Influência da crioterapia no tendão quadricipital na força máxima, na sensação de força produzida e na funcionalidade do membro inferior

Enquadramento: A aplicação de crioterapia utiliza-se como coadjuvante na reeducação neuromuscular e tem como objetivo atingir o mais rápido possível a capacidade funcional, devido aos seus efeitos analgésicos e anti- inflamatórios, contudo, o seu efeito negativo ao nível da propriocepção tem vindo a ser questionado. Objetivo: Verificar se a aplicação de crioterapia no tendão quadricipital tem influência na força máxima, na sensação de força produzida e na funcionalidade do membro inferior. Metodologia: Tratou-se de um estudo experimental, do tipo laboratorial e com um desenho cruzado. Quarenta sujeitos foram distribuídos inicialmente e de forma aleatória em um grupo experimental e um grupo controlo, sendo que, após uma semana os elementos que pertenceram ao grupo experimental passaram para grupo controlo e vice-versa. O grupo experimental foi submetido a um programa com gelo dinâmico durante 10 minutos, avaliando-se a força máxima, sensação de força produzida e funcionalidade do membro, enquanto grupo controlo esteve em repouso o mesmo período de tempo. Resultados: Verificaram-se que não houve diferenças estatisticamente significativas relativas a todas variáveis estudadas (p>0,05). Conclusão: O uso da crioterapia na região mio-tendinosa do quadrícipete não provoca défices significativos ao nível das respostas sensório-motoras do joelho, e que à luz destes resultados, esta pode ser utilizada antes da realização de outras técnicas terapêuticas, sem qualquer risco adicional a nível motor.

Efeitos imediatos da mobilização com movimento na dor, Amplitude de movimento e actividade electromiográfica dos músculos da cintura escapular em indivíduos com síndrome do conflito subacromial

Introdução: A síndrome do conflito subacromial (SCSA) é a causa mais frequente de dor no ombro. Alterações na cinemática escapuloumeral e na activação dos músculos escapulares têm sido identificadas em pessoas com SCSA. A mobilização com movimento (MWM) é uma técnica de terapia manual, desenvolvida por Mulligan, que visa normalizar a cinemática articular. Objectivos: Determinar os efeitos imediatos da MWM na dor, na amplitude de movimento (ADM) de abdução no plano da escápula (APE), e na amplitude do sinal electromiográfico (EMG) do trapézio e grande dentado (GD), em pessoas com SCSA. Métodos: Foram incluídas no estudo 24 pessoas com SCSA, divididas de forma aleatória em 2 grupos de 12, MWM e Placebo. As medidas de resultados avaliadas foram: a dor nos testes de Neer e Hawkins-Kennedy; o limiar de dor à pressão; a ADM de APE até ao início da dor; e a percentagem da contracção isométrica voluntária máxima dos músculos trapézio (superior, médio e inferior) e GD. Resultados: A aplicação da MWM resultou numa significativa diferença, com redução da dor, no teste de Hawkins-Kennedy (p=0,028), num aumento do limiar de dor à pressão (p=0,002) e da ADM de APE até ao início da dor (p=0,010), e numa diminuição da actividade EMG do trapézio superior (TS), na fase concêntrica, abaixo dos 90˚ (p=0,028), comparativamente ao grupo Placebo. Foi, ainda, identificada uma diminuição estatisticamente significativa da actividade EMG do TS, nas restantes fases do movimento (p<0,05), um aumento do limiar de dor à pressão (p<0,001) e da ADM até ao início da dor (p=0,006) entre, antes e após a intervenção com MWM. Conclusão: A MWM poderá ser uma técnica efectiva em indivíduos com SCSA, pelos seus efeitos na redução de dor, aumento de ADM até ao início da dor e diminuição da actividade EMG do TS.

