Resposta ao choque térmico e da razão HSPA1A extra/intracelular em leucócitos de indivíduos idosos e de meia idade submetidos a treinamento de força

Abstract

Justificativa: O processo de envelhecimento está associado com o aumento demasiado na produção das espécies reativas de oxigênio (EROS). Dentre as estratégias que as células desenvolveram ao longo da evolução para combater o estresse celular, destacam-se as proteínas de choque térmico (HSP). Em especial, a HSPA1A (HSP72) é importante para recuperação de proteínas danificadas, impedindo a agregação das mesmas no citoplasma. O processo de envelhecimento parece estar associado a um declínio nos níveis das HSPs, resultando na perda do controle da proteostase, atrofia muscular, resistência à insulina e incapacidade de reparo após dano. Já é demonstrado na literatura que o exercício físico aumenta a expressão de HSPA1A, o que, possivelmente, exerce função protetora durante o envelhecimento e reduz a inflamação sistêmica clássica encontrada em idosos. Mais recentemente, tem se verificado que HSPA1A pode ser encontrada tanto dentro quanto fora das células, apresentando funções diferentes. Intracelularmente (iHSP70), apresenta função protetora, anti-inflamatória e anti-apoptótica, enquanto que no meio extracelular (eHSP70) apresenta um importante papel imunológico, com função pró-inflamatória e pró-apoptótica. Objetivos: A presente dissertação esta dividida em três partes distintas, denominados como estudos 1, 2 e 3. No primeiro estudo, o objetivo foi comparar a resposta ao choque térmico (leucócitos expostos a temperatura elevada – 42º C por 2 horas) em diferentes populações: indivíduos de meia-idade, idosos e idosos com diabetes do tipo 2. No segundo estudo, o objetivo foi verificar a influência de um protocolo de treinamento de força na relação da HSPA1A extra e intracelular em leucócitos, do dano oxidativo, das adaptações neuromusculares e morfológicas, em indivíduos de meia-idade Finalmente, no último estudo, serão mostrados dados preliminares da resposta de indivíduos idosos ao mesmo protocolo e parâmetros do estudo dois. Metodologia: No primeiro estudo os voluntários foram divididos em três grupos: Meia Idade (49,36±3,61 anos), Idosos (63,57±3,25 anos) e Idosos Diabéticos (68,9± 7,8 anos; HbA1c 7±0,67 %). Foram realizadas coletas de sangue para posterior indução ao choque térmico e avaliação da eHSP70. Nos estudos dois e três, indivíduos de meia-idade (40-59 anos) e idosos (60-75 anos), respectivamente, foram randomicamente alocados nos grupos Controle ou Treinado. O treinamento durou doze semanas com frequência de três vezes por semana. Cada sessão de treinamento incluía nove exercícios de força tanto para membros inferiores quanto superiores e três exercícios funcionais (subir um lance de escadas, sentar e levantar e subir e descer de uma caixa). Antes e após esse período foram realizadas coletas de sangue para posterior análise da HSPA1A extracelular e intracelular em leucócitos, avaliação de peroxidação lipídica (TBARS), atividade antioxidante (SOD e CAT), nitritos e do perfil lipídico. Foram realizadas avaliações de composição corporal, força e teste de consumo máximo de oxigênio Resultados: A resposta ao choque térmico (avaliada pela capacidade das células em exportar eHSP70 quando submetidas a uma temperatura elevada) parece ser igual entre indivíduos de meia-idade e idosos saudáveis. Curiosamente, em indivíduos idosos e com diabetes, esta resposta parece estar bloqueada, indicando que a resistência à insulina e o diabetes tem um papel dominante na capacidade da resposta ao estresse. Quando indivíduos de meia-idade (estudo 2) foram submetidos ao treinamento de força, os mesmos responderam com ganhos de força, melhora da capacidade funcional e aumentos na massa muscular. No entanto, a resposta ao choque térmico (eHSP70 e iHSP70) não foi modificada pelo treinamento, possivelmente pelo fato de que esta se encontrava normal. Os dados preliminares do estudo 3 mostram que, em idosos saudáveis, ocorreram ganhos de força, melhora da capacidade funcional, redução do tecido adiposo visceral (VAT) e melhora da resposta ao choque térmico após o treinamento, no entanto, considerando o baixo n amostral, essa resposta ainda deve ser confirmada em estudos posteriores Conclusão: A ausência de resposta ao choque térmico em Diabéticos está relacionada com resistência à insulina e inflamação, de modo que o treinamento de força parece ser uma alternativa eficaz para contornar esse quadro. Em relação ao efeito do treinamento, em sujeitos de Meia Idade, ele mostra-se eficaz para reduzir as chances de sarcopenia e dinapenia e possíveis doenças relacionadas ao processo do envelhecimento. Os dados preliminares em idosos saudáveis demonstram que, além de diminuir as chances de sarcopenia e dinapenia, o treinamento parece eficaz para reduzir inflamação sistêmica, visto que houve redução do VAT e aumento da resposta ao choque pós-treinamento. Este projeto é financiado pelo CNPq, Edital Universal (Processo nº 482398/2013-2).

