In response to diabetes mellitus, skeletal muscle is negatively affected, as is evident by reduced contractile force production, increased muscle fatigability, and increased levels of oxidative stress biomarkers. Apocynin is a widely used NADPH oxidase inhibitor, with antioxidant and anti-inflammatory potential. It has been effective for amelioration of a variety of disorders, including diabetic complications. Therefore, the present study was conducted to evaluate the effects and action mechanisms of apocynin in slow- and fast-twitch diabetic rat muscles. Male Wistar rats were rendered diabetic by applying intraperitoneally a single dose of streptozotocin (45 mg/kg). Apocynin treatment (3 mg/kg/day) was administered over 8 weeks. Fasting blood glucose (FBG), insulin tolerance and body weight gain were measured. Both slow (soleus) and fast (extensor digitorum longus, EDL) skeletal muscles were used for muscle function evaluation, oxidative stress markers, and evaluating gene expression using qRT-PCR. Treatment with apocynin significantly reduced FBG levels and enhanced insulin tolerance. Apocynin also prevented muscle contractile dysfunction in EDL muscle but had no significant effect on this parameter in soleus muscles. However, in both types of muscles, apocynin mitigated the oxidative stress by decreasing ROS levels and increasing total glutathione levels and redox state. Concomitantly, apocynin also statistically enhanced Nrf-2 and GLU4 mRNA expression and downregulated NOX2, NOX4, and NF-κB mRNA. Collectively, apocynin exhibits properties myoprotective in diabetic animals. These findings indicate that apocynin predominantly acts as an antioxidant in fast-twitch and slow-twitch muscles but has differential impact on contractile function.

Diabetic muscular atrophy is a complication of diabetes mellitus that can decrease quality of life. Its complex mechanisms include alterations in proteolytic pathways, oxidative stress, and intracellular lipid accumulation. NADPH oxidase enzymes (NOX) play a key role in the production of ROS, contributing to oxidative damage and insulin resistance. Apocynin, a NOX inhibitor, has antioxidant and anti-inflammatory effects, suggesting its therapeutic potential in various diabetic complications. This study evaluated the impact of apocynin on the mechanisms of muscle atrophy in slow- and fast-twitch muscles of diabetic rats. Diabetes was induced in male Wistar rats by intraperitoneal injection of a single dose of streptozotocin (60 mg/kg). Apocynin treatment (3 mg/kg/day) was administered for 8 weeks. Fasting blood glucose levels, lipid profile, and weight gain were measured. Both slow-twitch (soleus) and fast-twitch (extensor digitorum longus, EDL) skeletal muscles were weighed and used to assess triglycerides (TG) content, histological analysis, lipid peroxidation levels, and gene expression evaluated by qRT-PCR. Apocynin reduced blood glucose levels, improved body weight, and exhibited hypolipidemic effects. It significantly increased muscle weight in EDL and soleus, especially in EDL muscle, lowering triglycerides, lipid peroxidation, and increasing fiber size. Additionally, it decreased mRNA expression levels of MuRF-1, atrogin-1, myostatin and p47phox mRNA and upregulated PGC-1α and follistatin mRNA. Apocynin exerted a myoprotective effect by mitigating muscle atrophy in diabetic rats. Its effects were differentially mediated on TG accumulation and muscle fiber size, reducing oxidative stress, atrogene expression, and positively regulating PGC-1α.

Background/Objectives: In all types of diabetes, elevated blood glucose levels cause pathological changes in skeletal muscle, primarily due to oxidative stress, mitochondrial dysfunction, and excessive production of reactive oxygen species (ROS). Regular exercise can help mitigate these effects; however, the underlying mechanisms, particularly those involving the mitochondrial permeability transition pore (mPTP), remain incompletely understood. This study aimed to explore the effects of aerobic exercise training (AET) on oxidative stress and the expression of mPTP components in the skeletal muscle of streptozotocin-induced diabetic rats. Methods: Male Wistar rats were randomly divided into three groups: Healthy Sedentary (H-SED), Diabetic Sedentary (D-SED), and Diabetic Exercise-trained (D-EXER); n = 6 per group. The D-EXER group performed AET (0° slope) 5 days/week for 8 weeks. After the intervention period, body weight and fasting blood glucose (FBG) levels were measured, and soleus muscles were collected and analyzed for oxidative stress biomarkers, Western blotting, and gene expression using qRT-PCR. Results: Following an 8-week intervention, AET reduced FBG concentrations. Accordingly, in the soleus muscles of the D-EXER group, ROS levels decreased, and redox balance was improved compared to the D-SED group. Exercise training reduced CypD and Casp9 mRNA expression and increased Bcl-2 mRNA expression, whereas Ant1 mRNA expression was only slightly altered. CypD protein expression was decreased in exercised diabetic rats, while VDAC1 protein and mRNA levels remained unchanged. In the D-EXER group, there were significant inverse correlations between CypD and Casp9 mRNA expression levels and glutathione redox state. Conclusions: The current study suggests that 8 weeks of AET, in addition to reducing hyperglycemia, may favorably influence oxidative balance and the expression of mPTP-related molecular components in diabetic skeletal muscle.