Development of TNBS-induced colitis: animal model to test new pharmacological approaches

IBD is a gastro-intestinal disorder marked with chronic inflammation of intestinal epithelium, damaging mucosal tissue and manifests into several intestinal and extra-intestinal symptoms. Currently used medical therapy is able to induce and maintain the patient in remission, however no modifies or reverses the underlying pathogenic mechanism. The research of other medical approaches is crucial to the treatment of IBD and, for this, it´s important to use animal models to mimic the characteristics of disease in real life. The aim of the study is to develop an animal model of TNBS-induced colitis to test new pharmacological approaches. TNBS was instilled intracolonic single dose as described by Morris et al. It was administered 2,5% TNBS in 50% ethanol through a catheter carefully inserted into the colon. Mice were kept in a Tredelenburg position to avoid reflux. On day 4 and 7, the animals were sacrificed by cervical dislocation. The induction was confirmed based on clinical symptoms/signs, ALP determination and histopathological analysis. At day 4, TNBS group presented a decreased body weight and an alteration of intestinal motility characterized by diarrhea, severe edema of the anus and moderate morbidity, while in the two control groups weren’t identified any alteration on the clinical symptoms/signs with an increase of the body weight. TNBS group presented the highest concentrations of ALP comparing with control groups. The histopathology analysis revealed severe necrosis of the mucosa with widespread necrosis of the intestinal glands. Severe hemorrhagic and purulent exsudates were observed in the submucosa, muscular and serosa. TNBS group presented clinical symptoms/signs and histopathological features compatible with a correct induction of UC. The peak of manifestations became maximal at day 4 after induction. This study allows concluding that it’s possible to develop a TNBS induced colitis 4 days after instillation.

A one-dimensional prescribed curvature equation modeling the corneal shape

We prove existence, uniqueness, and stability of solutions of the prescribed curvature problem (u'/root 1 + u'(2))' = au - b/root 1 + u'(2) in [0, 1], u'(0) = u(1) = 0, for any given a > 0 and b > 0. We also develop a linear monotone iterative scheme for approximating the solution. This equation has been proposed as a model of the corneal shape in the recent paper (Okrasinski and Plociniczak in Nonlinear Anal., Real World Appl. 13:1498-1505, 2012), where a simplified version obtained by partial linearization has been investigated.

Ventilação não invasiva com altas pressões pode ser mais eficaz do que com baixas pressões no tratamento da atelectasia pós-operatória de cirurgia cardíaca?

Mestrado em Fisioterapia

Insights into the mechanims underlyng the antiproliferative potential of a Co(II) coordination compound bearing 1,10-Phenanthroline-5,6-Dione: DNA and protein interaction studies

The very high antiproliferative activity of [Co(Cl)(H2O)(phendione)(2)][BF4] (phendione is 1,10-phenanthroline-5,6-dione) against three human tumor cell lines (half-maximal inhibitory concentration below 1 mu M) and its slight selectivity for the colorectal tumor cell line compared with healthy human fibroblasts led us to explore the mechanisms of action underlying this promising antitumor potential. As previously shown by our group, this complex induces cell cycle arrest in S phase and subsequent cell death by apoptosis and it also reduces the expression of proteins typically upregulated in tumors. In the present work, we demonstrate that [Co(Cl)(phendione)(2)(H2O)][BF4] (1) does not reduce the viability of nontumorigenic breast epithelial cells by more than 85 % at 1 mu M, (2) promotes the upregulation of proapoptotic Bax and cell-cycle-related p21, and (3) induces release of lactate dehydrogenase, which is partially reversed by ursodeoxycholic acid. DNA interaction studies were performed to uncover the genotoxicity of the complex and demonstrate that even though it displays K (b) (+/- A standard error of the mean) of (3.48 +/- A 0.03) x 10(5) M-1 and is able to produce double-strand breaks in a concentration-dependent manner, it does not exert any clastogenic effect ex vivo, ruling out DNA as a major cellular target for the complex. Steady-state and time-resolved fluorescence spectroscopy studies are indicative of a strong and specific interaction of the complex with human serum albumin, involving one binding site, at a distance of approximately 1.5 nm for the Trp214 indole side chain with log K (b) similar to 4.7, thus suggesting that this complex can be efficiently transported by albumin in the blood plasma.

A one-dimensional prescribed curvature equation modeling the corneal shape.

We prove existence, uniqueness, and stability of solutions of the prescribed curvature problem (u'/root 1 + u'(2))' = au - b/root 1 + u'(2) in [0, 1], u'(0) = u(1) = 0, for any given a > 0 and b > 0. We also develop a linear monotone iterative scheme for approximating the solution. This equation has been proposed as a model of the corneal shape in the recent paper (Okrasinski and Plociniczak in Nonlinear Anal., Real World Appl. 13:1498-1505, 2012), where a simplified version obtained by partial linearization has been investigated.