Introduction: The aging process is associated with increase in the production of reactive oxygen species (ROS). Among the strategies that the cells developed during the evolution to counteract the cellular stress, we highlight the heat shock proteins (HSP). In particular, HSPA1A (HSP72) is important for the recovery of damaged proteins, preventing them from aggregating into the cytoplasm. The aging process appears to be associated with a decline in HSP levels, resulting in loss of proteostasis control, muscle atrophy, insulin resistance, and inability to repair after damage. It has been demonstrated in the literature that exercise increases the expression of HSPA1A, which possibly exerts protective function during aging and reduces the classical systemic inflammation found in the elderly. More recently, it has been found that HSPA1A can be found both inside and outside the cells, exhibiting different functions. Intracellularly (iHSP70), it has a protective, anti-inflammatory and anti-apoptotic function, whereas in the extracellular environment (eHSP70) it has an important immunological role, with pro-inflammatory and pro-apoptotic function. Objectives: This dissertation is divided into three distinct parts, called studies 1, 2 and 3. In the first study, the objective was to compare the response to heat shock (leukocytes exposed to high temperature - 42º C for 2 hours) in different populations: middle-aged, elderly and elderly individuals with type 2 diabetes. In the second study, the objective was to verify the influence of a resistance training protocol on the relationship of extra and intracellular HSPA1A in leukocytes, oxidative damage, neuromuscular and morphological adaptations in middle-aged individuals. Finally, in the last study, preliminary data from the response of elderly subjects to the same protocol and parameters of study two will be shown Methods: In the first study the volunteers were divided into three groups: Middle Age (49.36 ± 3.61 years), Elderly (63.57 ± 3.25 years) and Diabetic Elderly (68.9 ± 7.8 years; HbA1c 7 ± 0.67%). Blood samples were collected for further induction of heat shock and evaluation of eHSP70. In studies two and three, individuals of middle age (40-59 years) and elderly (60-75 years), respectively, were randomly assigned to the Control or Trained groups. The training lasted twelve weeks three times a week. Each training session included nine strength exercises for both lower and upper limbs and three functional exercises (climbing a flight of stairs, sitting and getting up and going up and down a box). Blood samples were collected for analysis of extracellular and intracellular HSPA1A in leukocytes, lipid peroxidation (TBARS), antioxidant activity (SOD and CAT), nitrite and lipid profile. Body composition, strength and maximal oxygen consumption tests were performed. Results: The response to heat shock (assessed by the ability of cells to export eHSP70 when submit to elevated temperature) appears to be equal between middle-aged and healthy elderly individuals. Interestingly, in elderly individuals with diabetes, this response appears to be blocked, indicating that insulin resistance and diabetes play a dominant role in the ability to respond to stress. When middle-aged individuals (study 2) underwent strength training, they responded with strength gains, improved functional capacity, and increases in muscle mass. However, the response to heat shock (eHSP70 and iHSP70) was not modified by training, possibly because the response was normal. Preliminary data from study 3 show that, in healthy elderly, strength gains, functional capacity improvement, visceral adipose tissue (VAT) reduction and improved heat shock response after training occurred, however, considering the low n sample , this response has yet to be confirmed in later studies. Conclusion: The lack of response to heat shock in diabetics is related to insulin resistance and inflammation, so resistance training seems to be an effective alternative to circumvent this condition. Regarding the training effect, in middleaged subjects, it is effective in reducing the chances of sarcopenia and dynapenia and possible diseases related to the aging process. Preliminary data in healthy older adults demonstrate that, in addition to decreasing the chances of sarcopenia and dynapenia, training seems effective in reducing systemic inflammation, since there was a reduction in VAT and increased post-training shock response. This project is funded by the CNPq, Edital Universal (Process nº 482398/2013-2).