Skeletal muscles with antagonistic muscular actions: morphological, contractile and metabolic characteristics

The muscles can perform the same function in a specific segment (muscles of fast and slow contraction), and at the same time be antagonistic in relation to muscular action (flexors or extensors). The present research aimed to study the morphology, frequency and metabolism of fiber types and the contractile characteristics of extensor and flexors muscles of rabbit. We studied muscles anterior tibialis (AT), flexor digitorum supeficialis (FDS), extensor digitorum longus (EDL) and posterior tibialis (PT). The muscles were submitted to the techniques HE, NADH-TR and myofibrillar ATPase. In EDL and PT extensor muscles, the frequencies of red (SO + FOG) and white fibers (FG) were 68.77% and 31.23% versus 58.87% and 41.13%, respectively. In the AT and FDS flexor muscles, these frequencies were 75.14% and 24.86% versus 73.89% and 26.11%, respectively. In extensor muscles, the percentage of slow contraction fibers was 8.05% in EDL and 9.74% in PT, and in fast contraction, 91.95% in EDL and 90.26% in PT. In flexors, the slow contraction frequencies were 12.35% in AT and 8.17% in FDS, and in fast contraction, 87.65% and 91.83%, respectively. Skeletal muscles with antagonistic muscular actions (flexors and extensors) the morphological, contractile and metabolic characteristics are identical.

Myotoxic effects of mastoparan from Polybia paulista (Hymenoptera, Epiponini) wasp venom in mice skeletal muscle

In a previous study, we showed that the Polybia paulista wasp venom causes strong myonecrosis. This study was undertaken to characterize the myotoxic potency of mastoparan (Polybia-MPII) isolated from venom (0.25 mu g/mu l) and injected in the tibial anterior (TA) muscle (i.m.) of Balb/c mice. The time course of the changes was followed at muscle degenerative (3 and 24 h) and regenerative (3, 7, and 21 days) periods (n = 6) after injection and compared to matched controls by calculation of the percentage of cross-sectional area affected and determination of creatine kinase (CK) activity (n = 10). The results showed that although NIP was strongly myotoxic, its capacity for regeneration was maintained high. Since the extent of tissue damage was not correlated with the CK serum levels, which remained very low, we raised the hypothesis that the enzyme underwent denaturation by the peptide. Evidence suggested that MP induced the death of TA fibers by necrosis and apoptosis and had the sarcolemma as its primordial target. Given its amphiphilic polycationic nature and based on the vast spectrum of functions attributed to the peptide, we suggest that MP interaction with cell membrane impaired the phosphorylation of dystrophin essential for sarcolemma mechanical stability, and disturbed Ca2+ mobilization with obvious implications on sarcoplasmic reticulum and mitochondrial functioning. (c) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Inflammation and apoptosis induced by mastoparan Polybia-MPII on skeletal muscle

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Mastoparan effects in skeletal muscle damage: An ultrastructural view until now concealed

Animal venoms have been valuable sources for development of new drugs and important tools to understand cellular functioning in health and disease. The venom of Polybia paulista, a neotropical social wasp belonging to the subfamily Polistinae, has been sampled by headspace solid phase microextraction and analyzed by gas chromatography-mass spectrometry. Recent study has shown that mastoparan, a major basic peptide isolated from the venom, reproduces the myotoxic effect of the whole venom. In this study, Polybia-MPII mastoparan was synthesized and studies using transmission electron microscopy were carried out in mice tibial anterior muscle to identify the subcellular targets of its myotoxic action. The effects were followed at 3 and 24 h, 3, 7, and 21 days after mastoparan (0.25 mu g/mu L) intramuscular injection. The peptide caused disruption of the sarcolemma and collapse of myofibril arrangement in myofibers. As a consequence, fibers presented heteromorphic amorphous masses of agglutinated myofilaments very often intermingled with denuded sarcoplasmic areas sometimes only surrounded by a persistent basal lamina. To a lesser extent, a number of fibers apparently did not present sarcolemma rupture but instead appeared with multiple small vacuoles. The results showed that sarcolemma, sarcoplasmic reticulum (SR), and mitochondria were the main targets for mastoparan. In addition, a number of fibers showed apoptotic-like nuclei suggesting that the peptide causes death both by necrosis and apoptosis. This study presents a hitherto unexplored view of the effects of mastoparan in skeletal muscle and contributes to discuss how the known pharmacology of the peptide is reflected in the sarcolemma, SR, mitochondria, and nucleus of muscle fibers, apparently its subcellular targets.

