Adaptação do tecido muscular de ratos Wistar após lesão induzida pela contração excêntrica

O músculo estriado esquelético, em conjunto com a junção neuromuscular (JNM), desempenha papel fundamental nos movimentos corporais, na manutenção da postura e no metabolismo energético. Alterações em sua morfologia e funcionalidade podem ocorrer em decorrência de diferentes estímulos, especialmente em situações de sobrecarga, como no exercício excêntrico, caracterizado pelo alongamento excessivo das fibras musculares. Esse tipo de estímulo provoca microlesões, ao desencadear respostas inflamatórias locais e ativar mecanismos de reparo e adaptação tecidual. O objetivo deste estudo foi analisar as adaptações funcionais, morfológicas e moleculares nos componentes das fibras musculares e sinápticos do músculo tríceps braquial em ratos adultos Wistar em diferentes períodos após modelo de lesão induzida por exercício excêntrico. Para isso, 50 ratos Wistar machos foram submetidos a um protocolo de contração excêntrica em esteira (18 séries de 5 min, 16 m/min, inclinação -16o), subdivididos em períodos de 0h, 24h, 4d e 7d, para análise em período agudo. As análises funcionais incluíram a aferição do edema articular, por meio de medidas de diâmetro, circunferência da região de interesse (membro dianteiro direito ou esquerdo), e da força de preensão, utilizada como parâmetro de desempenho e comprometimento funcional. Em nível histológico, cortes do músculo tríceps braquial foram corados com Hematoxilina e Eosina (HE), para caracterização geral da morfologia e identificação de núcleos celulares associados à lesão, e com Picrosirius Red (PS), para evidenciar o tecido conjuntivo associado e mensurar a região corada. Complementarmente, análises histoquímicas e de imunofluorescência foram realizadas para investigar a junção neuromuscular. A microscopia de luz permitiu observar a organização das fibras musculares e as alterações iniciais de sua estrutura, enquanto a imunomarcação possibilitou caracterizar regiões específicas da sinapse. Na região pré-sináptica, foram analisados canais de cálcio e a proteína sináptica sinaptofisina; enquanto na região pós-sináptica, a α-bungarotoxina foi utilizada para marcar receptores de acetilcolina, permitindo visualizar a integridade e a distribuição das fendas sinápticas. Em paralelo, foram realizadas análises bioquímicas por meio da técnica de ELISA, voltadas para a quantificação das citocinas pró e anti-inflamatórias TNF-α, IL-6 e IL-10, que fornecem parâmetros objetivos sobre a intensidade da inflamação e a ativação do processo de reparo tecidual, juntamente com a análise do índice patológico. Os dados obtidos foram submetidos a análise ANOVA one-way com pós teste de Bonferroni no Software GraphPad Prism (p<0,05). Os resultados demonstram que o protocolo de contração excêntrica induziu o quadro inicial de inflamação, consequentemente o desarranjo estrutural das fibras musculares e alterações significativas na JNM. Essas respostas foram mais evidentes até 24 horas após a lesão, período marcado por edema acentuado, perda de força e desorganização sináptica. Contudo, a partir do quarto dia surgiram indícios de reparo, com reorganização do tecido conjuntivo, recuperação parcial da atividade neuromuscular e alterações adaptativas nas fibras. No sétimo dia, o músculo esquelético apresentou recuperação mais próxima ao controle, embora ainda incompleta, o que confirma a capacidade adaptativa desse tecido frente a estímulos lesivos mesmo em período agudo. Portanto, conclui-se que o protocolo de contração excêntrica provoca alterações significativas tanto no tecido muscular quanto na JNM a partir de um padrão multifásico.

Resumo (inglês)

Skeletal striated muscle, along with the neuromuscular junction (NMJ), plays a crucial role in body movements, maintaining posture, and regulating energy metabolism. Changes in its morphology and functionality can occur as a result of various stimuli, especially in overload situations, such as eccentric exercise, which involves excessive stretching of muscle fibers. This type of stimulus causes microinjuries by triggering local inflammatory responses and activating tissue repair and adaptation mechanisms. The objective of this study was to analyze the functional, morphological, and molecular adaptations in the muscle fiber and synaptic components of the triceps brachii muscle in adult Wistar rats at different time points after an eccentric exercise-induced injury model. Fifty male Wistar rats underwent an eccentric contraction protocol on a treadmill (18 sets of 5 min, 16 m/min, incline -16°), subdivided into periods of 0 h, 24 h, 4 d, and 7 d, for analysis in the acute period. Functional analyses included assessment of joint edema by measuring the diameter and circumference of the region of interest (right or left forelimb), and grip strength, used as a parameter of performance and functional impairment. Histologically, sections of the triceps brachii muscle were stained with hematoxylin and eosin (HE) to characterize the general morphology and identify cell nuclei associated with the injury, and with picrosirius red (PS) to highlight the associated connective tissue and measure the stained region. Additionally, histochemical and immunofluorescence analyses were performed to investigate the neuromuscular junction. Light microscopy allowed observation of the organization of muscle fibers and initial structural changes, while immunostaining allowed characterization of specific regions of the synapse. In the presynaptic region, calcium channels and the synaptic protein synaptophysin were analyzed; Meanwhile, in the postsynaptic region, α-bungarotoxin was used to label acetylcholine receptors, allowing visualization of the integrity and distribution of synaptic clefts. In parallel, biochemical analyses were performed using ELISA to quantify the pro- and anti-inflammatory cytokines TNF-α, IL-6, and IL-10, which provide objective parameters on the intensity of inflammation and activation of the tissue repair process, along with analysis of the pathological index. The data obtained were subjected to one-way ANOVA analysis with Bonferroni's post-test in GraphPad Prism software (p<0.05). The results demonstrate that the eccentric contraction protocol induced the initial inflammation, consequently causing structural disarray of muscle fibers and significant changes in the NMJ. These responses were most evident up to 24 hours after injury, a period marked by marked edema, loss of strength, and synaptic disorganization. However, from the fourth day onward, signs of repair emerged, with reorganization of connective tissue, partial recovery of neuromuscular activity, and adaptive changes in the fibers. On the seventh day, the skeletal muscle showed recovery closer to control, although still incomplete, confirming the adaptive capacity of this tissue to damaging stimuli even in the acute period. Therefore, it is concluded that the eccentric contraction protocol causes significant changes in both muscle tissue and NMJ from a multiphasic pattern.

Palavras-chave

Junção neuromuscular, Componentes sinápticos, Lesão excêntrica, Músculo estriado esquelético, Neuromuscular junction, Synaptic components, Eccentric injury, Striated skeletal muscle