Acute lead-induced vasoconstriction in the vascular beds of isolated perfused rat tails is endothelium-dependent

Chronic lead exposure induces hypertension in humans and animals, affecting endothelial function. However, studies concerning acute cardiovascular effects are lacking. We investigated the effects of acute administration of a high concentration of lead acetate (100 µΜ) on the pressor response to phenylephrine (PHE) in the tail vascular bed of male Wistar rats. Animals were anesthetized with sodium pentobarbital and heparinized. The tail artery was dissected and cannulated for drug infusion and mean perfusion pressure measurements. Endothelium and vascular smooth muscle relaxation were tested with acetylcholine (5 µg/100 µL) and sodium nitroprusside (0.1 µg/100 µL), respectively, in arteries precontracted with 0.1 µM PHE. Concentration-response curves to PHE (0.001-300 µg/100 µL) were constructed before and after perfusion for 1 h with 100 µΜ lead acetate. In the presence of endothelium (E+), lead acetate increased maximal response (Emax) (control: 364.4 ± 36, Pb2+: 480.0 ± 27 mmHg; P < 0.05) and the sensitivity (pD2; control: 1.98 ± 0.07, 2.38 ± 0.14 log mM) to PHE. In the absence of endothelium (E-) lead had no effect but increased baseline perfusion pressure (E+: 79.5 ± 2.4, E-: 118 ± 2.2 mmHg; P < 0.05). To investigate the underlying mechanisms, this protocol was repeated after treatment with 100 µM L-NAME, 10 µM indomethacin and 1 µM tempol in the presence of lead. Lead actions on Emax and pD2 were abolished in the presence of indomethacin, and partially abolished with L-NAME and tempol. Results suggest that acute lead administration affects the endothelium, releasing cyclooxygenase-derived vasoconstrictors and involving reactive oxygen species.

Ventricular performance and Na+-K+ ATPase activity are reduced early and late after myocardial infarction in rats

Myocardial infarction leads to compensatory ventricular remodeling. Disturbances in myocardial contractility depend on the active transport of Ca2+ and Na+, which are regulated by Na+-K+ ATPase. Inappropriate regulation of Na+-K+ ATPase activity leads to excessive loss of K+ and gain of Na+ by the cell. We determined the participation of Na+-K+ ATPase in ventricular performance early and late after myocardial infarction. Wistar rats (8-10 per group) underwent left coronary artery ligation (infarcted, Inf) or sham-operation (Sham). Ventricular performance was measured at 3 and 30 days after surgery using the Langendorff technique. Left ventricular systolic pressure was obtained under different ventricular diastolic pressures and increased extracellular Ca2+ concentrations (Ca2+e) and after low and high ouabain concentrations. The baseline coronary perfusion pressure increased 3 days after myocardial infarction and normalized by 30 days (Sham 3 = 88 ± 6; Inf 3 = 130 ± 9; Inf 30 = 92 ± 7 mmHg; P < 0.05). The inotropic response to Ca2+e and ouabain was reduced at 3 and 30 days after myocardial infarction (Ca2+ = 1.25 mM; Sham 3 = 70 ± 3; Inf 3 = 45 ± 2; Inf 30 = 29 ± 3 mmHg; P < 0.05), while the Frank-Starling mechanism was preserved. At 3 and 30 days after myocardial infarction, ventricular Na+-K+ ATPase activity and contractility were reduced. This Na+-K+ ATPase hypoactivity may modify the Na+, K+ and Ca2+ transport across the sarcolemma resulting in ventricular dysfunction.

