Modulação simpática da contratilidade muscular dos membros posteriores é alterada em ratos idosos

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 7504 (2023) Cite este artigo

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Foi recentemente demonstrado que a excitação reflexa dos nervos simpáticos musculares desencadeada pela contração muscular contribui para a manutenção da força tetânica (TF) nos músculos dos membros posteriores de ratos. Nossa hipótese é que esse mecanismo de feedback entre a contração dos músculos dos membros posteriores e os nervos simpáticos lombares diminui durante o envelhecimento. Neste estudo, examinamos a contribuição dos nervos simpáticos na contratilidade do músculo esquelético em ratos machos e fêmeas adultos jovens (4-9 meses, n = 11) e idosos (32-36 meses, n = 11). O nervo tibial foi estimulado eletricamente para medir o TF dos músculos tríceps sural resultante da ativação do nervo motor antes e depois de cortar ou estimular (a 5–20 Hz) o tronco simpático lombar (LST). A amplitude do TF diminuiu com o corte do LST nos grupos jovem e idoso; no entanto, a magnitude da diminuição do TF após a transecção do LST nos ratos idosos (6,2%) foi significativamente menor (P = 0,02) em comparação com a dos ratos jovens (12,9%). A amplitude do TF foi aumentada pela estimulação LST em ≥ 5 Hz nos jovens e ≥ 10 Hz nos grupos idosos. A resposta geral do TF à estimulação LST não foi significativamente diferente entre os dois grupos; no entanto, um aumento no tônus ​​muscular resultante da estimulação LST, independente da estimulação do nervo motor, foi significativamente (P = 0,03) maior em ratos idosos em comparação com ratos jovens. A contribuição simpática para apoiar a contração muscular induzida pelo nervo motor diminuiu, enquanto o tônus ​​muscular mediado pelo simpático, independente da atividade do nervo motor, foi aumentado em ratos idosos. Essas mudanças na modulação simpática da contratilidade muscular dos membros posteriores podem ser a base da redução da força muscular esquelética durante a contração voluntária e rigidez do movimento durante a senescência.

A senescência é acompanhada de sarcopenia progressiva, que é um declínio acentuado da massa muscular, força e função motora nas extremidades1,2,3. A sarcopenia não só interfere na vida diária, mas também duplica o risco de morte4,5, tornando-se uma questão importante a ser abordada. A força muscular depende da massa muscular; no entanto, na sarcopenia, a extensão da redução da força muscular é maior em comparação com a redução da massa muscular. A causa dessa discrepância entre massa e força muscular não é clara, mas pode envolver um aumento na rigidez muscular6,7,8 ou um declínio na regulação nervosa9,10,11,12,13,14. Além dos nervos motores, os músculos esqueléticos são inervados por nervos autônomos. Para determinar a causa da sarcopenia relacionada à idade, é importante determinar como o sistema nervoso autônomo, além dos próprios músculos e do sistema nervoso motor, influencia a função do músculo esquelético ao longo da vida.

Os nervos musculares dos membros posteriores contêm fibras pós-ganglionares simpáticas não mielinizadas, por exemplo, que representam 40% de todas as fibras nervosas no nervo combinado do músculo gastrocnêmio lateral e sóleo do gato15. Essas fibras nervosas simpáticas parecem estar distribuídas não apenas no músculo liso vascular, mas também nas fibras musculares esqueléticas16 e nas junções neuromusculares17,18,19. Identificamos um mecanismo de feedback entre o músculo esquelético e os nervos simpáticos, no qual a excitação reflexa dos nervos simpáticos lombares induzida por contrações dos músculos dos membros posteriores modula sua contratilidade20. A amplitude da força tetânica (TF) induzida pela estimulação do nervo motor foi reduzida em aproximadamente 10% da força original em 20 minutos após a transecção do tronco simpático lombar (LST), medula espinhal ou raízes dorsais. Esse mecanismo de feedback auxilia a função nervosa motora, de modo que uma redução desse mecanismo simpático pode levar a uma redução da força muscular em idosos.

Há evidências de receptores adrenérgicos tanto na própria fibra muscular esquelética quanto no terminal nervoso motor colinérgico17 e cada alvo tem o potencial de alterar a contratilidade da fibra muscular quando ativado. O aumento mediado por β-receptor na frequência do potencial da placa terminal em miniatura do músculo do membro posterior dissecado resultante da estimulação simpática foi reduzido em camundongos idosos (31 meses de idade) em comparação com camundongos jovens (3 a 4 meses de idade), sugerindo um declínio no simpático regulação dos terminais nervosos colinérgicos durante o envelhecimento21. Ao contrário, a estimulação do receptor α aumentou o tônus ​​muscular nos músculos dissecados dos membros posteriores de ratos muito velhos (36 meses de idade), mas não nos de adultos jovens (5-7 meses de idade) ou idosos (24 meses de idade)22. Esta resposta foi dependente de Ca2+ extracelular, mas não foi afetada pelo curare; assim, era aparentemente independente da junção neuromuscular. Portanto, o envelhecimento pode aumentar a função do receptor α na própria fibra muscular esquelética. No entanto, não foi possível encontrar um estudo que examinasse se a contribuição da atividade nervosa simpática fisiológica in vivo nas alterações da contratilidade muscular durante o envelhecimento.