Effects of swimming training on bone mass and the GH/IGF-1 axis in diabetic rats

The aim of this study was to examine the influence of moderate swimming training on the GH/IGF-1 growth axis and tibial mass in diabetic rats. Male Wistar rats were allocated to one of four groups: sedentary control (SC), trained control (TC), sedentary diabetic (SD) and trained diabetic (TD). Diabetes was induced with alloxan (35 mg/kg b.w.). The training program consisted of a 1 h swimming session/day with a load corresponding to 5% of the b.w., five days/week for six weeks. At the end of the training period, the rats were sacrificed and blood was collected for quantification of the serum glucose, insulin, GH, and IGF-1 concentrations. Samples of skeletal muscle were used to quantify the IGF-1 pepticle content. The tibias were collected to determine their total area, length and bone mineral content. The results were analyzed by ANOVA with P < 0.05 indicating significance. Diabetes decreased the serum levels of GH and IGF-1, as well as the tibial length, total area and bone mineral content in the SD group (P < 0.05). Physical training increased the serum IGF-1 level in the TC and TD groups when compared to the sedentary groups (SC and SD), and the tibial length, total area and bone mineral content were higher in the TD group than in the SD group (P < 0.05). Exercise did not alter the level of IGF-1 in gastrocnemius muscle in nondiabetic rats, but the muscle IGF-1 content was higher in the TD group than in the SD group. These results indicate that swimming training stimulates bone mass and the GH/IGF-1 axis in diabetic rats. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Análise qualitativa dos efeitos da sonoforese com Arnica montana sobre o processo inflamatório agudo do músculo esquelético de ratos

Este estudo visou verificar o efeito da sonoforese com Arnica montana sobre a fase inflamatória aguda de uma lesão muscular. Para isso, 40 ratos Wistar machos, lesados cirurgicamente, foram divididos em 4 grupos: controle (C), 10 ratos lesados e não tratados; grupo ultra-som (US), 10 lesados, tratados com US; grupo ultra-som com arnica (US+A), 10 ratos lesados, tratados com sonoforese de gel de arnica; grupo arnica (A), 10 ratos lesados, tratados com massagem de gel de arnica. O tratamento dos três grupos foi iniciado 24h após a lesão, sendo aplicado uma vez ao dia durante 3 minutos, por três dias. Quatro dias após a lesão, os animais foram sacrificados e o terço médio do músculo tibial anterior lesado foi removido e tratado histologicamente. Os resultados da análise qualitativa mostram que, no grupo C, formou-se um intenso infiltrado de células inflamatórias no espaço intersticial e um processo de regeneração apenas iniciado. Nos grupos US e US+A foi detectado um avançado processo inflamatório, com tecido conjuntivo mais organizado e consistente. No grupo A foi detectada diminuição no número de células inflamatórias e uma desorganização em sua disposição, o que poderia levar a um atraso no processo de regeneração. Conclui-se que os grupos que receberam a aplicação do ultra-som e ultra-som com arnica apresentaram semelhante aceleração do processo inflamatório agudo, sugerindo ineficácia da sonoforese quando comparada à aplicação de apenas ultra-som.

Influence of ultrasound and physical activity on bone healing

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Efeito da velocidade de corrida em variáveis eletromiográficas e metabólicas

The aim of this study was to analyze the electromyographic signal of the rectus femuris (RF), vastus lateralis (VL), biceps femuris (BF), tibialis anterior (TA), and gastrocnemius lateralis (GL) muscles of seven male volunteers, during different running velocities; and determine and compare the EMG(FT) (electromyographic fatigue threshold), LT (lactate threshold) and AT (anaerobic threshold). The running protocol started with a velocity of 10 km.h(-1) and each three minutes elapsed occurred an increments of 1 km.h(-1) until the exhaustion, with an 30 second interval between each velocity increment to collect 25 mu l of blood. The increase of RMS values was verified in the RF in the velocities of 12 km.h(-1) to 14 km.h(-1). The EMG(FT) showed similarity between the muscles and in the indexes were found the following significant differences: AT > LT; EMG(FT) RF and EMG(FT) VL < AT and EMG(FT) VL and EMG(FT) BF > LT. These data confirmed the viability of using the EMGFT as a possible indicator to analyze the muscle fatigue.