Lead reduces tension development and the myosin ATPase activity of the rat right ventricular myocardium

Lead (Pb2+) poisoning causes hypertension, but little is known regarding its acute effects on cardiac contractility. To evaluate these effects, force was measured in right ventricular strips that were contracting isometrically in 45 male Wistar rats (250-300 g) before and after the addition of increasing concentrations of lead acetate (3, 7, 10, 30, 70, 100, and 300 µM) to the bath. Changes in rate of stimulation (0.1-1.5 Hz), relative potentiation after pauses of 15, 30, and 60 s, effect of Ca2+ concentration (0.62, 1.25, and 2.5 mM), and the effect of isoproterenol (20 ng/mL) were determined before and after the addition of 100 µM Pb2+. Effects on contractile proteins were evaluated after caffeine treatment using tetanic stimulation (10 Hz) and measuring the activity of the myosin ATPase. Pb2+ produced concentration-dependent force reduction, significant at concentrations greater than 30 µM. The force developed in response to increasing rates of stimulation became smaller at 0.5 and 0.8 Hz. Relative potentiation increased after 100 µM Pb2+ treatment. Extracellular Ca2+ increment and isoproterenol administration increased force development but after 100 µM Pb2+ treatment the force was significantly reduced suggesting an effect of the metal on the sarcolemmal Ca2+ influx. Concentration of 100 µM Pb2+ also reduced the peak and plateau force of tetanic contractions and reduced the activity of the myosin ATPase. Results showed that acute Pb2+ administration, although not affecting the sarcoplasmic reticulum activity, produces a concentration-dependent negative inotropic effect and reduces myosin ATPase activity. Results suggest that acute lead administration reduced myocardial contractility by reducing sarcolemmal calcium influx and the myosin ATPase activity. These results also suggest that lead exposure is hazardous and has toxicological consequences affecting cardiac muscle.

Eucalyptol, an essential oil, reduces contractile activity in rat cardiac muscle

Eucalyptol is an essential oil that relaxes bronchial and vascular smooth muscle although its direct actions on isolated myocardium have not been reported. We investigated a putative negative inotropic effect of the oil on left ventricular papillary muscles from male Wistar rats weighing 250 to 300 g, as well as its effects on isometric force, rate of force development, time parameters, post-rest potentiation, positive inotropic interventions produced by Ca2+ and isoproterenol, and on tetanic tension. The effects of 0.3 mM eucalyptol on myosin ATPase activity were also investigated. Eucalyptol (0.003 to 0.3 mM) reduced isometric tension, the rate of force development and time parameters. The oil reduced the force developed by steady-state contractions (50% at 0.3 mM) but did not alter sarcoplasmic reticulum function or post-rest contractions and produced a progressive increase in relative potentiation. Increased extracellular Ca2+ concentration (0.62 to 5 mM) and isoproterenol (20 nM) administration counteracted the negative inotropic effects of the oil. The activity of the contractile machinery evaluated by tetanic force development was reduced by 30 to 50% but myosin ATPase activity was not affected by eucalyptol (0.3 mM), supporting the idea of a reduction of sarcolemmal Ca2+ influx. The present results suggest that eucalyptol depresses force development, probably acting as a calcium channel blocker.

Effects of small doses of ouabain on the arterial blood pressure of anesthetized hypertensive and normotensive rats

Ouabain increases vascular resistance and may induce hypertension by inhibiting the Na+ pump. The effects of 0.18 and 18 µg/kg, and 1.8 mg/kg ouabain pretreatment on the phenylephrine (PHE; 0.1, 0.25 and 0.5 µg, in bolus)-evoked pressor responses were investigated using anesthetized normotensive (control and uninephrectomized) and hypertensive (1K1C and DOCA-salt treated) rats. Treatment with 18 µg/kg ouabain increased systolic and diastolic blood pressure in all groups studied. However, the magnitude of this increase was larger for the hypertensive 1K1C and DOCA-salt rats than for normotensive animals, while the pressor effect of 0.18 µg/kg ouabain was greater only in DOCA-salt rats. A very large dose (1.8 mg/kg) produced toxic effects on the normotensive control but not on uninephrectomized or 1K1C rats. Rat tail vascular beds were perfused to analyze the effects of 10 nM ouabain on the pressor response to PHE. In all animals, 10 nM ouabain increased the PHE pressor response, but this increase was larger in hypertensive DOCA-salt rats than in normotensive and 1K1C rats. Results suggested that a) increases in diastolic blood pressure induced by 18 µg/kg ouabain were larger in hypertensive than normotensive rats; b) in DOCA-salt rats, smaller ouabain doses had a stronger effect than in other groups; c) hypertensive and uninephrectomized rats were less sensitive to toxic doses of ouabain, and d) after treatment with 10 nM ouabain isolated tail vascular beds from DOCA-salt rats were more sensitive to the pressor effect of PHE than those from normotensive and 1K1C hypertensive rats. These data suggest that very small doses of ouabain, which might produce nanomolar plasma concentrations, enhance pressor reactivity in DOCA-salt hypertensive rats, supporting the idea that endogenous ouabain may contribute to the increase and maintenance of vascular tone in hypertension.

