Role of beta2-adrenergic receptors on skeletal muscle alterations induced by heart failure

A insuficiência cardíaca (IC) é uma síndrome complexa que envolve múltiplos sistemas e mecanismos compensatórios neuro-hormonais, acompanhada de altos índices de morbidade e mortalidade, e caracterizada por sintomas clínicos como fadiga, dispneia, e intolerância aos esforços físicos. Embora a IC seja uma síndrome de origem cardíaca, observam-se alterações em outros tecidos, como na musculatura esquelética. As modificações do fenótipo muscular e a perda de massa muscular esquelética observadas na IC contribuem para o mau prognóstico e para o aumento da mortalidade dos pacientes. Considerando que os receptores 2-adrenérgicos medeiam a atividade do sistema nervoso simpático na musculatura esquelética, e que a hiperatividade simpática é um dos principais componentes envolvidos no desenvolvimento da miopatia esquelética observada IC, sugere-se que estes receptores estejam associados às alterações morfofuncionais da musculatura esquelética na síndrome. Na presente Dissertação, avaliamos a contribuição dos receptores 2-adrenérgicos nas alterações metabólicas e morfofuncionais da musculatura esquelética e na intolerância aos esforços físicos decorrentes da IC. Para isso, utilizamos camundongos da linhagem FVB controles e com inativação gênica dos receptores 2-adrenérgicos (2KO) que foram submetidos à cirurgia de infarto ou à cirurgia fictícia (sham). O infarto induziu disfunção e remodelamento cardíacos nos animais controles, acompanhados de aumento nos níveis de noradrenalina e adrenalina circulantes, intolerância ao esforço físico, mudança na tipagem de fibras musculares e rarefação capilar nos músculos sóleo e plantar. Essas mesmas respostas foram observadas nos animais com inativação gênica dos receptores 2-adrenérgicos após o infarto do miocárdio, no entanto, os animais 2KO infartados apresentaram uma maior redução da tolerância ao esforço físico e um quadro mais grave de miopatia esquelética. Acompanhando essa atrofia muscular esquelética presente nos animais 2KO infartados, foi observado aumento da expressão de proteínas relacionadas ao sistema proteolítico ubiquitina-proteassoma, aumento da atividade do 26S-proteassoma e tendência a diminuição na expressão proteica de p-Akt (ser473), p-4E-BP1 (thr37/46) e p-FoxO3 (ser253). Os resultados sugerem que a ausência dos receptores 2-adrenérgicos agrava e/ou antecipa as alterações musculoesqueléticas observadas na insuficiência cardíaca, principalmente a atrofia muscular, e que a ativação do sistema proteolítico ubiquitina proteassoma e a inibição da síntese proteica por meio da via Akt/4E-BP1 parecem colaborar para estas respostasHeart failure (HF) is a complex syndrome involving multiple systems and neurohumoral compensatory mechanisms accompanied by high morbidity and mortality, and it is characterized by clinical signs like fatigue, dyspnea, and increased exercise intolerance. Although HF is a syndrome of cardiac origin, it promotes changes in other tissues, such as skeletal muscle, where modifications of muscle phenotype and the loss of skeletal muscle mass observed in HF contribute to poor prognosis and increased mortality of patients. Taking into consideration that 2-adrenoceptors mediate the activity of sympathetic nervous system in skeletal muscle and that sympathetic hyperactivity is one of the main components involved in developing skeletal muscle abnormalities in HF, it has been suggested that 2-adrenoceptors would be associated with morphofunctional alterations due to chronic sympathetic hyperactivity in skeletal muscles in HF. In the present study, we evaluated the contribution of 2-adrenoceptors on metabolic and morphofunctional alterations in skeletal muscle and also on exercise intolerance-induced by HF. For this, we used FVB mice and mice lacking 2-adrenoceptors (2KO) that were submitted to myocardial infarction or sham surgery. Myocardial infarction induced cardiac dysfunction and remodeling in FVB mice, which was accompanied by significantly increased plasma levels of norepinephrine and epinephrine, exercise intolerance, changes in muscle fiber type and vascular rarefaction in both soleus and plantaris muscles. These same responses were observed in mice lacking 2-adrenoceptors submitted to myocardial infarction. However, infarcted 2KO mice presented a higher decrease of exercise tolerance and more severe skeletal myopathy. Accompanying the skeletal muscle atrophy of infarcted 2KO mice, it was observed a significantly increased protein expression of proteins related with the ubiquitin-proteasome system, an increased 26S-proteassome activity and a trend toward decreased protein expression of p-Akt (ser473), p-4E-BP1 (thr37/46) and p- FoxO3a (ser253). These results suggest that the lack of 2-adrenoceptors worsens and/or anticipates the skeletal muscle alterations observed in HF, mainly muscular atrophy, and the activation of ubiquitin-proteassome system and inhibition of protein synthesis by Akt/4E-BP1 pathway seem to play an important role in skeletal muscle myopath