Características cinemáticas, cinéticas e eletromiográficas do andar de adultos jovens com e sem suporte parcial de peso corporal

OBJETIVO: O objetivo deste estudo foi analisar as características cinemáticas, cinéticas e eletromiográficas do andar de adultos jovens em piso fixo sem colete e com suporte parcial de peso (SPP) de 0, 10, 20 e 30% do peso corporal. MÉTODO: Oito jovens com idade média de 22,2 anos foram filmados andando sobre uma passarela que continha uma plataforma de força na região central para registro das componentes da força de reação do solo. Marcadores refletivos foram posicionados nos principais pontos anatômicos dos membros inferiores para registro dos dados cinemáticos, e eletrodos de superfície foram afixados nos músculos tibial anterior e gastrocnêmio medial para registro da atividade elétrica muscular. RESULTADOS: Diferenças significantes entre as cinco condições experimentais foram constatadas nas variáveis espaço-temporal, nos ângulos máximos e mínimos da coxa, joelho e tornozelo e nas amplitudes das componentes horizontal ântero-posterior e vertical da força de reação do solo. de forma geral, as maiores mudanças ocorreram na condição de SPP de 30% do peso corporal. CONCLUSÃO: É importante considerar as compensações que ocorrem no padrão do andar com SPP no planejamento das intervenções terapêuticas. Ainda, para melhor definir a utilização dos sistemas de suspensão de peso na reabilitação, estudos futuros precisam ser realizados para verificar o comportamento do andar em populações com alteração de movimento em piso fixo.

Use of vitamin D to reduce lameness in broilers reared in harsh environments

In tropical poultry-producing countries, poultry houses usually have little environmental control. This study investigated the effect of dietary vitamin D on the incidence of leg abnormalities of a fast-growing broiler strain reared under harsh conditions. In this study, 300 one-day-old male broilers were distributed in two treatments with three replicates of 50 birds each. One group was fed a placebo and the other group was fed 25-hydroxycholecalciferol (25-OH-D3) in a soluble form. The environmental variables were weekly recorded during until birds were 49 days old. Birds were weekly gait scored, and their walking speed and vertical force while walking were assessed. Post-mortem examination was performed and skeletal lesions were assessed. Control birds presented more leg problems than those that ingested 25-OH-D3. These results suggest that dietary vitamin D is effective in decreasing the severity of lameness by reducing tibial dyschondroplasia and other leg abnormalities.

A influência do ultrassom e do treinamento físico sobre os triglicérides séricos e intramusculares em ratos diabéticos experimentais

O ultrassom terapêutico é visto hoje como um dos recursos mais utilizados na prática da medicina clínica e o exercício físico é consolidado como uma terapêutica eficaz e eficiente em diversos casos, porém ainda pouco investigados em conjunto; por isso, o presente trabalho tem como objetivo analisar a influência do ultrassom e do exercício físico sobre as concentrações de triglicérides sérico e intramusculares (IMTG) em ratos diabéticos experimentais. Foram utilizados ratos Wistar adultos divididos em oitos grupos: Diabéticos Sedentários (DS), Diabéticos Treinados (DT), Diabéticos Sedentários e Ultrassom (DSUs), Diabéticos Treinados e Ultrassom (DTUs), Controle Sedentário (CS), Controle Treinado (CT), Controle Sedentário e Ultrassom (CSUs), Controle Treinado e Ultrassom (CTUs). O protocolo de treinamento constituía de natação cinco dias por semana, 30 minutos, por dia com uma carga máxima equivalente a 8% da massa corporal, durante três semanas. A terapia ultrassônica foi realizada cinco dias por semana, durante duas semanas, com intensidade de 0,2W/cm² e frequência de 1,0MHz. Não houve diferenças significativas nos triglicerídeos séricos e nos músculo Tibial Anterior e Gastrocnêmio. Para o músculo Sóleo as concentrações dos grupos diabéticos foram menores comparados com as dos grupos controles e também entre os grupos DT e DTUs comparado com DS e DSUS, sendo que treinados apresentaram as menores concentrações. O ultrassom pulsado na intensidade proposta não influenciou as concentrações séricas de triglicerídeos nem de IMTG. Porém o exercício físico foi eficaz em reduzir IMTG no músculo Sóleo.

Correção e prevenção da deformidade em flexão da articulação antebraquiocárpica em cães, decorrente do alongamento do antebraço pelo método de Ilizarov

