Mitochondrial plasticity in pathophysiological conditions

Both skeletal and cardiac muscles daily burn tremendous amounts of ATP to meet the energy requirements for contraction. So, it is not surprising that the maintenance of mitochondrial morphology, number, distribution and functionality in striated muscle are important for muscle homeostasis. In these tissues mitochondria present the added dimension of two populations, the intermyofibrillar (IMF) and the subsarcolemmal (SS) mitochondria, being IMF the most abundant one. In the present thesis, the molecular mechanisms harboured in mitochondria of striated muscles were studied using animal models, to better comprehend the role of mitochondrial plasticity in several pathophysiological conditions such as aging, diabetes mellitus and bladder cancer. The comparative analysis of IMF and SS populations isolated from heart evidenced a higher respiratory chain activity of mitochondria interspersed in the contractile apparatus. The higher susceptible of SS respiratory chain complexes subunits to carbonylation, but not to nitration, seems to justify the lower respiratory chain activity observed in this mitochondrial population. Our results showed that in heart from aged mice there is an accumulation of dysfunctional mitochondria. The age-related decrease of oxidative phosphorylation activity seems to be justified, at least partially, by the increased proneness of mitochondrial proteins as OXPHOS subunits and MnSOD to oxidative modifications. Moreover, a sedentary lifestyle seems to worsen the functional consequences of aging in heart by increasing mitochondrial proteins susceptibility to nitration. In skeletal muscle from rats with type 1 diabetes mellitus induced by streptozotocin administration, we verified the accumulation of dysfunctional mitochondria due, at least in part, to the impairment of PQC system. Indeed, the decreased activity of AAA proteases was accompanied by the accumulation of oxidatively modified mitochondrial proteins with impact in respiratory chain activity. The diminishing of mitochondria activity also underlies cancer-induced muscle wasting. Indeed, using a rat model of chemically induced urothelial carcinoma we verified that the loss of gastrocnemius mass was related to mitochondrial dysfunction due to, at least partially, the down-regulation of PQC system involving the mitochondrial proteases paraplegin and Lon. PQC impairment resulted in the accumulation of oxidatively modified mitochondrial proteins. In overall, regardless the pathophysiological stimuli that promote mitochondrial alterations, there are similarities in the pattern of disease-related mitochondrial plasticity. The diminished capacity for ATP production in striated muscle seems to be due to increased oxidative damage of mitochondrial proteins, namely subunits of respiratory chain complexes, metabolic proteins and MnSOD. Our data highlighted, for the first time, the impact of mitochondrial PQC system impairment in the accumulation of oxidized proteins, exacerbating the dysfunction of this organelle in striated muscle in several pathophysiological conditions.

Efeito da ligadura de reposicionamento do perónio em basquetebolistas adultos com instabilidade crónica da tibiotársica

Introdução: A instabilidade crónica da tibiotársica apresenta uma elevada incidência e prevalência nos basquetebolistas, pelo que é fundamental aprofundar as estratégias existentes para a redução das limitações funcionais e mecânicas decorrentes desta condição. Objetivo: comparar o efeito da ligadura de reposicionamento do perónio segundo Mulligan com o de uma ligadura placebo imediatamente após a sua aplicação e após o teste de corrida (Yo-Yo IRT). Metodologia: Estudo cruzado de amostras emparelhadas. Participantes: 16 basquetebolistas adultos (10 homens, 6 mulheres) com instabilidade crónica da tibiotársica com idade média de 21,50 ± 2,76 anos. Procedimentos de avaliação e intervenção: Avaliação do controlo postural estático (teste de apoio unipodal com os olhos fechados numa plataforma de forças durante 15 segundos), performance funcional (hop test em 8 e hop test lateral) e controlo neuromuscular (tempo de latência do músculo longo peronial durante o movimento de inversão repentina) em duas sessões: Mulligan e Placebo. Resultados: Em ambos Hop tests não houve um efeito significativo para o fator ligadura (p>0,17) mas houve para o fator tempo (p<0,03). No tempo de latência do músculo longo peronial, houve um efeito significativo para o fator tempo (p=0,042) e interação significativa entre os dois fatores (p=0,028). Em relação ao controlo postural, nas variáveis de deslocamento do CoP em x e y, área de deslocamento do CoP, velocidade de deslocamento do CoP, e comprimento total do CoP não houve nenhum efeito significativo (p≥0,10). Conclusão: Não há diferenças no controlo postural estático nem na performance funcional de basquetebolistas com instabilidade crónica da tibiotársica entre a ligadura de reposicionamento do perónio de Mulligan e uma ligadura placebo. Contudo, a ligadura de Mulligan parece reduzir o tempo de latência do longo peronial após a corrida quando comparada com uma ligadura placebo.

