Efeito da cafeína e do exercício físico sobre as respostas fisiológicas, metabólicas, cardiovasculares de ratos diabéticos

Abstract

Resumo: Introdução: O Diabetes mellitus (DM) constitui um grupo heterogêneo de distúrbios metabólicos que apresenta em comum a hiperglicemia, resultante de defeitos na ação da insulina, na secreção de insulina ou em ambas. Seu tratamento deve estar associado com modificação o estilo de vida, reduzindo comportamentos como inatividade física e maus hábitos alimentares, e utilizando estratégias para controle de forma rápida ou aguda, no caso do uso de fármacos. Exercício físico e dieta são os primeiros meios de tratamento para pessoas diagnosticadas com o DM, melhorando e controlando a glicemia plasmática aumentada nesse paciente. A ingestão de substâncias que auxiliam no controle glicêmico são consideradas boas estratégias para que não ocorra aumentos excessivos dos valores de pressão arterial ou rebote hipoglicêmico durante e após a atividade física. A cafeína é um alcalóide pertencente ao grupo das metilxantinas (1,3,7- trimetilxantina), possui mecanismos baseados na mobilização intracelular de Ca2+, aumento de catecolaminas e antagonismo dos receptores de adenosina. Seu consumo aumenta a oxidação de gorduras, maior utilização e entrada de carboidrato nas células musculares, liberação de insulina, o que pode melhorar o quadro metabólico diabético. Objetivo: Verificar os efeitos da cafeína associada ao exercício físico sobre as respostas cardiovasculares, hormonais e metabólicas em ratos diabéticos. Materiais e Métodos: Foram utilizados 48 animais, com 60 dias de idade, distribuídos em 8 grupos: Grupo Controle, Grupo Diabetes, Grupo Controle+Exercício, Grupo Diabetes+exercício, Grupo Cafeína, Grupo Diabetes+Cafeína, Grupo Cafeína+Exercício e Grupo Diabetes+Exercício+Cafeína. A indução do diabetes foi realizada pela administração de 120 mg/kg de aloxano (ALX). De forma crônica, os animais receberam 6 mg de cafeína ou salina, e realizado 40 minutos de exercício aeróbico, com sobrecarga de 4% corporal, durante 30 dias. Antes e após o treinamento e/ou tratamento, os animais exercitados foram submetidos a um teste de esforço com sobrecarga de 8% do peso corporal, por 40 min, avaliando respostas cardiovasculares (Frequência Cardíaca (FC), pressão arterial sistólica (PAS) e duplo produto (DP)) e bioquímicas (glicose, glicerol e lactato). Os animais foram sacrificados para coleta de sangue, tecido hepático e muscular para análises bioquímicas (glicose, lactato, glicerol, creatina cinase, ácido úrico, creatinina, albumina, colesterol total) e hormonais (insulina, somatomedina, hormônio estimulante da tireoide, tiroxina, triiodotironina e o corticosterona). Para a análise estatística, foi utilizado o teste de Análise de Variância Multivariada (MANOVA), considerando diferença estatística para valores de P<0.05, após o teste de post-hoc Tukey. Resultados: A recuperação do teste de esforço revelou redução das variáveis cardiovasculares para os animais diabéticos comparados aos grupos controles como FC (33%, F(7,41)= 5.008; p=0.09), PAS e DP (10%, F(7,41)= 5.123; p<0.012), mas após o treinamento e/ou tratamento, os animais diabéticos que receberam cafeína não diferiram significativamente dos animais controles, porém, os animais diabéticos reduziram suas respostas comparado aos animais saudáveis (12%, F(7.41)= 10.806; p<0.001). Após o teste de esforço, as variáveis bioquímicas para os animais diabéticos aumentaram comparado aos grupos controle para glicose (400%, F(7,41)= 27.264; p<0.001) e lactato (29%, F(7,41)= 2.684; p<0.025), porém, após o treinamento e/ou tratamento, os animais diabéticos mantiveram a glicemia maior comparado aos controles (200%, F(7,41)= 23.500; p<0.001), mas o lactato não diferiu entre os grupos, pós exercício. Durante o treinamento e/ou tratamento, os animais controles tiveram glicemia (388%, F(7,41)= 49.426; p<0.001), peso maior (33%, F(7,41)= 25.801; p<0.001), e no teste oral de tolerância a glicose, aos 120 minutos