O objetivo do estudo foi comparar os resultados dos tratamentos cirúrgico e preventivo da deformidade em flexão da articulação antebraquiocárpica, decorrentes do alongamento simultâneo do rádio e ulna pelo método de Ilizarov. Foram utilizados 12 cães, sem raça definida, adultos, com peso entre 19 e 28kg, divididos em quatro grupos segundo os tratamentos: A - alongamento ósseo, B - alongamento ósseo e posterior alongamento tendíneo, C - alongamento ósseo e estabilização da articulação antebraquiocárpica, D - sem alongamento. O fixador básico empregado em todos os grupos foi composto por dois anéis e quatro hastes telescópicas, porém no grupo C foi incluído um semi-anel distal fixando a articulação antebraquiocárpica. Os animais dos grupos A, B e C foram submetidos a 28 dias de alongamento, 60 dias de fase neutra com fixador e 45 dias sem o fixador. Os cães do grupo D, considerados como controle, foram submetidos à fixação e osteotomia e não foram alongados. Mesmo com o emprego de exercícios passivos alternados com esparadrapo estendendo-se dos coxins à porção cranial do anel, os animais dos grupos A e B desenvolveram, durante o período de distração, gradual e progressiva contratura em flexão da articulação antebraquiocárpica, que persistiu mesmo após a remoção do fixador. Nos cães do grupo B, ao término do período sem fixador, efetuaram-se alongamento dos tendões flexores, secção dos tecidos periarticulares e capsulotomia. Eles foram observados por mais 45 dias. O tratamento cirúrgico, tecnicamente difícil de ser feito, permitiu a correção da contratura. No grupo C, o tratamento preventivo com o semi-anel distal evitou a contratura, mas durante a fase de alongamento houve tendência à flexão dos dígitos. Os cães do grupo D não desenvolveram contratura. Foi possível concluir que medidas preventivas, como o emprego do semi-anel nos metacarpianos, são importantes para evitar o desenvolvimento de contratura durante o alongamento do antebraço em cães.

Uso do transporte ósseo no tratamento de perda óssea segmentar extensa da tíbia: estudo experimental em cães

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Determinação da idade fetal por meio da técnica ultra-sonográfica de fetometria e de morfologia fetal em cabras

Utilizaram-se 13 cabras gestantes da raça Saanen, para estudo das características da gestação a partir do 60º dia, segundo as técnicas de fetometria e avaliação morfológica fetal, utilizando-se ultra-sonografia em modo-B. Analisaram-se: diâmetro orbital (DO), diâmetro interorbital (DIO), diâmetro biorbital (DBO), diâmetro biparietal (DBP), comprimento do fêmur (CF), comprimento da tíbia (CT), comprimento do rádio (CR), diâmetro do tórax (DT), diâmetro abdominal transversal (DAT), diâmetro abdominal anteroposterior (DAP), diâmetro occípito-frontal (DOF), diâmetro transversal renal (RIMT), diâmetro longitudinal renal (RIML), comprimento da escápula (ESC), comprimento do metacarpo (MEC), medida da pelve (COX) e comprimento do úmero (CU). As médias dos valores achados foram correlacionadas com a idade fetal. As equações de regressão inversa foram criadas para cada parâmetro, sendo que DBP (R²=0,93), CF (R²=0,95), CU (R²=0,96), do (R²= 0,84) e DAT (R²= 0,91) foram as variáveis de melhor correlação estatística, cuja equação pode ser representada pela fórmula: idade fetal = 34,5 + 4,8DBP + 9,9 CF - 7,5 CU - 2,3 do + 6,1 DAT.

Influência do cetoprofeno na consolidação óssea de ulnas osteotomizadas de coelhos: estudo qualitativo e quantitativo através de programas computacionais

OBJETIVO: Acompanhar o processo de consolidação óssea de ulnas osteotomizadas de coelhos tratados com cetoprofeno, por meio de programas computacionais. MÉTODOS: Os coelhos foram submetidos a osteotomia da ulna e divididos em dois grupos. No grupo A (n=10) os animais foram tratados com cetoprofeno (2mg.kg-1) durante cinco dias. O grupo B (n=5) serviu como controle. Os animais foram radiografados um dia após a operação e a cada 7 dias até perfazer 28 dias. No ato da tomada radiográfica, junto à região a ser estudada, foram colocadas uma escada e uma cunha de alumínio que serviram como referencial de densidade óptica. As imagens radiográficas foram digitalizadas através de um scanner. O programa ODR forneceu imagens tridimensionais e coloridas. Outro programa, CROMOX, avaliou a densidade mineral óssea da região da ostetotomia. RESULTADOS: As imagens fornecidas pelo ODR proporcionaram melhor visualização da lesão e do processo de consolidação óssea. O programa CROMOX forneceu uma análise quantitativa ao calcular a densidade mineral do calo ósseo formado ao longo dos 28 dias de observação. Não houve diferença estatisticamente significante entre os valores de densidade mineral óssea das ulnas osteotomizadas dos coelhos tratados com cetoprofeno e do grupo controle, nas radiografias realizadas ao longo de 28 dias de pós-operatório. CONCLUSÃO: O cetoprofeno não interferiu no processo de formação do calo ósseo de ulnas osteotomizadas de coelhos.