Comparação da estabilidade postural entre jogadores de futsal com e sem história de entorse da tibiotársica

Introdução: A entorse da tibiotársica pode causar insuficiências no complexo articular do tornozelo, contudo o impacto de uma entorse prévia na estabilidade postural ainda é controverso. Objetivo: Comparar a estabilidade postural entre jogadores de futsal com e sem história de entorse da tibiotársica. Métodos: Foram recrutadas aleatoriamente 7 equipas seniores, amadoras, de futsal da região centro, Portugal, que participavam no campeonato distrital de Aveiro ou Coimbra na época 2013/14. Dos 83 jogadores que aceitaram participar no estudo, 12 tinham critérios para serem incluídos no grupo com entorse (GCE). Dos restantes, foram selecionados aleatoriamente 12 atletas para o grupo sem história de entorse (GSE). A estabilidade postural foi avaliada com os participantes em apoio unipodal, durante 30s, com os olhos abertos, usando uma plataforma de forças. Resultados: Não se observaram diferenças entre os grupos na idade (GSE, 25,8 ± 3,1 vs. GCE, 27,1 ± 4,3 anos, p>0,05), peso e altura. Relativamente à estabilidade postural apenas se observaram diferenças significavas entre grupos no deslocamento antero-posterior, sendo que o GCE apresentou um deslocamento superior ao GSE (4,72 ± 1,41 vs. 3,54 ± 0,23 cm, p<0,05). Não se registaram diferenças significativas no deslocamento medio-lateral, comprimento total, velocidade do deslocamento e área do centro de pressão. Conclusão: Neste estudo, os jogadores de futsal com história de entorse da tibiotársica apresentaram menor estabilidade postural, que se manifestou num maior deslocamento antero-posterior do centro de pressão.

Neuromuscular adaptations in football athletes with prior history of hamstring strain injury

Background: Hamstring strain injuries (HSI) are one of the most common injuries in a wide variety of running-sports, resulting in a considerable loss of competition and training time. One of the most problematic consequences regarding HSI is the recurrence rate and its non-decrease over the past decades, despite increasing evidence. Recent studies also found several maladaptations post-HSI probably due to neuromuscular inhibition and it has been proposed that these adaptations post-injury may contribute as risk factors for the injury-reinjury cycle and high recurrence rates. Furthermore it has been recently proposed not to disregard the inter-relationship between these adaptations and risk-factors post-injury in order to better understand the mechanisms of this complex injury. Objective: To determine, analyze and correlate neuromuscular adaptations in amateur football players with prior history of HSI per comparison to uninjured athletes in similar conditions. Methodology: Every participant was subjected to isokinetic concentric (60 and 240deg.sec) and eccentric (30 and 120deg.sec¯¹) testing, and peak torque, angle of peak torque and hamstrings to quadriceps (H:Q) conventional ratios were measured, myoelectrical activity of Bicep Femoris (BF) and Medial Hamstrings (MH) were also measured during isokinetic eccentric testing at both velocities and muscle activation percentages were calculated at 30, 50 and 100ms after onset of contraction. Furthermore active and passive knee extension, knee joint position sense (JPS) test, triple-hop distance (THD) test and core stability (flexors and extensors endurance, right and left side bridge test) were used and correlated. Results: Seventeen players have participated in this study: 10 athletes with prior history of HSI, composing the Hamstring injury group (HG) and 7 athletes without prior severe injuries as control group (CG). We found statistical significant differences between HG injured and uninjured sides in the BF myoelectrical activity at almost all times in both velocities and between HG injured and CG non-dominant sides at 100ms in eccentric 120deg.sec¯¹ velocity (p<.05). We found no differences in MH activity. Regarding proprioception we found differences between the HG injured and uninjured sides (p=.027). We found no differences in the rest of used tests. However, significant correlation between myoelectrical activation at 100ms in 120deg.sec¯¹ testing and JPS with initial position at 90º (r-.372; p=0.031) was found, as well as between isokinetic H:Q ratio at 240deg.sec and THD score (r=-.345; p=.045). Conclusion: We found significant differences that support previous research regarding neuromuscular adaptations and BF inhibition post-HSI. Moreover, to our knowledge, this was the first study that found correlation between these adaptations, and may open a door to new perspectives and future studies.

A acupunctura como forma de controlo da ansiedade na performance e de resolução de patologias músculo-esqueléticas em músicos

As patologias músculo-esqueléticas apresentam um interesse particular nos tempos atuais, visto terem origem em atividades viciosas, nos movimentos repetitivos, no sedentarismo e na hipertonia muscular relacionada com o stresse no contexto profissional ou pessoal, que é tão comum nos músicos. Por outro lado, a performance musical requer alto nível de habilidade em diversos parâmetros, como coordenação motora, atenção e memória o que a torna numa atividade particularmente suscetível não só às patologias músculo-esqueléticas como também à ansiedade. É aqui que se introduz a acupunctura. É cada vez mais recorrente a procura das terapias complementares e/ou alternativas por parte dos músicos, em contraposição aos métodos utilizados pela medicina convencional. Dos diversos métodos da Medicina Tradicional Chinesa, a acupunctura, encontra-se, talvez entre o mais procurado. A acupunctura pode ser definida como um técnica terapêutica que tem como método predominante a introdução de agulhas na periferia do corpo humano. O efeito das agulhas será o de provocar alterações no sistema energético do paciente que resultarão em mudanças benéficas que ocorrem a nível físico. O que me traz à discussão do tema, para além da problemática das patologias músculo-esqueléticas nos músicos é o crescente número de músicos com problemas de ansiedade e a contribuição desta medicina como alternativa de tratamento.