Travelling wave profiles in some models with nonlinear diffusion

We study some properties of the monotone solutions of the boundary value problem (p(u'))' - cu' + f(u) = 0, u(-infinity) = 0, u(+infinity) = 1, where f is a continuous function, positive in (0, 1) and taking the value zero at 0 and 1, and P may be an increasing homeomorphism of (0, 1) or (0, +infinity) onto [0, +infinity). This problem arises when we look for travelling waves for the reaction diffusion equation partial derivative u/partial derivative t = partial derivative/partial derivative x [p(partial derivative u/partial derivative x)] + f(u) with the parameter c representing the wave speed. A possible model for the nonlinear diffusion is the relativistic curvature operator p(nu)= nu/root 1-nu(2). The same ideas apply when P is given by the one- dimensional p- Laplacian P(v) = |v|(p-2)v. In this case, an advection term is also considered. We show that, as for the classical Fisher- Kolmogorov- Petrovski- Piskounov equations, there is an interval of admissible speeds c and we give characterisations of the critical speed c. We also present some examples of exact solutions. (C) 2014 Elsevier Inc. All rights reserved.

Complex Dynamics of defective interfering baculoviruses during serial passage in insect cells

Defective interfering (DI) viruses are thought to cause oscillations in virus levels, known as the ‘Von Magnus effect’. Interference by DI viruses has been proposed to underlie these dynamics, although experimental tests of this idea have not been forthcoming. For the baculoviruses, insect viruses commonly used for the expression of heterologous proteins in insect cells, the molecular mechanisms underlying DI generation have been investigated. However, the dynamics of baculovirus populations harboring DIs have not been studied in detail. In order to address this issue, we used quantitative real-time PCR to determine the levels of helper and DI viruses during 50 serial passages of Autographa californica multiple nucleopolyhedrovirus (AcMNPV) in Sf21 cells. Unexpectedly, the helper and DI viruses changed levels largely in phase, and oscillations were highly irregular, suggesting the presence of chaos. We therefore developed a simple mathematical model of baculovirus-DI dynamics. This theoretical model reproduced patterns qualitatively similar to the experimental data. Although we cannot exclude that experimental variation (noise) plays an important role in generating the observed patterns, the presence of chaos in the model dynamics was confirmed with the computation of the maximal Lyapunov exponent, and a Ruelle-Takens-Newhouse route to chaos was identified at decreasing production of DI viruses, using mutation as a control parameter. Our results contribute to a better understanding of the dynamics of DI baculoviruses, and suggest that changes in virus levels over passages may exhibit chaos.

Avaliação da dispneia e padrões ventílatórios num grupo de doentes com limitação crónica do débito aéreo candidatos a um programa de reabilitação

Revista Portuguesa de Pneumologia 1995; 1:p. 119-127.

Análise da capacidade vital e da máxima capacidade de insuflação: relação com a função bulbar nos doentes com Esclerose Lateral Amiotrófica

Introdução: A Esclerose Lateral Amiotrófica (ELA) é considerada uma das doenças neuromusculares (DNM) com características mais limitantes e fatais, sendo caracterizada por fraqueza muscular progressiva. Objectivo: Analisar a evolução da Capacidade Vital e da Máxima Capacidade Inspiratória em doentes com ELA e a sua relação causal com a função bulbar. Procedimentos: A partir de uma população alvo de 203 pacientes com ELA, foram incluídos no estudo aqueles que tinham entre 2 a 4 testes de função respiratória considerados válidos (CV <2000ml) perfazendo um total de 22 indivíduos. As medidas CV e MCI foram analisadas. Resultados: A CV diminuiu ao longo do tempo (media±desvio padrão no 1ºmomento de avaliação =1779,5±692,3; media±desvio padrão no 4ºmomento de avaliação =1108,6±475,7). O comportamento da MCI foi mais estável ao longo dos 4 momentos de avaliação. Avaliou-se a correlação entre as duas variáveis, destacando-se a relação existente entre as duas nos doentes bulbares (coeficiente = 1). Quando avaliada a diferença entre a CV e a MCI, verificamos que o nível de significância no grupo (n=22) aumentou ao longo do tempo. Ao comparamos esta diferença por subgrupos, registou-se uma diferença significativa apenas nos doentes bulbares (1ºmomento – p=0,008 e último momento de avaliação – p 0). Conclusão: Nos doentes com disfunção bulbar a CV diminui ao longo do tempo. A relação entre MCI e CV é um bom factor preditivo da evolução e prognóstico da doença e de diagnóstico do envolvimento da musculatura bulbar.

