Efecto de la inhibición de la NADPH oxidasa y el ejercicio de intensidad moderada sobre la lipotoxicidad y la atrofia muscular en ratas diabéticas

Abstract

Diabetic muscle atrophy is a complication of diabetes mellitus that impairs skeletal muscle mass and function, thereby affecting quality of life. Its pathophysiology involves metabolic alterations, activation of proteolytic pathways, intramuscular lipid accumulation, and increased oxidative stress. NADPH oxidase (NOX) enzymes constitute an important source of reactive oxygen species (ROS), contributing to oxidative damage and insulin resistance. This study aimed to evaluate the effect of pharmacological NOX inhibition using apocynin and moderate-intensity aerobic exercise, both individually and in combination, on muscle atrophy associated with diabetes and concomitant hyperlipidemia. Diabetes was induced using streptozotocin (60 mg/kg) in male Wistar rats, which were treated with apocynin (3 mg/kg) and subjected to an aerobic exercise protocol for eight weeks. Metabolic parameters, lipid profile, intramuscular triacylglycerol (TG) content, lipid peroxidation (TBARS), NOX activity, histological analysis, and expression of genes associated with muscle homeostasis were evaluated in the EDL and soleus muscles. Diabetes induction led to hyperglycemia, dyslipidemia, increased intramuscular TG content, elevated NOX activity, and upregulation of Atrogin-1 and MuRF-1 expression, accompanied by a reduction in muscle fiber cross-sectional area. These effects were more pronounced in the EDL than in the soleus, indicating a fiber-type–dependent response. Apocynin partially attenuated these alterations, while its combination with exercise enhanced protective effects by significantly reducing oxidative stress, lipid accumulation, and activation of catabolic pathways, and by increasing PGC-1α expression and decreasing p47phox expression.

La atrofia muscular diabética es una complicación de la diabetes mellitus que deteriora la masa y la función del músculo esquelético, lo que afecta la calidad de vida. Su fisiopatología implica alteraciones metabólicas, activación de vías proteolíticas, acumulación lipídica intramuscular y aumento del estrés oxidante. Las enzimas NADPH oxidasas (NOX) constituyen una fuente importante de especies reactivas de oxígeno (ERO), lo que contribuye al daño oxidativo y a la resistencia a la insulina. El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de la inhibición farmacológica de NOX mediante apocinina y del ejercicio aeróbico de intensidad moderada, tanto de forma individual como combinada, sobre la atrofia muscular asociada a la diabetes y a la hiperlipidemia concomitante. Se utilizó un modelo de diabetes inducido por estreptozotocina (60 mg/kg) en ratas macho Wistar, sometidas a tratamiento con apocinina (3 mg/kg) y a un protocolo de ejercicio aeróbico durante ocho semanas. Se analizaron parámetros metabólicos, perfil lipídico, contenido intramuscular de triacilglicéridos (TG), peroxidación lipídica (TBARS), actividad de NOX, análisis histológico y la expresión de genes asociados a la homeostasis muscular en los músculos EDL y sóleo. La inducción de diabetes provocó hiperglucemia, dislipidemia, aumento del contenido de TG intramusculares, incremento de la actividad de NOX y elevación de la expresión de Atrogin-1 y MuRF- 1, acompañados de una reducción del área transversal de las fibras musculares. Estos efectos fueron más pronunciados en el músculo EDL que en el sóleo, lo que evidencia una respuesta diferencial según del tipo de fibra muscular. La apocinina atenuó parcialmente estas alteraciones, mientras que su combinación con el ejercicio potenció los efectos protectores, disminuyendo significativamente el estrés oxidante, la acumulación lipídica y la activación de vías catabólicas, además de incrementar la expresión de PGC-1α y disminuir la de p47phox.