Efeitos do treinamento físico resistido sobre propriedades histológicas, morfológicas, mecânicas, gênicas e proteicas do coração de ratos espontaneamente hipertensos

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Data

2020-12-21

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Universidade Federal de Viçosa

Resumo

O objetivo deste estudo foi investigar os efeitos do treinamento resistido (TR) sobre propriedades histológicas, morfológicas, mecânicas, gênicas e proteicas do coração de ratos espontaneamente hipertensos. Para tal, ratos adultos da linhagem Wistar Kyoto ou espontaneamente hipertensos (SHR), com 16 semanas de idade, foram alocados em um dos 4 grupos, com 16 animais cada, a saber: normotenso sem treinamento (NS), normotenso treinado (NT), hipertenso sem treinamento (HS) e hipertenso treinado (HT). Os animais dos grupos NT e HT, foram submetidos a um protocolo de TR, com escaladas em escada vertical (80o de inclinação), 3 vezes por semana, durante 8 semanas. A pressão arterial (PA) e a frequência cardíaca de repouso (FCR) foram mensuradas antes e após o período de TR. O exame ecocardiográfico foi realizado após o período de TR, para analisar a morfologia e a função sistólica do ventrículo esquerdo (VE). As circunferências torácica (CT) e abdominal (CA) e o comprimento naso-anal foram medidas e a relação CA/CT e o índice de massa corporal (IMC) foram calculados. A quantidade total de lipídios foi determinada e o conteúdo de lipídio e o percentual de gordura foram calculados. Após eutanásia, foram determinadas as massas do coração (MCor), dos ventrículos (MV), do ventrículo direito (MVD), do septo interventricular (MS) e do VE (MVE). As razões MV:MCor, MVE:MCor e MVE:tíbia foram calculadas. No VE, a área de secção transversa (AST) foi mensurada e as proporções histomorfométricas de citoplasma, de núcleo, de vasos sanguíneos, de matriz extracelular e de colágeno tipo I e tipo III foram determinadas. A razão entre os colágenos III e I foi calculada (razão III:I). As expressões gênicas dos biomarcadores inflamatórios (TNF, fator de necrose tumoral; IL-10, interleucina 10), de função endotelial (VEGF, fator de crescimento vascular endotelial; ET-1, endotelina 1) e de tecidos não contráteis (Colágeno tipo I e tipo III) do VE foram mensuradas. As expressões das proteínas reguladoras de cálcio (Ca2+) do VE (SERCA2a, cálcio ATPase do retículo sarcoplasmático 2a; NCX, trocador de sódio e cálcio; PLBt, fosfolambam total; CAV1.2, canal de cálcio do tipo L 1.2) foram determinadas. Em miócitos isolados do VE, foram determinados a contratilidade e o Ca2+ intracelular ([Ca2+]i) transiente. Os dados foram analisados por meio de ANOVA two-way para medidas repetidas ou ANOVA two-way, seguidas do post hoc de Tukey, quando necessário. O tamanho do efeito foi calculado utilizando-se o índice d de Cohen para grupos emparelhados. Os dados foram apresentados como média ± EPM. P < 0,05 foi considerado significativo. Os resultados mostraram que os animais SHR apresentaram maior força muscular relativa e menor massa corporal, comparados aos normotensos. O TR não reduziu a PA e a FCR (p > 0,05). O TR aumentou a Mcor, a MV, a MVE e as razões MV:Mcor, MVE:Mcor e MVE:tíbia, além de prevenir a redução dimensão interna do VE e da fração de ejeção. O TR preveniu o aumento da largura, da AST de miócitos, do % de núcleos e do colágeno do tipo I. Além disso, aumentou o percentual do colágeno do tipo III e a razão III:I e diminuiu o percentual de matriz extracelular (p < 0,05) no VE. Contudo, não houve efeito, tanto da hipertensão quanto do TR (p > 0,05), nas expressões gênicas de VEGF, ET-1, IL-10, TNF e colágenos tipo I e tipo III. Em miócitos isolados do VE, o TR aumentou a amplitude, as velocidades até o pico e de decaimento do [Ca2+]i transiente, a amplitude de contração, as velocidades de contração e de relaxamento celular (p < 0,05). O TR preveniu também o aumento da expressão proteica de FLBt (p < 0,05), sem alterar a expressão da SERCA2, NCX e CAV1.2 (p > 0,05) no VE. Em conclusão, o TR aplicado preveniu o remodelamento adverso, promoveu benefícios nas propriedades morfológicas, melhorou as propriedades mecânicas e a expressão proteica relativa à recaptação de Ca2+ para o retículo sarcoplasmático, sem afetar a expressão gênica de biomarcadores inflamatórios, de função endotelial e de tecidos não contráteis no VE de ratos espontaneamente hipertensos. Palavras-Chave: Exercícios Físicos. Hipertensão. Miócitos cardíacos. Contração miocárdica.