Fulminant hepatitis: a clinical review of 11 years

24 cases of fulminant hepatitis (FH) hospitalized in the Clínica de Doenças Infecciosas e Parasitárias do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo during the period from January 1976 to December 1986 were reviewed from their clinical, epidemiological and laboratorial aspects. 88% of the patients died; 20 patients (83%) presented hemorrhages and, of these, 19 died. Bacterial infections occurred in 14 patients (58%) all of whom died. Ascitis was noted in 3 cases; cerebral edema was present in 16 cases. Maximal ALT levels for each patient during hospitalization ranged widely from 81 to 4,460 UI/l. Thirteen patients presented high creatinine levels (54%). Prothrombin time activity ranged from 2.1% to 67%. Fever was present in 20 cases (83%). Encephalopathy occurred within the first 2 weeks of illness in 72% of the cases. In 7 cases other illnesses were present. The etiology could not be determined in 13 cases. In 3 cases it was due to yellow fever and 6 cases were caused by viruses other than yellow fever. In one case the cause was drug usage and in another case, possibly alcohol. The authors believe that the clinical definition of FH requires further discussion before it is established. In this study FH is a young person's disease. The mortality found was similar to that by other authors. Factors that contributed to death were: hemorrhages and bacterial infection. Factors that worsened the prognosis of hepatitis were: associated illnesses and surgical procedure. The levels of ALT during hospitalization did not correlate well with the severity of the hepatitis. The authors believe that yellow fever should be considered a cause of FH where the clinical picture meets the criteria for such, although its mechanisms of encephalopathy remain obscure. The clinical details of the 3 cases of yellow fever are presented.

Avaliação do débito máximo da tosse (peak cough flow) na doença pulmonar obstrutiva crónica