não mostraram diferença significativa para os grupos Diabetes+Exercício e Diabetes+Exercício+Cafeína. A insulina plasmática foi maior para os grupos controles (231%; F(7,41)=9.993; p=0.001) comparados aos grupos diabéticos. Ainda, a insulina aumentou para o grupo cafeína (95%; F(7,41)=9.993; p=0.029) e para o grupo Exercício+Cafeína (56%; F(7,41)=9.993; p<0.004) comparado aos grupos Controle e Exercício. Os valores relacionados ao IGF-1 reduziram significativamnente nos grupos Diabetes e Diabetes+Cafeína comparado a todos os grupos saudáveis (28%; F(7,41)=13.028; P<0.015). No entanto, os valores para o grupo Exercício+Cafeína foram maiores (15%; F(7,41)= 13.028; p=0.038) comparados aos grupos Controle e Cafeína. Os valores relacionados ao HOMA-IR aumentaram para os grupos Diabetes e Diabetes+Cafeína (78%; F(7,41)=3.927; p=0.016) comparados aos grupos Controle, Exercício e Diabetes+Exercício. Em relação aos valores de corticosterona, ocorreu aumento no grupo Cafeína (63%; F(7,41)=4.416; p=0.001) comparado aos grupos Controle, Diabetes, Diabetes+Cafeína, Exercício+Cafeína e Diabetes+Exercício+Cafeína. Em relação aos valores de TSH, ocorreu aumento para os grupos Diabetes, Diabetes+Cafeína e Diabetes+Exercício+Cafeína (30%; F(7,41)= 21.706; p=0.014) comparado aos demais grupos. Para os valores de T4, ocorreu redução para os grupos Diabetes+Exercício e Diabetes+Cafeína (66%; F(7,41)= 1.601; p=0.045) comparado ao grupo Controle. Quanto aos valores de T3, ocorreu aumento significativo para o grupo Diabetes+Exercício (70%; F(7,41)= 2.200; p=0.016) quando comparado ao grupo Diabetes+Exercício+Cafeína. Não foram observadas diferenças significativas, tanto para glicogênio hepático (F(7,41)= 1.407) como glicogênio muscular (F(7,41)= 1.160). Conclusão: A cafeína melhorou a recuperação cardiovascular e metabólica ao exercício físico no rato diabético. O tratamento com cafeína associada ao treinamento com exercício físico aumentou a tolerância a glicose e TSH, e reduziu concentrações de T4 no rato diabético. Ainda, a cafeína aumentou insulina, corticosterona, IGF-1 nos ratos treinados saudáveis. Palavras-chave: Diabetes, Cafeína, Exercício, Glicemia.

Abstract: Introduction: Diabetes mellitus (DM) is a heterogeneous group of metabolic disorders that present hyperglycemia in common, resulting from defects in insulin action, insulin secretion or both. Their treatment should be associated with lifestyle modification, reducing behaviors such as physical inactivity and poor eating habits, and using strategies for rapid or acute control in the case of drug use. Exercise and diet are the first means of treatment for people diagnosed with DM, improving and controlling increased plasma glucose in that patient. Ingestion of substances that aid in glycemic control are considered to be good strategies to avoid excessive increases in blood pressure or hypoglycemic rebound during and after physical activity. Caffeine is an alkaloid belonging to the group of methylxanthines (1,3,7-trimethylxanthine), has mechanisms based on intracellular Ca2+ mobilization, increase of catecholamines and antagonism of adenosine receptors. Its consumption increases the oxidation of fats, increased use and entry of carbohydrate into muscle cells, release of insulin, which can improve diabetic metabolic disease. Objective: To verify the effects of caffeine associated with physical exercise on cardiovascular, hormonal and metabolic responses in diabetic rats. Materials and Methods: 48 animals, 60 days old, were divided into 8 groups: Control Group, Diabetes Group, Control + Exercise Group, Diabetes Group + exercise, Caffeine Group, Diabetes + Caffeine Group, Caffeine Group + Exercise and Group Diabetes + Exercise + Caffeine. Induction of diabetes was performed by administration of 120 mg / kg aloxane (ALX). Chronically, the animals received 6 mg of caffeine or saline, and performed 40 minutes of aerobic exercise, with an overload of 4% body weight for 30 days. Before and after training and / or treatment, the