Efeito do exercício aeróbio sobre as células progenitoras do endotélio

Palavras-chave: Treino aeróbio,Endotélio

O músculo esquelético é um órgão ditado de uma extraordinária dinâmica seja em termos fisiológicos, bioquímicos, mecânicos e mesmo endócrinos. Devendo-se à sua arquitetura anatomofisiológica a mobilidade e desempenho motor eficiente. O ajuste funcional entre todas as estruturas determinam que o músculo exiba toda a sua operacionalidade e quando sujeito a exercício físico aeróbio, as fibras, dado a sua plasticidade, podem sofrer uma modulação no sentido do aumento das fibras do tipo I. Em todo este processo que envolve necessariamente aumentos no consumo de oxigénio e nutrientes, este aporte estará garantido se existir uma rede sanguínea eficaz, aos quais estão subjacentes os mecanismos de vasculogénese e angiogénese. A construção de uma rede capilar implica que sejam ativados mecanismos de sinalização, no sentido de desenvolver um conjunto de funcionalidades complexas, ainda algo controversas e com aspetos mecanísticos por desvendar. Assim, são ativados alguns fatores, como o óxido nítrico (NO), citocinas que induzem a ativação de proteases, o fator de estimulação das colónias de granulócitos-macrófagos (GM-CSF), bem como o fator de crescimento vascular endotelial (VEGF), entre outros, que exercem um importante papel na produção e mobilização de Células Progenitoras Endoteliais (EPC´s), da medula óssea para o sangue periférico. Estas células são assim mobilizadas para a corrente sanguínea, indo depois proceder à (re)construção vascular, tendo em conta as suas propriedades de células indiferenciadas. Assim, o nosso objetivo foi investigar a influência do exercício físico aeróbio sobre o número e diferenciação de EPC´s e a sua relação com a densidade capilar no músculo esquelético solear. Ratos Wistar jovens, machos, foram sujeitos a um protocolo de exercício aeróbio durante 8 semanas. O grupo controlo foi submetido a um exercício suave (durante o período em que decorreu o protocolo). Ao sétimo dia pós exercício foi colhido sangue dos animais a partir da veia jugular (depois de sujeitos a anestesia geral). As EPC´s foram determinadas em amostras de sangue total por citometria de fluxo, utilizando anticorpos anti-CD45,-CD34,-CD133, -CD146 e -KDR. A análise histológica do músculo solear incluiu uma coloração por ATPase e hematoxilina - eosina (HE), para contagem dos diferentes tipos de fibras e capilares por forma a obter o rácio capilar / v fibra (C: F). Os níveis séricos de VEGF dos ratos, foram determinados por doseamento com recurso a um kit de ELISA comercial específica para a espécie animal. Os resultados mostraram um aumento da proporção de C: F no músculo solear do grupo treinado. Não houve diferença entre grupos das percentagens das células que marcaram com os anticorpos de células estaminais imaturas (CD34+ e CD133+). Em relação às células que expressaram marcadores de maior diferenciação de linhagem endotelial, CD146+, verificou-se uma diminuição significativa, no grupo exercício. Os valores de KDR não diferiram significativamente entre os dois grupos. Os níveis de VEGF apresentaram uma tendência no sentido de um aumento no grupo sujeito ao exercício. Não podemos excluir que o exercício físico aeróbio ao ter aumentado a revascularização no músculo soleus dos ratos treinados, não tenha de fato mobilizado vários tipos de EPC´s, presumidamente, provenientes da medula óssea. Provavelmente tal terá ocorrido mais precocemente e não no período em que se colheu o sangue. Também a diminuição das células CD146+ pode significar a sua implantação no endotélio. Podemos igualmente estar na presença de outras linhagens celulares progenitoras em circulação com capacidade vasculogénica/angiogénica. Estes são dados inconclusivos, tendo em conta que são necessários estudos mais alargados para a confirmação que de fato há uma resposta robusta ao exercício físico aeróbio, em termos de EPC´s circulantes.Skeletal muscle is an organ with an extraordinary dynamic, either physiological, biochemical, mechanical or even endocrinal terms, due to its anatomical and physiological mobility architecture and efficient performance. When undergoing aerobic exercise, the fibers, due to its plasticity, may suffer a modulation towards increasing fiber type I. To support this process, which involves necessarily the increase of the consumption of oxygen and nutrients there is a net effective circulation with the underlying mechanisms of vasculogenesis and angiogenesis. The construction of a capillary network implies that signaling mechanisms are activated to develop a set of complex functionalities, still somewhat controversial. Thus, factors such as nitric oxide (NO), cytokines that induce activation of proteases, the Granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF), and the vascular endothelial growth factor (VEGF), among others are activated. They seem to have an important role in the production and mobilization of endothelial progenitor cells (EPC's) from the bone marrow into blood. These cells exert activity of vascular construction/rebuilding, considering the properties of undifferentiated cells, when there is a stimulus that calls them to mobilize. Thus, our aim was to investigate the influence of exercise on the number and differentiation of EPC’s and its correlation with the capillary density in soleus muscle. Male Wistar rats did a aerobic protocol training for 8 weeks. The control group was submitted to a mild exercise (during the same time protocol). In the 7th day after exercise blood was collected from the jugular vein (after general anesthesia). EPCs were determined on whole blood samples by flow cytometry using antibodies anti-CD45, -CD34, -CD133, -CD146 and -KDR. The histological analysis of soleus muscle included an ATPase staining and hematoxylin-eosin staining to count and measure the different fiber types. The VEGF rat serum levels were determined by an ELISA commercial kit. The results showed an increase of Capillaries: Fiber ratio in the soleus muscle of the trained group. Concerning EPC’s in total blood, we found for immature cells (CD34+ and CD133+) maintenance of the cell percentage after training. With regard to cells expressing markers of endothelial lineage differentiation, CD146+, they were significantly decreased in the exercise group. vii VEGF levels exhibited a tendency to increase in the exercise group. We cannot exclude that aerobic exercise while having increased revascularization in soleus muscle of trained rats didn’t mobilize various types of EPC's. Probably such EPC's increase occurred early and not in our period of blood collection. The CD146+ decrease may signify its implantation in the vascular endothelium. We may also be in the presence of other cell lineages of the circulating progenitor cells capable of vasculogenic/angiogenic effects. These are inconclusive data. More extensive studies are needed to confirm a robust answer to aerobic exercise in terms of circulating EPC's.

Área científica: Ciências Médicas e da Saúde