Resumo Objectivos: Avaliação da Tosse em doentes com Doença Pulmonar Obstrutiva Crónica (DPOC). Identificar e determinar a relação dos factores preditivos que contribuem para a deterioração da capacidade de tosse nestes indivíduos. Tipo de estudo: Estudo observacional descritivo de natureza transversal. Definição dos casos: Os critérios de diagnóstico da DPOC são o quadro clínico e o Gold standard para diagnóstico da DPOC – a espirometria. População-alvo: Todos os utentes com patologia primária de DPOC diagnosticada que se desloquem ao serviço de função respiratória do Hospital de Viseu, para realizar provas. Método de Amostragem: Foi utilizada uma amostra aleatória constituída por todos os indivíduos, que cumpriram os critérios de inclusão, conscientes e colaborantes, que aceitaram participar neste estudo. Dimensão da amostra: Uma amostra de 55 indivíduos que se deslocaram ao serviço de função respiratória, entre Janeiro e Junho de 2009, para realizar provas de função respiratória. Condução do estudo: Os utentes que aceitaram participar neste estudo foram sujeitos a um questionário de dados clínicos e realizaram 5 testes: índice de massa corporal (IMC), estudo funcional respiratório e gasometria arterial, avaliação da força dos músculos respiratórios (PImax e PEmax) e avaliação do débito máximo da tosse (Peak Cough Flow). Análise estatística: Foram obtidos dados caracterizadores da amostra em estudo, sendo posteriormente correlacionado o valor de débito máximo da tosse (Peak Cough Flow) com os resultados obtidos para as avaliações do IMC, estudo funcional respiratório, PImax e PEmax, gasometria, avaliação da capacidade de Tosse e número de internamentos no último ano por agudização da DPOC. Tendo sido encontrados os valores de correlação entre o Peak Cough Flow e os restantes parâmetros. Resultados: Após análise dos resultados, foram obtidos os valores de Peak Cough Flow para a população com DPOC e verificou-se valores diminuídos em comparação com os valores normais da população, tendo-se verificado maiores valores de PCF em indivíduos do sexo masculino, em comparação aos valores do sexo feminino. Foi analisada a relação entre o PCF e a idade, peso, altura e IMC, não tendo sido encontrada relação, dado que a tosse não apresenta uma variação segundo os valores antropométricos, tal como a relação com os valores espirométricos. Quanto aos parâmetros funcionais respiratórios foram analisadas as relações com o PCF. Verificou-se relações significativas entre o PCF e o FEV1, a FVC, o PEF, apresentando uma relação positiva, onde maiores valores destes parâmetros estão correlacionados com maiores picos de tosse. Quanto a RAW e RV, o PCF apresenta uma relação negativa, onde uma maior resistência da via aérea ou doentes mais hiperinsuflados leva a menores valores de PCF. Por outro lado não foi encontrada relação entre o PCF e a FRC e o TLC. Quanto à força dos músculos respiratórios, verificou-se relação significativa com o PImax e a PEmax em que a fraqueza ao nível dos músculos respiratórios contribuem para um menor valor de PCF. Relativamente aos valores da gasometria arterial, verificou-se relação entre o PCF e a PaO2 de forma positiva, em que doentes hipoxémicos apresentam menores valores de tosse, e a PaCO2, de forma negativa, em que os doentes hipercápnicos apresentam menores valores de PCF tendo sido verificada relação entre o PCF e o pH e sO2. Quanto à relação entre o número de internamentos por agudização da DPOC no último ano e o PCF verificou-se uma relação significativa, onde um menor valor de PCF contribui para uma maior taxa de internamento por agudização da DPOC. Conclusão: Este conjunto de conclusões corrobora a hipótese inicialmente formulada, de que o Peak Cough Flow se encontra diminuído nos indivíduos com Doença Pulmonar Obstrutiva Crónica onde a variação do PCF se encontra directamente relacionada com os parâmetros funcionais respiratórios, com a força dos músculos respiratórios e com os valores de gasometria arterial. ABSTRACT: Aims: Cough evaluation in Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) patients. Identify and determine the relation of the predictive factors that contribute to the cough capacity degradation in this type of patients. Type of study: Descriptive observational study of transversal nature. Case definition: The COPD diagnosis criteria are the clinical presentation and the gold standard to the COPD diagnosis- the Spirometry. Target Population: Every patients, with primary pathology of COPD diagnosed, who went to the respiratory function service of Viseu hospital to perform tests. Sampling Method: It was used a random sample constituted by all the, conscious and cooperating individuals, who complied with the inclusion criteria and who accepted to make part of this study. Sample size: A sample of 55 individuals that went to the respiratory function service between January and June 2009 to perform respiratory function tests. Study: The patients who accepted to make part of this study were submitted to a clinical data questionary and performed 5 tests: body mass index (BMI), respiratory functional study, arterial blood gas level, evaluation of respiratory muscles strength (maximal inspiratory pressure (MIP) and maximum expiratory pressure (MEP)), and Peak Cough Flow evaluation. Statistic Analysis: Were obtained characterizing data of the sample in study, and later correlated the value of the Peak Cough Flow with the results from the evaluation of the body mass index (BMI), the respiratory functional study the MIP and MEP, the arterial blood gas level and also with the ability to cough evaluation and the number of hospitalizations in the last year for COPD exacerbations. The values of correlation between the Peak Cough Flow and the other parameters were found. Results: After analyzing the results, were obtained the values of Peak Cough Flow for the population with COPD. There were decreased values compared with the population normal values, having been found higher values of PCF in males compared to female values. It was analyzed the relation between the PCF and the age, weight, height and BMI but no relation was found on account of the fact that the cough does not show a variation according to anthropometric parameters, such as the relation with spirometric values. As for the respiratory functional parameters were analyzed relations with the PCF. There were significant relations between the PCF and FEV1, the FVC, the PEF, presenting a positive relation, where higher values of these parameters are correlated with higher incidence of cough. Concerning the RAW and RV, the PCF has a negative relation, in which a higher airway resistance or in more hyperinflated patients, leads to lower values of PCF. On the other hand no correlation was found between the PCF and the FRC and TLC. Regarding the respiratory muscle strength, there was a significant relation with the MIP and MEP, in which the weakness at the level of respiratory muscles contribute to a lower value of PCF. For values of arterial blood gas level, there was no relation between the PCF and PaO2, in a positive way, in which patients with hypoxemia present lower values of cough, and PaCO2, in a negative way in which hypercapnic patients had lower values of PCF, having being founded a relation between the PCF and the pH and sO2. As for the relation between the number of hospitalizations for COPD exacerbation in the last year and the PCF was found a significant relation, in which a smaller value of PCF contributes to a higher rate of hospitalization for COPD exacerbation. Conclusion: This set of findings supports the hypothesis first formulated that Peak Cough Flow is decreased in individuals with Chronic Obstructive Pulmonary Disease, in which the variation of the PCF is directly related to the respiratory function parameters, the strength of respiratory muscles and the values of arterial blood gases.

