation before training.
109
Figure 4. Interleukin-15 (IL-15) plasma levels (pg/ml). The values are presented as
means ± standard error of the mean (SEM) (n= 35), p ≤ 0.05. IL-15 was evaluated at
baseline (basal), immediately after (After), 24 hours (24H) and 48 hours (48H) after the
first resistance exercise session (black bars), and after 16 weeks of training (white bars).
*Statistically significant difference as compared with basal levels.
110
Figure 5. Leptin plasma levels (pg/ml). The values are presented as means ± standard
error of the mean (SEM) (n= 35), p ≤ 0.05. Leptin was evaluated at baseline (basal),
immediately after (After), 24 hours (24H) and 48 hours (48H) after the first resistance
exercise session (black bars), and after 16 weeks of training (white bars). *Statistically
significant difference as compared with basal levels.
&
Statistically significant difference
as compared with 24 hours after.
†
Statistically significant difference as compared with
the same period of evaluation before training.
111
Figure 6. Resistin plasma levels (pg/ml). The values are presented as means ± standard
error of the mean (SEM) (n= 35), p ≤ 0.05. Resistin was evaluated at baseline (basal),
immediately after (After), 24 hours (24H) and 48 hours (48H) after the first resistance
exercise session (black bars), and after 16 weeks of training (white bars). *Statistically
significant difference as compared with basal levels.
#
Statistically significant difference
as compared with immediately after.
†
Statistically significant difference as compared
with the same period of evaluation before training.
Livros Grátis
( http://www.livrosgratis.com.br )
Milhares de Livros para Download:
Baixar livros de Administração
Baixar livros de Agronomia
Baixar livros de Arquitetura
Baixar livros de Artes
Baixar livros de Astronomia
Baixar livros de Biologia Geral
Baixar livros de Ciência da Computação
Baixar livros de Ciência da Informação
Baixar livros de Ciência Política
Baixar livros de Ciências da Saúde
Baixar livros de Comunicação
Baixar livros do Conselho Nacional de Educação - CNE
Baixar livros de Defesa civil
Baixar livros de Direito
Baixar livros de Direitos humanos
Baixar livros de Economia
Baixar livros de Economia Doméstica
Baixar livros de Educação
Baixar livros de Educação - Trânsito
Baixar livros de Educação Física
Baixar livros de Engenharia Aeroespacial
Baixar livros de Farmácia
Baixar livros de Filosofia
Baixar livros de Física
Baixar livros de Geociências
Baixar livros de Geografia
Baixar livros de História
Baixar livros de Línguas
Baixar livros de Literatura
Baixar livros de Literatura de Cordel
Baixar livros de Literatura Infantil
Baixar livros de Matemática
Baixar livros de Medicina
Baixar livros de Medicina Veterinária
Baixar livros de Meio Ambiente
Baixar livros de Meteorologia
Baixar Monografias e TCC
Baixar livros Multidisciplinar
Baixar livros de Música
Baixar livros de Psicologia
Baixar livros de Química
Baixar livros de Saúde Coletiva
Baixar livros de Serviço Social
Baixar livros de Sociologia
Baixar livros de Teologia
Baixar livros de Trabalho
Baixar livros de Turismo
