Extracellular matrix remodeling and its contribution to protective adaptation following lengthening contractions in human muscle

Abstract

This study determined the contribution of extracellular matrix (ECM) remodeling to the protective adaptation of human skeletal muscle known as the repeated-bout effect (RBE). Muscle biopsies were obtained 3 hours, 2 days, and 27 days following an initial bout (B1) of lengthening contractions (LCs) and 2 days following a repeated bout (B2) in 2 separate studies. Biopsies from the nonexercised legs served as controls. In the first study, global transcriptomic analysis indicated widespread changes in ECM structural, deadhesive, and signaling transcripts, 3 hours following LC. To determine if ECM remodeling is involved in the RBE, we conducted a second study by use of a repeated-bout paradigm. TNC immunoreactivity increased 10.8-fold following B1, was attenuated following B2, and positively correlated with LC-induced strength loss (r 2 = 0.45; P = 0.009). Expression of collagen I, III, and IV (COL1A1, COL3A1, CO-L4A1) transcripts was unchanged early but increased 5.7 6 2.5-, 3.2 6 0.9-, and 2.1 6 0.4-fold (P < 0.05), respectively, 27 days post-B1 and were unaffected by B2. Likewise, TGF-b signaling demonstrated a delayed response following LC. Satellite cell content increased 80% (P < 0.05) 2 days post-B1 (P < 0.05), remained elevated 27 days post-B1, and was unaffected by B2. Collectively, the data suggest sequential ECM remodeling characterized by early deadhesion and delayed reconstructive activity that appear to contribute to the RBE

O treino com exercícios de contração excêntrica induz a longo prazo fibrose muscular esquelética

“…Num outro estudo (19) já tinha sido constatado um aumento da expressão de mRNA para a síntese de colagénio após um único treino de ExEx, mas os nossos dados suportaram histologicamente esses dados bioquímicos comoefeito crónico do treino ExEx. Observá-mos, ao mesmo tempo, um aumento de 74% da espessura do endomísio, sendo de realçar que, apesar de existirem artigos que defendam o aumento da matriz extracelular como resultado da prática de ExEx, não foi encontrado nenhum trabalho que tivesse estudado histologicamente o efeito do ExEx na espessura da parede do endomísio.…”

“…Observá-mos, ao mesmo tempo, um aumento de 74% da espessura do endomísio, sendo de realçar que, apesar de existirem artigos que defendam o aumento da matriz extracelular como resultado da prática de ExEx, não foi encontrado nenhum trabalho que tivesse estudado histologicamente o efeito do ExEx na espessura da parede do endomísio. Estas adaptações extracelulares são extremamente importantes para o músculo, uma vez que se especula fornecerem alguma proteção contra posteriores estímulos danosos (19) , através de uma melhor dissipação das tensões sofridas pelas fibras musculares e aumento da rigidez passiva e ativa do sistema muscular (18,19,26) . Além disso, estão relacionadas com a redução de sinais de dano muscular, entre os quais se encontram uma menor infiltração leucocitária e CK sanguínea (4,19) , sendo fortes mecanismos hipotéticos da tolerância ao ExEx.…”

“…Curiosamente, durante a recuperação a este dano agudo, desencadeiam-se adaptações que capacitam o músculo de uma maior tolerância para estímulos idênticos futuros (18,19) , estando este fenómeno na base da proteção muscular ao exercício em indivíduos treinados. A existência de uma menor resposta inflamatória, local e sistémica, a menor atividade da CK circulante e uma recuperação mais rápida dos níveis de força máxima perdidos após o exercício, culminando numa sensação retardada de desconforto muscular reduzida (4,19) , são alguns exemplos desta maior tolerância induzida pelo treino para exercícios futuros.…”

“…A existência de uma menor resposta inflamatória, local e sistémica, a menor atividade da CK circulante e uma recuperação mais rápida dos níveis de força máxima perdidos após o exercício, culminando numa sensação retardada de desconforto muscular reduzida (4,19) , são alguns exemplos desta maior tolerância induzida pelo treino para exercícios futuros.…”

“…No entanto, a matriz extracelular, sendo uma estrutura complexa composta principalmente por proteoglicanos, glicoproteínas e colagénio, é essencial para providenciar uma boa funcionalidade, integridade e organização estrutural, retransmitindo sinais mecânicos e regulando o comportamento de outras células aí residentes, tal como as células satélite (26) , possibilitando ao mesmo tempo uma melhor distribuição e suporte das tensões mecânicas ao longo do músculo (19) . Por esta razão, é possível que o tecido conjuntivo possua também um papel importante na tolerância induzida pelo exercício, Uma semana após a oitava sessão de treino, os animais foram anestesiados com injeção intraperitonial de ketamina e xilazina e eutanizados por exsanguinação, procedendo-se de seguida à colheita amostral dos músculos quadríceps (reto femoral; vasto lateral; vasto medial).…”