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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.42.2021.tde-07072023-141245
Document
Author
Full name
Tiego Aparecido Diniz
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2021
Supervisor
Committee
Rosa Neto, José Cesar (President)
Caperuto, Érico Chagas
Gonçalves, Daniela Caetano
Oyama, Lila Missae
Title in Portuguese
Avaliação dos efeitos agudos e crônicos do exercício físico no músculo esquelético e fígado em camundongos submetidos à dieta padrão e hiperlipídica: participação da AMPK.
Keywords in Portuguese
Adiponectina
Exercício físico
Fígado gorduroso
Obesidade
Abstract in Portuguese
A proteína quinase ativada por AMP (AMPK) tem sido apontada como um dos principais elos entre o exercício físico e a saúde metabólica, entretanto, seu papel durante o exercício físico agudo e crônico ainda não está totalmente elucidado. Dessa forma, os objetivos do presente estudo foram: i) avaliar a participação da AMPK na ausência e presença de adiponectina após uma sessão de exercício agudo e; ii) avaliar o papel da AMPK na melhora de parâmetros do fígado gorduroso após 8 semanas de treinamento aeróbio. Para isso, foram utilizados camundongos C57BL/6 (WT) e adiponectina knockout (AdKO) em dois desenhos experimentais distintos. No primeiro, animais WT e AdKO foram divididos em grupo exercício e sedentário. Posteriormente, os grupos foram subdivididos em 2 e 24 horas após o exercício físico, juntamente com seu controle sedentário. Para o segundo desenho experimental, animais WT foram divididos em três grupos, dieta padrão (SD), dieta hiperlipídica (HFD) e dieta hiperlipídica associada à 8 semanas de treinamento de aeróbio (HFD+T). Para o primeiro desenho experimental, o conteúdo de glicogênio estava aumentado em animais AdKO (valor p = 0,005). No grupo WT, foi encontrado um aumento na fosforilação de AMPK 2 horas após o exercício, retornando ao nível basal 24 horas após. Confirmando a ativação de AMPK, a fosforilação de acetil-CoA carboxilase (Ser79) estava aumentada 2 horas após o exercício e voltou ao basal 24 horas após, desfechos que não foram observados em camundongos AdKO. No grupo WT, as concentrações de IL-10 e 1L-6 estavam aumentadas 2 horas (p-valor <0,01) e 24 horas (p-valor <0,001) após o exercício quando comparadas com ao grupo AdKO. Para o segundo desenho experimental, o grupo HFD+T apresentou melhora nos níveis plasmáticos de lipídios e na resistência à insulina. Em relação aos marcadores da doença hepática gordurosa não-alcoólica, foi encontrado que a progressão da esteatose macrovesicular e inflamação estava diminuída no grupo HFD+T, concomitantemente ao aumento da fosforilação de AMPK (Thr172) e expressão proteica de PPAR-, assim como seus genes alvos Acox e Cpt1a. Além disso, foi encontrado um aumento da expressão gênica de genes alvo do PPAR-, como o Cd36 e Scd1. No grupo HFD+T foi encontrado reduzida as concentração de citocinas hepáticas, como TNF-, IL-10, MCP-1 e IL-6, independentemente do aumento da fosforilação de NF-B (Ser536). De fato, nenhuma das intervenções regulou os genes alvo de NF-B Il1b e Cccl2, demonstrando baixa atividade transcricional. Tomados em conjunto, pode-se concluir que: i) a adiponectina influencia o metabolismo muscular, principalmente pela diminuição da fosforilação da AMPK induzida pelo exercício, do perfil inflamatório e da IL-6 no músculo e, ii) o treinamento aeróbio atenua a progressão da esteatose macrovesicular e inflamação hepática por meio da sinalização AMPK-PPAR- e ativação do PPAR-, respectivamente, melhorando a resistência à insulina em camundongos obesos.
Title in English
Evaluation of acute and chronic effects of physical exercise on skeletal muscle and liver in mice submitted to standard and high-fat diet: the role of AMPK.
Keywords in English
Adiponectin
Fatty liver
Obesity
Physical exercise
Abstract in English
The AMP-activated protein kinase (AMPK) has been identified as one of the main links between physical exercise and metabolic health, however, its role during acute and chronic physical exercise still not fully elucidated. Thus, the objectives of the present study were: i) to evaluate the participation of AMPK in the absence and presence of adiponectin after an acute exercise session and; ii) to evaluate the role of AMPK in improving fatty liver parameters after 8 weeks of aerobic training. For this, C57BL/6 mice (WT) and adiponectin knockout (AdKO) were used in two different experimental designs. In the first, WT and AdKO animals were divided into exercise and sedentary groups. Subsequently, the groups were subdivided into 2 and 24 hours after acute physical exercise, along with their sedentary peers. For the second experimental design, WT animals were divided into three groups, standard diet (SD), high-fat diet (HFD) and high-fat diet associated with 8 weeks of aerobic training (HFD+T). For the first experimental design, the glycogen content was increased in AdKO animals (p value = 0.005). In the WT group, an increase in AMPK phosphorylation was found 2 hours after exercise, returning to the basal level 24 hours later. Confirming AMPK activation, acetyl-CoA carboxylase (Ser79) phosphorylation was increased 2 hours after exercise and returned to baseline 24 hours later, outcomes that were not observed in AdKO mice. In the WT group, IL-10 and 1L-6 concentrations were increased 2 hours (p-value <0.01) and 24 hours (p-value <0.001) after exercise when compared to the AdKO group. For the second experimental design, the HFD+T group showed improvement in plasma lipid levels and insulin resistance. Regarding non-alcoholic fatty liver disease markers, it was found that the progression of macrovesicular steatosis and inflammation was decreased in the HFD+T group, concomitantly with the increase in AMPK phosphorylation (Thr172) and PPAR- protein expression, as well as its target genes Acox and Cpt1a. Furthermore, an increase in the gene expression of PPAR- target genes was found, such as Cd36 and Scd1. In the HFD+T group, the concentration of hepatic cytokines such as TNF-, IL-10, MCP-1 and IL-6 was reduced, regardless the increase in NF-B phosphorylation (Ser536). In fact, none of the interventions regulated NF-B target genes (Il1b and Ccl2), demonstrating low transcriptional activity. Taken together, it can be concluded that: i) adiponectin influences muscle metabolism, mainly by decreasing exercise-induced AMPK phosphorylation, inflammatory profile and IL-6 release in skeletal muscle, and ii) aerobic training attenuates progression of macrovesicular steatosis and liver inflammation through AMPK-PPAR- signaling and PPAR- activation, respectively, improving insulin resistance in obese mice.
 
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Publishing Date
2023-07-25
 
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