La diabetes se caracteriza por cuadros de hiperglucemia crónica, la cual condiciona la aparición del estrés oxidativo (EO), que es responsable de muchas de las complicaciones de esta enfermedad. La peroxidación lipídica es un importante biomarcador de EO debido a su toxicidad y a su capacidad para alterar otras macromoléculas, lo que provoca daño celular. En la diabetes, el cerebro es susceptible al daño oxidativo por su alta tasa de consumo de oxígeno, su abundante contenido de lípidos y relativa escasez de enzimas antioxidantes. La fisetina es un flavonoide que se encuentra en diversas frutas y verduras que ha demostrado tener efectos antiinflamatorios y antioxidantes. Además, el ejercicio físico también se considera una estrategia no farmacológica importante para prevenir y/o atenuar las alteraciones celulares inducidas por el EO. El presente estudio evaluó de manera comparativa los efectos de la suplementación con fisetina y del ejercicio aeróbico de intensidad moderada sobre los niveles de peroxidación lipídica en el cerebro de ratas con diabetes. Se utilizaron 16 ratas macho de la cepa Wistar, las cuales fueron separadas en 4 grupos (n=4): control sano (Ctl), diabetes (D), diabetes con fisetina (D+Fis) y diabetes con ejercicio aeróbico de intensidad moderada (D+EA). La diabetes fue inducida con una dosis única de estreptozotocina (65 mg/kg). Las ratas de los grupos D+Fis y D+EA fueron sometidas a 8 semanas de tratamiento y entrenamiento físico, respectivamente. Al finalizar, se determinó la peroxidación lipídica en el cerebro, mediante la cuantificación de las sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico (TBARS). Los resultados mostraron que los niveles de TBARS aumentaron de manera significativa en las ratas del grupo D en comparación al grupo Ctl (p<0.05). En cambio, los niveles de TBARS disminuyeron significativamente en el grupo D+EA (p<0.05), mientras que en el grupo D+Fis la diferencia no fue significativa con respecto al grupo D. Estos hallazgos implican que el ejercicio aeróbico, como terapia antioxidante, es más benéfico que la fisetina para reducir la peroxidación lipídica en el cerebro durante la diabetes.

La encefalopatía diabética (ED) es una complicación neurodegenerativa de la Diabetes caracterizada por deterioro cognitivo, disfunción mitocondrial y estrés oxidativo. La peroxidación lipídica cerebral, mediada por especies reactivas de oxígeno, desempeña un papel central en este daño neuronal. En este contexto, el ejercicio físico ha emergido como una estrategia terapéutica con potencial antioxidante, especialmente el entrenamiento interválico de alta intensidad (HIIT), aunque su eficacia comparativa frente al ejercicio continuo de intensidad moderada (MICT) sigue en debate. El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de ambos modelos de entrenamiento sobre los niveles de peroxidación lipídica cerebral en un modelo de diabetes experimental en ratas Wistar. Se utilizaron trece ratas macho distribuidas en cuatro grupos: control sano (Ctl), diabético sin intervención (D), diabético con entrenamiento MICT (D+MICT) y diabético con entrenamiento HIIT (D+HIIT). La diabetes fue inducida mediante estreptozotocina (65 mg/kg intraperitoneal), y los protocolos de entrenamiento se aplicaron durante ocho semanas, cinco veces por semana, en una banda motorizada. Posterior a la intervención, se evaluaron los niveles de glucosa y de sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico (TBARS) en tejido cerebral como marcador de peroxidación lipídica. Los resultados mostraron que el grupo D+HIIT presentó una reducción significativa en los niveles de TBARS en comparación con el grupo D+MICT (p = 0.003), alcanzando valores similares a los del grupo sano (p = 0.636), mientras que el grupo D+MICT presentó los niveles más elevados de TBARS entre todos los grupos (p < 0.001). Además, el grupo D+HIIT mostró una disminución significativa de la glucemia en comparación con el grupo diabético sin tratamiento (p < 0.005). Estos hallazgos sugieren que el entrenamiento HIIT no solo mejora el control glucémico, sino que también ejerce un efecto antioxidante en el sistema nervioso central, lo que respalda su potencial como estrategia neuro protectora complementaria en el tratamiento de la ED. En contraste, los efectos observados con el protocolo MICT podrían estar relacionados con respuestas adaptativas específicas al tipo de ejercicio, lo que requiere mayor investigación para dilucidar su significado fisiológico