Sensibilidade à insulina pós-prandial: mecanismos fisiológicos e de activação e fisiopatologia na obesidade

RESUMO A acção hipoglicemiante da insulina é máxima no estado pós-prandial e depende da substância hepática sensibilizadora da insulina (HISS). Esta dissertação visa o estudo do mecanismo de acção da insulina no estado pós-prandial e em particular da via dependente da HISS, em modelos animais fisiológicos e patológicos (obesidade e diabetes mellitus tipo 2). Avaliaram-se diferentes tipos de refeição quanto ao seu efeito potenciador da acção da insulina, em ratos Sprague-Dawley (modelo fisiológico). A administração intragástrica de glícidos não afecta a acção da insulina, mas a refeição mista (lípidos, glícidos e proteínas), promove a sensibilização para a acção da insulina, através de um processo que parece ser iniciado no intestino e envolve a activação da via da HISS. Nos estudos de obesidade, o primeiro modelo utilizado foi o rato alimentado com dieta hiperlipídica (HFD), no qual se observou uma insulinorresistência pós-prandial devida quase exclusivamente à perda de acção da HISS, que se correlaciona com a adiposidade (corporal e abdominal) e parece ser devida à diminuição da sua síntese. O segundo modelo de obesidade usado foi o rato Zucker obeso (OZR), modelo genético que apresenta uma diminuição idêntica de ambas as componentes de acção da insulina (dependente e independente da HISS). A alteração na via da HISS parece localizar-se a jusante da sua síntese, sugerindo que um ou vários pontos comuns entre as vias de sinalização intracelular da HISS e da insulina per se estão alterados, resultando num diminuto aporte de glucose. No OZR, a acção da HISS não se altera com a idade, apresentando-se baixa também às 52 semanas de idade. Em ratos não obesos (LZR), a acção da HISS diminui entre as 9 e 52 semanas, sendo acompanhada por um decréscimo menos acentuado, embora significativo, da acção da insulina per se. A diminuição da acção da HISS com a idade parece ser a principal causa de insulinorresistência pós-prandial em LZR velhos, não se agravando no OZR. No modelo de diabetes tipo 2 estudado, o rato Zucker diabético (ZDF), também ambas as componentes de acção da insulina estavam diminuídas. No entanto, a alimentação com ração Purina, ligeiramente mais energética e lipídica do que a ração standard, agrava a disfunção da via da HISS nestes animais, sugerindo que a sensibilidade à insulina em ratos ZDF é muito susceptível a factores nutricionais. A via da HISS é essencial para potenciar a acção da insulina do estado de jejum para o pós-prandial e a sua disfunção é em grande medida responsável pela insulinorresistência observada nos modelos animais de obesidade e diabetes estudados. xix SUMMARY Hypoglycemic insulin action is maximal in the postprandial state and depends on the hepatic insulin sensitizing substance (HISS). The present thesis focus on the postprandial insulin action and, in particular, on the HISS-dependent pathway, both in physiological and pathological (obesity and type 2 diabetes mellitus) animal models. Different meals were tested in Sprague-Dawley rats (physiological model) for their capacity to potentiate insulin action. It was observed that intragastric administration of either glucose or sucrose does not affect insulin sensitivity, unlike the mixed meal, composed of lipids carbohydrates and proteins, which significantly potentiated insulin action through a process that seems to be initiated at the intestine and involves activation of the HISS pathway. For the obesity studies, the first of the two obesity models used was the high fat-fed rat (HFD), in which the postprandial insulin resistance was almost exclusively caused by the decrease of HISS action, probably due to the impairment of HISS synthesis. This impairment correlates with both corporal and abdominal adiposity. The second obesity model used was the obese Zucker rat (OZR), a genetic model, which presented a similar impairment of both components of insulin action (HISSdependent and –independent). The modification in HISS pathway in OZR seems to be located downstream from HISS synthesis, that is, at its site of action – the skeletal muscle -, suggesting that one or several points common to both HISS and insulin per se signaling cascades are defective, resulting in a decreased glucose uptake. In OZR, HISS action does not decrease with age and is also low at 52 weeks of age. In non-obese rats (LZR), HISS action decreases from 9 to 52 weeks and it is accompanied by a lower, although significant, impairment of insulin action per se. HISS action impairment with aging seems to be the major cause of insulin resistance in old LZR, whereas insulin resistance is not aggravated in aging OZR. In the type 2 diabetes model, the diabetic Zucker rat (ZDF), both components of insulin action were also equally impaired. However, feeding the animals with Purina rat chow, which is slightly more caloric and more lipidic, induces additional HISS deterioration when compared with the standard lab diet, suggesting that insulin sensitivity in ZDF is very susceptible to nutritional factors. In conclusion, HISS pathway is essential to potentiate insulin action from the fasted to the fed state and its dysfunction is highly responsible for the insulin resistance observed in the obesity and diabetes animal models studied.