The left ventricular contractility of the rat heart is modulated by changes in flow and a1-adrenoceptor stimulation

Myocardial contractility depends on several mechanisms such as coronary perfusion pressure (CPP) and flow as well as on a1-adrenoceptor stimulation. Both effects occur during the sympathetic stimulation mediated by norepinephrine. Norepinephrine increases force development in the heart and produces vasoconstriction increasing arterial pressure and, in turn, CPP. The contribution of each of these factors to the increase in myocardial performance needs to be clarified. Thus, in the present study we used two protocols: in the first we measured mean arterial pressure, left ventricular pressure and rate of rise of left ventricular pressure development in anesthetized rats (N = 10) submitted to phenylephrine (PE) stimulation before and after propranolol plus atropine treatment. These observations showed that in vivo a1-adrenergic stimulation increases left ventricular-developed pressure (P<0.05) together with arterial blood pressure (P<0.05). In the second protocol, we measured left ventricular isovolumic systolic pressure (ISP) and CPP in Langendorff constant flow-perfused hearts. The hearts (N = 7) were perfused with increasing flow rates under control conditions and PE or PE + nitroprusside (NP). Both CPP and ISP increased (P<0.01) as a function of flow. CPP changes were not affected by drug treatment but ISP increased (P<0.01). The largest ISP increase was obtained with PE + NP treatment (P<0.01). The results suggest that both mechanisms, i.e., direct stimulation of myocardial a1-adrenoceptors and increased flow, increased cardiac performance acting simultaneously and synergistically.

Reactivity of the isolated perfused rat tail vascular bed

Isolated segments of the perfused rat tail artery display a high basal tone when compared to other isolated arteries such as the mesenteric and are suitable for the assay of vasopressor agents. However, the perfusion of this artery in the entire tail has not yet been used for functional studies. The main purpose of the present study was to identify some aspects of the vascular reactivity of the rat tail vascular bed and validate this method to measure vascular reactivity. The tail severed from the body was perfused with Krebs solution containing different Ca2+ concentrations at different flow rates. Rats were anesthetized with sodium pentobarbital (65 mg/kg) and heparinized (500 U). The tail artery was dissected near the tail insertion, cannulated and perfused with Krebs solution plus 30 µM EDTA at 36oC and 2.5 ml/min and the procedures were started after equilibration of the perfusion pressure. In the first group a dose-response curve to phenylephrine (PE) (0.5, 1, 2 and 5 µg, bolus injection) was obtained at different flow rates (1.5, 2.5 and 3.5 ml/min). The mean perfusion pressure increased with flow as well as PE vasopressor responses. In a second group the flow was changed (1.5, 2, 2.5, 3 and 3.5 ml/min) at different Ca2+ concentrations (0.62, 1.25, 2.5 and 3.75 mM) in the Krebs solution. Increasing Ca2+ concentrations did not alter the flow-pressure relationship. In the third group a similar protocol was performed but the rat tail vascular bed was perfused with Krebs solution containing PE (0.1 µg/ml). There was an enhancement of the effect of PE with increasing external Ca2+ and flow. PE vasopressor responses increased after endothelial damage with air and CHAPS, suggesting an endothelial modulation of the tone of the rat tail vascular bed. These experiments validate the perfusion of the rat tail vascular bed as a method to investigate vascular reactivity.

