O desenvolvimento do músculo cardíaco e esquelético é orquestrado por redes evolutivamente conservadas de fatores de transcrição que regulam a expressão de genes envolvidos no crescimento, diferenciação e contratilidade muscular (WILLIAMS et al., 2009). Estudos recentes revelaram que, além de ativar os genes envolvidos na diferenciação e contração muscular, estes fatores de transcrição miogênico ativam a expressão de um conjunto de miRNAs com a função de "ajustar" a saída dessas redes de transcrição, resultando em respostas celulares precisas para os sinais de desenvolvimento, fisiologia e patologia. A integração destes pequenos RNAs no programa transcricional muscular expande ainda mais a precisão e a complexidade da regulação de genes nas células musculares, uma vez que miRNAs são capazes de regular vários mRNAs e mRNAs podem ser alvo de muitos miRNAs (RAO et al., 2006; ZHAO et al., 2007; WILLIAMS et al., 2009).
Os miRNAs-1, -133a e b, -206, -208b e -499 são específicos do músculo e tem sido estudados por contribuirem para o desenvolvimento muscular. Curiosamente, estes miRNAs chegam a representar 25% dos miRNAs expressos no músculo esquelético; reconhecidos por controlarem o crescimento, a diferenciação e a contratilidade muscular (CHEN et al., 2006; CALLIS et al., 2007; CHEN et al., 2010; KOUTSOULIDOU et al., 2011; LIU et al., 2012).
Os miRNAs-1 e -133 são expressos no músculo cardíaco e esquelético e são regulados transcricionalmente pelos fatores de regulação miogênica, tais como, MyoD, miogenina, Mef2 e SRF (serum response factor) (RAO et al., 2006; CHEN et al., 2006; CHEN et al., 2010). O miRNA-1 promove a diferenciação de células progenitoras cardíacas e esqueléticas com sua saída do ciclo celular em mamíferos (ZHAO et al., 2007), enquanto o miRNA-133 inibe sua diferenciação mantendo as células em estado proliferativo (CHEN et al., 2006).
O aumento na expressão do miRNA-1 no músculo esquelético de camundongos após 3 horas de uma única sessão de exercício físico aeróbio foi observado por SAFDAR et al. (2009). Este aumento foi associado à redução na expressão do seu alvo histona deacetilase 4 (HDAC4), um repressor transcricional
da expressão gênica muscular, assim como pelo aumento dos fatores de regulação miogênica como MyoD, e desse modo, promoveriam o remodelamento da lesão ocasionado pela sessão de treinamento (SAFDAR et al., 2009; CHEN et al., 2010).
Por outro lado, o efeito crônico do exercício levou a uma diminuição na expressão do miRNA-1 associada a hipertrofia muscular em favorecimento a expressão de genes importantes no crescimento muscular, como, c-Met, HGF e IGF- I (MCCARTHY & ESSER, 2007). Além disso, o treinamento resistido com a ingestão de aminoácidos também diminuiu a expressão do miRNA-1 em homens jovens (DRUMMOND et al., 2008). O IGF-I é um alvo do miRNA-1, o que pode explicar, em parte, o fenótipo hipertrófico durante as respostas inicias de sobrecarga advindas do TF (MCCARTHY & ESSER, 2007, ELIA et al., 2009).
O miRNA-206 é o único especificamente expresso na musculatura esquelética, e sua expressão parece ser induzida por MyoD e miogenina durante a miogênese, promovendo a diferenciação muscular (MCCARTHY, 2008; CHEN et al., 2010; KOUTSOULIDOU et al., 2011). HDAC4, PAX7 (marcador de célula satélite), MET (codifica o receptor de membrana c-Met, essencial para o desenvolvimento embrionário e cicatrização muscular) e Notch3 são alguns dos genes alvo do miRNA-206 relacionados ao processo de diferenciação muscular. (MCCARTHY, 2008; CHEN et al., 2010; LIU et al., 2012).
O miRNA-128a é altamente expresso no cérebro e músculo esquelético e a sua expressão é aumentada durante a diferenciação de mioblastos (CHEN et al., 2006, 2010). MOTOHASHI et al. (2013) identificaram o substrato 1 do receptor da insulina (IRS1) como um alvo do miRNA-128a. Os autores mostraram que a superexpressão do miRNA-128a reprime a proliferação de mioblastos com uma diminuição do IRS1 e da atividade da Akt. Por outro lado, a inibição do miRNA-128a aumentou o tamanho dos miotubos das células musculares C2C12, com um aumento na expressão protéica de IRS1 e na atividade da Akt. Notavelmente, a administração de antisense de miRNA-128a por 4 semanas induziu significativamente a hipertrofia do músculo esquelético em camundongo, sugerido como um regulador negativo contra componentes da via anabólica IGF-I/ Akt.