Caracterização da função do monóxido de azoto e glutationo hepáticos na sensabilidade periférica à insulina

xi RESUMO A acção da insulina no músculo esquelético depende de um reflexo parassimpático hepático que conduz à libertação de uma substância hepática sensibilizadora da insulina, designada por HISS, responsável por cerca de 55% do efeito hipoglicemiante da insulina. A acção da HISS é finamente regulada pelo monóxido de azoto (NO) hepático e pelo estado prandial, aumentando no período pós-prandial imediato e diminuindo progressivamente com as horas de jejum. A secreção da HISS pode ser inibida cirúrgica ou farmacologicamente, quer por desnervação selectiva do plexo anterior hepático, quer por administração de atropina, quer por inibição do sintase do NO (NOS) hepático. O objectivo geral do trabalho apresentado nesta dissertação foi a caracterização da via de transdução de sinal que conduz à libertação da HISS. O modelo utilizado neste estudo foi o rato Wistar. A sensibilidade à insulina foi avaliada através do teste rápido de sensibilidade à insulina (RIST). A primeira hipótese de trabalho testada foi que a sequência de eventos que conduzem à secreção da HISS inicia-se com a activação do sistema parassimpático hepático seguida de activação do NOS hepático com subsequente produção de NO e activação do guanilato ciclase (GC). Observou-se que a administração de um dador de NO reverteu a resistência à insulina induzida, quer por inibição do NOS hepático, quer por antagonismo dos receptores muscarínicos com atropina. Em contraste, a resistência à insulina produzida por inibição do NOS hepático não foi revertida por administração intraportal de acetilcolina (ACh). Constatou-se que a inibição do GC hepático diminuiu a sensibilidade à insulina. Estes resultados sugerem que: a ACh libertada no fígado induz a síntese de NO hepático que conduz à libertação da HISS, que por sua vez é modulada pelo GC hepático. A libertação da HISS em resposta à insulina é regulada pelo estado prandial. Uma vez que os níveis hepáticos de glutationo (GSH) se encontram, tal como a HISS, diminuídos no estado de jejum e aumentados após a ingestão de uma refeição, testou-se a hipótese de que o GSH hepático está envolvido na secreção da HISS. Observou-se que a depleção do GSH hepático induziu resistência à insulina, comparável à obtida após inibição do NOS hepático. Estes resultados suportam a hipótese de que o GSH hepático desempenha um papel crítico na acção periférica da insulina. Considerando que, no estado de jejum, tanto os níveis de GSH hepático como os níveis de NO hepático são baixos, testou-se a hipótese de que a co-administração intraportal de um dador de GSH e de um dador de NO promove um aumento da sensibilidade à insulina no estado de jejum, devido ao restabelecimento do mecanismo da HISS. Observou-se que a administração sequencial de dadores de GSH e de NO no fígado provocou um aumento na sensibilidade à insulina, dependente da dose de dador de GSH administrada. Concluiu-se portanto que ambos, GSH e NO, são essenciais para que o mecanismo da HISS esteja completamente funcional. O GSH e o NO reagem para formar um S-nitrosotiol, o S-nitrosoglutationo (GSNO). Os resultados supra-mencionados conduziram à formulação da hipótese de que a secreção/acção da HISS depende da formação de GSNO. Observou-se que a administração intravenosa de S-nitrosotióis (RSNOs) aumentou a sensibilidade à insulina, em animais submetidos a um período de jejum, ao contrário da administração intraportal destes fármacos, o que RSNOs têm uma acção periférica, mas não hepática, na sensibilidade à insulina. Os resultados obtidos conduziram à reformulação da hipótese da HISS, sugerindo que a ingestão de uma refeição activa os nervos parassimpáticos hepáticos levando à