Ativação da enzima conversora de angiotensina no coração após infarto do miocárdio e suas repercussões no remodelamento ventricular

Objetivo: Determinar as alterações de atividade da enzima conversora de angiotensina (ECA) no coração com infarto do miocárdio (IM) e comparar os efeitos do captopril e losartan em parâmetros morfológicos e funcionais de ratos com IM. Métodos: O IM foi produzido em ratos Wistar por ligadura de ramos da artéria coronária esquerda. Os controles (Con) foram submetidos a uma cirurgia fictícia. Animais com IM e Con foram tratados com captopril (30mg/kg/dia) ou losartan (15mg/kg/dia) e estudados 30 dias após, determinando-se a atividade da ECA nos ventrículos direito (VD) e esquerdo (VE), as alterações hemodinâmicas e as concentrações de hidroxiprolina (OH-Pro) e proteína total no VD e VE. Resultados: A atividade da ECA aumentou no VD (+25%) e VE (+70%) após IM. A maior atividade foi observada na cicatriz fibrótica, onde atingiu cerca de 4,5 vezes a do músculo do VE que sobreviveu ao IM (420±68 vs 94±8nmoles/g/min; P<0,01). O IM determinou aumento da pressão diastólica final e hipertrofia do VD e VE. Captopril e losartan foram igualmente eficazes em atenuar a hipertrofia e o aumento da pré-carga. O captopril também atenuou o aumento de OH-Pro no VD e VE após IM. O IM reduziu a concentração de proteína principalmente no músculo de VE, efeito esse acentuado pelo captopril. Conclusão: A grande atividade da ECA na cicatriz deve produzir altas concentrações de angiotensina II (AII) no sangue que drena da cicatriz. Os efeitos dos inibidores da ECA seriam decorrentes, principalmente, da redução de geração local de AII, e não de aumento de cininas, uma vez que captopril e losartan exerceram efeitos similares no remodelamento pós-infarto.

Endogenous angiotensin II modulates nNOS expression in renovascular hypertension

Nitric oxide (NO) influences renal blood flow mainly as a result of neuronal nitric oxide synthase (nNOS). Nevertheless, it is unclear how nNOS expression is modulated by endogenous angiotensin II, an inhibitor of NO function. We tested the hypothesis that the angiotensin II AT1 receptor and oxidative stress mediated by NADPH oxidase contribute to the modulation of renal nNOS expression in two-kidney, one-clip (2K1C) hypertensive rats. Experiments were performed on male Wistar rats (150 to 170 g body weight) divided into 2K1C (N = 19) and sham-operated (N = 19) groups. nNOS expression in kidneys of 2K1C hypertensive rats (N = 9) was compared by Western blotting to that of 2K1C rats treated with low doses of the AT1 antagonist losartan (10 mg·kg-1·day-1; N = 5) or the superoxide scavenger tempol (0.2 mmol·kg-1·day-1; N = 5), which still remain hypertensive. After 28 days, nNOS expression was significantly increased by 1.7-fold in the clipped kidneys of 2K1C rats and by 3-fold in the non-clipped kidneys of 2K1C rats compared with sham rats, but was normalized by losartan. With tempol treatment, nNOS expression increased 2-fold in the clipped kidneys and 1.4-fold in the non-clipped kidneys compared with sham rats. The changes in nNOS expression were not followed by changes in the enzyme activity, as measured indirectly by the cGMP method. In conclusion, AT1 receptors and oxidative stress seem to be primary stimuli for increased nNOS expression, but this up-regulation does not result in higher enzyme activity.

