Treinamento intervalado de alta intensidade : influência sobre a biomecânica da marcha e morfometria muscular de ratos em diferentes idades e dietas

Abstract

RESUMO: O modelo do membro posterior do rato, amplamente utilizado na análise da marcha, é uma abordagem complementar para a avaliação da biomecânica locomotora. Tradicionalmente, a investigação dos parâmetros biomecânicos da marcha em roedores tem se concentrado em intervenções patológicas. No entanto, estudos recentes começaram a associar métodos de treinamento moderado a condições como o envelhecimento e diferentes estados patológicos. Porém, pouco se sabe a respeito do comportamento locomotor desse modelo animal mediante a prática de treinamento físico mais intenso, como o HIIT (Treinamento intervalado de alta intensidade) associados a fatores como obesidade e idade. Diante desta lacuna, o objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos do HIIT em parâmetros biomecânicos da marcha e na morfometria muscular de ratos em diferentes idades e dietas. Para isto, foram utilizados ratos machos Wistar de sete, nove, 12 e 18 meses de idade subdivididos em S-SD (Sedentário alimentado com ração padrão) T-SD (Treinado alimentado com ração padrão), S-HFD (Sedentário alimentado com HFD) e T-SD (Treinado alimentado com HFD). Após um período de indução à obesidade, os grupos T-SD/HFD foram submetidos a 24 sessões de treinamento HIIT 3 vezes por semana. Ao término do treinamento, foram realizadas as gravações cinemáticas e posteriormente a eutanásia quando foram coletados os músculos sóleo e extensor digital longo. Dentre os principais resultados obtidos, apesar de diferenças em relação à idade, o HIIT promoveu alterações na biomecânica linear, como redução do comprimento de passada (p<0.0001), tempo de passada e apoio (p<0.0001), e aumento da freqüência de passada (p<0.0001), independentemente da dieta ofertada. Em relação aos dados angulares, apesar das diferenças nos picos máximos e mínimos angulares em relação ao HIIT, destacou-se a amplitude de movimento (ADM) do joelho que foi reduzida somente nos animais de 7 meses (p=0.010) e também redução com o HIIT (p=0.004) somente nesta idade. Já no tornozelo, a prática do HIIT reduziu o pico máximo independentemente da dieta ofertada (p<0.0001), porém somente os grupos T-SD apresentaram redução da ADM e, o oposto foi observado nos grupos T-HFD (Treinamento x Dieta, p=0.0038). Já nas análises histológicas, a idade foi o principal fator de redução na área de secção transversa das fibras musculares (AST) (p<0.0001). Apesar disso, a prática do HIIT aumentou a AST destas fibras (p<0.0001) tanto no músculo sóleo quanto no EDL. Além disso, o HIIT e a idade favoreceram a maior remodelação da Matriz extracelular (p<0.0001) e do colágeno do tipo III (p<0.0001), porém a condição de obesidade aliada ao treinamento interfere nesta remodelação (p<0.05). Como conclusão, a prática de 8 semanas de HIIT teve efeito positivo na eficiência locomotora linear, associando-se fortemente à hipertrofia muscular, com pouca interferência da obesidade. Na cinemática angular, a prática do HIIT reduziu a ADM do joelho somente nos animais adultos e estabilizou a coluna no plano sagital, reduzindo comportamentos de galope. Além disso, nossos resultados, além de preencher uma lacuna existente na literatura científica, têm potencial para fornecer uma orientação valiosa a pesquisadores da área no que diz respeito à padronização da idade em estudos que utilizam modelos de roedores, particularmenteem pesquisas relacionadas a exercícios.

ABSTRACT:The rat hind limb model, widely used in gait analysis, is a complementary approach to assessing locomotor biomechanics. Traditionally, the investigation of biomechanical gait parameters in rodents has focused on pathological interventions. However, recent studies have begun to associate moderate training methods with conditions such as aging and different pathological states. Nevertheless, little is known about the locomotor behavior of this animal model when subjected to more intense physical training, such as HIIT (High-Intensity Interval Training), in association with factors like obesity and age. Given this gap, the aim of this study was to evaluate the effects of HIIT on gait biomechanical parameters and muscle morphometry in rats of different ages and diets. For this purpose, male Wistar rats aged seven, nine, 12, and 18 months were subdivided into S-SD (Sedentary, fed a standard diet), T-SD (Trained, fed a standard diet), S-HFD (Sedentary, fed a high-fat diet), and T-HFD (Trained, fed a high-fat diet). After an obesity induction period, the T-SD/HFD groups underwent 24 HIIT sessions three times a week. At the end of the training period, kinematic recordings were performed, followed by euthanasia, during which the soleus and extensor digitorum longus (EDL) muscles were collected. Among the main results, despite age-related differences, HIIT induced changes in linear biomechanics, such as a reduction in stride length (p<0.0001), stride time, and stance time (p<0.0001), along with an increase in stride frequency (p<0.0001), regardless of diet. Regarding angular data, despite differences in maximum and minimum angular peaks due to HIIT, knee range of motion (ROM) was significantly reduced only in seven-month-old animals (p=0.010), with HIIT further decreasing ROM in this age group (p=0.004). In the ankle joint, HIIT reduced the maximum peak regardless of diet (p<0.0001); however, only the T-SD groups exhibited a reduction in ROM, while the opposite was observed in the T-HFD groups (Training x Diet, p=0.0038). Histological analyses revealed that age was the main factor contributing to a reduction in muscle fiber cross-sectional area (CSA) (p<0.0001). Despite this, HIIT increased CSA (p<0.0001) in both the soleus and EDL muscles. Additionally, HIIT and aging promoted greater extracellular matrix remodeling (p<0.0001) and type III collagen deposition (p<0.0001), but obesity combined with training interfered with this remodeling (p<0.05). In conclusion, eight weeks of HIIT had a positive effect on linear locomotor efficiency, strongly associating with muscle hypertrophy and showing little interference from obesity. In angular kinematics, HIIT reduced knee ROM only in adult animals and stabilized the spine in the sagittal plane, reducing galloping behaviors. Furthermore, our results not only fill a gap in the scientific literature but also have the potential to provide valuable guidance to researchers in the field regarding age standardization in studies using rodent models, particularly in exercise-related research