libertação de ACh no fígado que, por sua vez activa o NOS. Simultaneamente, ocorre um aumento dos níveis de GSH hepático que reage com o NO hepático para formar um composto nitrosado, o GSNO. Este composto mimetiza a acção hipoglicemiante da HISS no músculo esquelético. SUMMARY Insulin action at the skeletal muscle depends on a hepatic parasympathetic reflex that promotes the release of a hepatic insulin sensitizing substance (HISS) from the liver, which contributes 55% to total insulin action. HISS action is modulated by hepatic nitric oxide (NO) and also by the prandial status so as to, in the immediate ostprandial state, HISS action is maximal, decreasing with the duration of fasting. HISS secretion may be inhibited by interruption of the hepatic parasympathetic reflex, achieved either by surgical denervation of the liver or by cholinergic blockade with atropine, or by prevention of hepatic NO release, using NO synthase (NOS) antagonists. The main objective of this work was to characterize the signal transduction pathways that lead to HISS secretion by the liver. Wistar rats were used and insulin sensitivity was evaluated using the rapid insulin sensitivity test (RIST). The first hypothesis tested was that the sequence of events that lead to HISS secretion starts with an increase in the hepatic parasympathetic tone, followed by the activation of hepatic NOS and subsequent triggering of guanylate cyclase (GC). We observed that insulin resistance produced either by muscarinic receptor antagonism with atropine or by hepatic NOS inhibition was reversed by the intraportal administration of an NO donor. In contrast, intraportal acetylcholine (ACh) did not restore insulin sensitivity after NOS inhibition. We also observed that GC inhibition lead to a decrease in insulin sensitivity.These results suggest that the release of ACh in the liver activates hepatic NO synthesis in order to allow HISS secretion, through a signaling pathway modulated by GC. HISS release in response to insulin is controlled by the prandial status. The second hypothesis tested was that glutathione (GSH) is involved in HISS secretion since the hepatic levels of GSH are, like HISS action, decreased in the fasted state and increased after ingestion of a meal. We observed that hepatic GSH depletion led to insulin resistance of the same magnitude of that observed after inhibition of hepatic NOS. These results support the hypothesis that hepatic GSH is crucial in peripheral insulin action. Since, in the fasted state, both hepatic GSH and NO levels are low, we tested the hypothesis that intraportal o-administration of a GSH donor and an NO donor enhances insulin sensitivity in fasted Wistar rats, by restoring HISS secretion. We observed that GSH and NO increased insulin sensitivity in a GSH dose-dependent manner. We concluded that HISS secretion requires elevated levels of both GSH and NO in the liver. GSH and NO react to form a S-nitrosothiol, S-nitrosoglutathione (GSNO). The last hypothesis tested in this work was that HISS secretion/ action depends on the formation of GSNO. We observed that intravenous administration of -nitrosothiols (RSNOs) increased insulin sensitivity in animals fasted for 24 h, in contrast with the intraportal administration of the drug. This result suggests that RSNOs enhanced insulin sensitivity through a peripheral, and not hepatic, mechanism. The results obtained led to a restructuring of the HISS hypothesis, suggesting that the ingestion of a meal triggers the hepatic parasympathetic nerves, leading to the release of Ach in the liver, which in turn activates NOS. Simultaneously, hepatic GSH levels increase and react with NO to form a nitrosated compound, GSNO. S-nitrosoglutathione mimics HISS hypoglycaemic action at the skeletal muscle.