O miRNA-486 também foi descrito ser expresso no músculo esquelético envolvido na regulação do trofismo muscular. O miRNA-486 participa da regulação da atividade da Akt, visando diretamente a região 3' UTR da PTEN e FoxO1 em
miotubos (SMALL et al., 2010; XU et al., 2012). Além disso, a inibição do miRNA-486
in vivo induziu atrofia da fibra muscular (HITACHI et al., 2014). XU et al. (2012)
mostraram que o miRNA-486 foi suficiente para impedir a atrofia do músculo esquelético induzido pela doença renal crônica em camundongo.
Esses miRNAs do músculo esquelético também parecem participar de doenças musculares incluindo hipertrofia cardíaca e distrofia muscular, tal como a distrofia muscular de Duchenne (YUASA et al., 2008; CHEN et al., 2010; LIU et al., 2012).
As fibras do músculo esquelético também são caracterizadas pela expressão de isoformas de MHC e outras proteínas contráteis que determinam a eficiência da contração (BASSEL-DUBY & OLSON, 2006). Nas fibras do tipo I de contração lenta e predomínio do metabolismo oxidativo associadas à alta resistência aeróbia, o tipo -MHC é o predominante, enquanto a fibra do tipo II expressa miosina rápida, de predomínio do metabolismo glicolítico e suscetíveis à fadiga (BASSEL-DUBY & OLSON, 2006). Interessantemente, foi relatado que um íntron do gene α-MHC (Myh6) codifica um miRNA, o miRNA-208a, que é necessário para o aumento de –MHC (Myh7) no coração de animais adultos em resposta ao estresse e o hipotireoidismo (VAN ROOIJ et al., 2007). Dado que o miRNA-208a e da sua miosina hospedeira, α-MHC, são apenas expressas no coração, estes resultados levantaram questões interessantes como a que outros miRNAs poderiam controlar o tipo de fibra e o programa gênico de proteínas contráteis em músculo esquelético (VAN ROOIJ et al., 2009).
VAN ROOIJ et al., (2009) mostraram a existência de mais dois miRNAs em genes de MHC. O gene da -MHC codifica o miRNA-208b, o qual tem uma sequência seed idêntica ao do miRNA-208a; e difere dele por apenas 3 nucelotídeos na região 3`. Um terceiro membro dessa famíla é o miRNA-499, codificado pelo gene
Myh7b, uma miosina pouco estudada que compartilha grande homologia com o
gene -MHC. Estes dois miRNAs são bastante expressos em músculo com perfil oxidativo, como o sóleo, por apresentam fibras do tipo I com predominância de - MHC (FIGURA 7).
FIGURA 7 – Representação esquemática da localização genômica dos miRNAs presentes em diferentes genes da MHC e suas sequências nucleotídicas (VAN ROOIJ et al., 2009).
Curiosamente, a deleção do miRNA-208b ou do miRNA-499 não alterou a expressão do outro miRNA no sóleo, e a análise do tipo de fibra apresentou pouca ou nenhuma diferença no número de fibras musculares do tipo I, em qualquer um dos animais mutantes em comparação com o tipo selvagem. Porém, com a geração do animal duplo knockout (dKO) para os miRNAs-208b e -499 verificou-se uma perda substancial de fibras musculares do tipo I no sóleo dos dKO. A perda de fibras lentas nos camundongos dKO também foi evidenciado pela redução da expressão protéica e gênica de -MHC, e um concomitante aumento na expressão de isoformas de miosina rápida tipo IIa e IIx e tipo IIb (VAN ROOIJ et al., 2009).
Por outro lado, a superexpressão do miRNA-499 foi suficiente para induzir uma completa conversão de todas as fibras rápidas no sóleo para um perfil de fibras lentas do tipo I. Notavelmente, quando os animais foram submetidos a um teste de tolerância ao esforço físico em esteira, os que superexpressavam o miRNA-499 correram 50% a mais do que os controles tipo selvagem, indicando uma maior resistência aeróbia resultante da reprogramação de fibras musculares com indução de predomínio de fibras do tipo I, contração lenta e metabolismo oxidativo. Além disso, os autores investigaram possíveis alvos desses miRNAs relacionadas ao controle de -MHC. Os achados mostram que os fatores de transcrição SOX6 (um membro da famía SOX de fatores de transcrição), PUR (purine-rich negative
esquelético, e que animais dKO tem aumento na expressão desses fatores (VAN ROOIJ et al., 2009). Outros estudos também mostraram que SOX6, PUR e SP3 inibem a expressão de -MHC no músculo esquelético implicado na mudança do perfil de fibras musculares (HAGIWARA et al., 2007; JI et al., 2007).
A FIGURA 8 retrata os miRNAs e seus principais genes alvos validados envolvidos na proliferação celular, diferenciação e hipertrofia/ atrofia muscular podendo ser regulados pelo exercício físico e por patologias.
Estudos ainda não foram realizados avaliando a expressão desses miRNAs e a mudança de tipo de fibra em DCV, e em especial na HA. Uma vez que na HA e DCV há uma mudança no perfil de fibras musculares, seria pertinente pensar que os miRNAs-208b e -499 estariam participando dessa alteração e que o TF aeróbio seria um forte candidato para a normalização desses parâmetros, uma vez que ele conhecidamente aumenta o metabolismo oxidativo associada ao predomínio de fibras do tipo I.
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