The aim of this study was to investigate the effects of resistance training (RT) on the histological, morphological, mechanical, genetic and protein properties in the heart of spontaneously hypertensive rats (SHR). Sixteen-week-old male normotensive Wistar Kyoto rats or SHR were allocated in one of the 4 groups of 16 animals each, as follows: normotensive control (NS), normotensive trained (NT), hypertensive control (HS) and hypertensive trained (HT). Animals from NT and HT groups were submitted to a RT protocol (climbing vertical ladder – inclination: 80 degrees), 3x/week, for 8 weeks. Blood pressure (BP) and resting heart rate (RHR) were measured before and after the RT period. The echocardiographic exam was performed after the TR period to analyze left ventricle (LV) morphology and systolic function. The thoracic (TC) and abdominal (AC) circumferences and the naso-anal length were measured, and the AC/TC ratio and body mass index (BMI) were calculated. The total amount of lipids was determined and the lipid content and fat percentage were calculated. After euthanasia, the heart (HM), ventricles (VM), right ventricle (RVM), interventricular septum (SM) and LV (LVM) were determined. The VM:HM, LVM:HM and LVM:tibia ratios were calculated. The myocyte cross-sectional area (CSA) and the percentages of cytoplasm, nucleus, blood vessels, collagen type I and type III fibers were histologically determined. The collagen fiber type III to type I ratio was calculated (III:I ratio). The gene expression of inflammatory biomarkers (TNF, tumor necrosis factor; IL-10, interleukin 10), endothelial function (VEGF, vascular endothelial growth factor; ET-1, endothelin 1) and non- contractile tissue of the LV (collagen type I and type III fibers) were measured. The expression of the Ca2+ regulatory proteins (SERCA2a, sarcoplasmic reticulum calcium ATPase; NCX, sodium – calcium exchanger; PLBt, phospholamban total; CAV1.2, calcium channel type 1.2) in the LV was measured. In isolated LV myocytes, it was measured contractile function and the intracellular Ca2+ ([Ca2+]i) transient. The data were analyzed using two-way ANOVA for repeated measurements or two-way ANOVA, as appropriate, followed by the Tukey's post hoc test, when necessary. The effect size was calculated using the Cohen's d index for paired groups. Data are presented as mean ± SEM (α = 5%). The results showed that SHR had a higher relative muscular strength and lower body mass, compared to normotensive animals. The employed TR did not change BP and RHR (p > 0.05). The RT increased HM, VM, LVM, and VM:HM, LVM:HM, LVM:tibia ratio, and prevented the increase in the internal dimension of the LV and the ejection fraction. The TR prevented the increases in myocyte width and CSA, % of nuclei and in the collagen type I (p < 0.05). Besides that, increase % of collagen type III and in the III:I ratio, and decrease % of extracellular matrix (p < 0.05) in the LV (p < 0.05) in the LV. However, neither hypertension nor RT affected the expression of VEGF, ET-1, IL-10, TNF and collagen I and III genes in the LV (p > 0.05). In single LV myocytes, the RT augmented the amplitude, the velocities to peak and to decay of the [Ca2+]i transient, and the amplitude of contraction, and the velocities of contraction and relaxation (p < 0.05). RT also prevented the increase in the expression of FLBt (p < 0.05), without changing the expression of SERCA2a, NCX and CAV1.2 (p > 0.05) in the LV. In conclusion, the employed RT prevents adverse histological remodeling caused by hypertension, promote benefits in the morphological properties, improves the mechanical properties and calcium reuptake into the sarcoplasmic reticulum protein expression, with no influence in the inflammatory, endothelial function and non-contractile biomarkers gene expression in the LV of spontaneously hypertensive rats. Keywords: Physical exercise. Hypertension. Cardiac myocytes. Myocardial contraction.

Descrição

Palavras-chave

Exercícios físicos, Hipertensão, Miócitos cardíacos, Contração miocárdica

Citação

MOURA, Anselmo Gomes. Efeitos do treinamento físico resistido sobre propriedades histológicas, morfológicas, mecânicas, gênicas e proteicas do coração de ratos espontaneamente hipertensos. 2020. 104 f. Tese (Doutorado em Educação Física) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2020.

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