exercised animals underwent an 8% body weight overload test for 40 min, evaluating cardiovascular responses (heart rate (HR), systolic blood pressure (SBP), and Double product (DP)) and biochemical (glucose, glycerol and lactate). The animals were sacrificed to collect blood, liver and muscle tissue for biochemical analyzes (glucose, lactate, glycerol, creatine kinase, uric acid, creatinine, albumin, total cholesterol) and hormones (insulin, somatomedine, thyroid stimulating hormone, thyroxine, Triiodothyronine and corticosterone). For the statistical analysis, the Multivariate Analysis of Variance (MANOVA) test was used, considering a statistical difference for values of P <0.05, after the Tukey post-hoc test. Results: The recovery of the exercise test revealed a reduction of the cardiovascular variables for the diabetic animals compared to the control groups, such as FC (33%, F (7.41) = 5.008, p = 0.09), SBP and DP (10%, F (7, However, after the training and / or treatment, the diabetic animals that received caffeine did not differ significantly from the control animals, however, the diabetic animals reduced their responses compared to the healthy animals (12%, F (p <0.05) 7.41) = 10.806, p <0.001). After the exercise test, the biochemical variables for diabetic animals increased compared to the control groups for glucose (400%, F (7.41) = 27.264, p <0.001) and lactate (29%, F (7.41) = After the training and / or treatment, the diabetic animals maintained the highest glycemia compared to controls (200%, F (7.41) = 23.500, p <0.001), but the lactate did not differ Between groups, post exercise. During the training and / or treatment, the control animals had glycemia (388%, F (7.41) = 49.426, p <0.001), higher weight (33%, F (7.41) = 25.801, p <0.001), and, in the oral glucose tolerance test at 120 minutes showed no significant difference for the groups Diabetes + Exercise and Diabetes + Exercise + Caffeine. Plasma insulin was higher for the control groups (231%, F (7.41) = 9.993, p = 0.001) compared to the diabetic groups. Furthermore, insulin increased for the caffeine group (95%, F (7.41) = 9.993, p = 0.029) and for the Exercise + Caffeine group (56%, F (7.41) = 9.993, p <0.004) Compared to the Control and Exercise groups. IGF-1-related values decreased significantly in the Diabetes and Diabetes + Caffeine groups compared to all healthy groups (28%, F (7.41) = 13.028, P <0.015). However, the values for Exercise + Caffeine group were higher (15%, F (7.41) = 13.028, p = 0.038) compared to Control and Caffeine groups. The values related to HOMA-IR increased for the groups Diabetes and Diabetes + Caffeine (78%; F (7.41) = 3.927; p = 0.016) compared to the Control, Exercise and Diabetes + Exercise groups. In relation to corticosterone values, there was an increase in the Caffeine group (63%; F (7.41) = 4.416; p = 0.001) compared to Control, Diabetes, Diabetes + Caffeine, Exercise + Caffeine and Diabetes + Exercise + Caffeine groups. In relation to TSH values, there was an increase for the groups Diabetes, Diabetes + Caffeine and Diabetes + Exercise + Caffeine (30%, F (7.41) = 21.706, p = 0.014) compared to the other groups. For the T4 values, there was a reduction for the groups Diabetes + Exercise and Diabetes + Caffeine (66%, F (7.41) = 1.601, p = 0.045) compared to the Control group. Regarding T3 values, there was a significant increase for the Diabetes + Exercise group (70%, F (7.41) = 2.200, p = 0.016) when compared to the Diabetes + Exercise + Caffeine group. No significant differences were observed for both hepatic glycogen (F (7.41) = 1.407) and muscle glycogen (F (7.41) = 1160). Conclusion: Caffeine improved cardiovascular and metabolic recovery to exercise in diabetic mice. Caffeine treatment associated with exercise training increased glucose and TSH tolerance, and reduced T4 concentrations in the diabetic rat. Still, caffeine increased insulin, corticosterone, IGF-1 in healthy trained rats. Key-words: Diabetes, Caffeine, Exercise, Glycemia.