Adequação e verificação de procedimentos para determinação de mercúrio em amostras de fígado e rim de rato utilizando a técnica CV-GF AAS

O mercúrio é um elemento que ainda necessita constante monitoramento devido sua capacidade tóxica em concentrações em níveis de traço com possibilidade de contaminação e exposição por uma variedade de formas e compostos presentes no ambiente. Esse estudo possuiu como objetivo a obtenção de um procedimento simplificado e eficiente para a determinação de teores de mercúrio em tecidos de rato Wistar a partir da otimização de um método de determinação, utilizando um sistema de geração de vapor frio acoplado a espectrometria de absorção atômica com forno de grafite (CV-GF AAS). Houve a comparação entre métodos de digestão, comparação de métodos de amalgamação, otimização, verificação do método a partir da obtenção de figuras de mérito e análise de amostras de fígado e rins de ratos tratados com exposição crônica ao mercúrio. Os resultados comprovaram que o método de digestão em bloco digestor, a utilização de amalgamação por recobrimento de tubo em ouro em conjunto com rede de ouro e adição pré-análise à solução de simeticona e isopropanol apresentou os melhores resultados, com teores de recuperação médios entre 92 e 114 %, viabilizando a utilização do procedimento proposto.

Determinação de estanho em tecidos de ratas por ICP-MS

Os organoestânicos, principalmente o tributilestanho (TBT), são contaminantes ambientais, utilizados principalmente em tintas anti-incrustantes para navios. Eles sofrem bioacumulação e podem ser encontrados em mamíferos, inclusive em seres humanos. A principal fonte de exposição é a ingestão de alimentos contaminados. Esse estudo possuiu como objetivo a determinação de estanho em tecidos de ratas expostas cronicamente a TBT utilizando espectrometria de massas com plasma acoplado indutivamente (ICP-MS). Ratas Wistar adultas foram usadas na experimentação, sendo divididas dois grupos: o grupo exposto a 100 ng kg-1 dia-1 de TBT por 15 dias e o grupo de referência que recebeu somente o veículo durante o mesmo período de exposição. Ao final da exposição, os animais foram sacrificados e coletados plasma, coração, rim, pulmão, fígado e ovário para análise. As amostras foram secas em estufa por 72 horas e pulverizadas. A determinação de estanho foi realizada por ICP-MS após a digestão ácida assistida por micro-ondas de uma amostra com aproximadamente 100 mg. O limite de detecção (LD) calculado foi 4,3 ng L-1, o que permite a determinação de estanho em amostras de tecidos de animais usados para experimentação. A exatidão foi verificada pela análise do material de referência certificado de urina, Seronorm Urine (54,6 ± 2,7 μg L-1), tendo como resultado 50,1 ± 3,8 μg L-1. A concentração de estanho foi determinada em amostras de plasma, coração, rim, pulmão, fígado e ovário do grupo exposto a TBT e do grupo controle. Houve diferença estatisticamente significativa entre os dois grupos para todas as amostras analisadas. As diferenças entre os grupos foram mais pronunciadas nas amostras de fígado e rim. Além disso, este estudo mostrou que a presença de estanho no organismo de ratas distribui-se pelos tecidos acarretando em alterações morfofisiológicas já descritas em ovários, coração e fígado

Efeitos do isolamento social neonatal, da fluoxetina e do lactato desódio sobre o pânico experimental induzido por cianeto de potássio ou estimulação da matéria cinzenta periaquedutal em ratos

Os ataques de pânico (AP) podem ser precipitados pela inalação de dióxido de carbono (CO2 5%) ou pela infusão de lactato de sódio 0,5 mol/L (LAC) em pacientes predispostos, mas não nos indivíduos sadios ou pacientes com outros transtornos psiquiátricos. Estas e outras observações sugeriram que os AP sejam "alarmes falsos de sufocamento". O TP também caracteriza-se pela alta comorbidade com ansiedade de separação da infância (ASI). De fato, a ASI tem sido considerada como um fator predisponente tanto do pânico como da resistência aos panicolíticos. Estudos pré-clínicos do nosso laboratório mostraram, por outro lado, que a fluoxetina (FLX) atenua o pânico experimental à estimulação elétrica da matéria cinzenta periaquedutal dorsal (MCPAd) e à injeção de cianeto de potássio (KCN) em doses e regimes similares aos empregados na clínica. Adicionalmente, estes estudos mostraram que o isolamento social neonatal (ISN), um modelo de ASI, abole os efeitos panicolíticos da fluoxetina (1-2 mg.kg-1.dia-1, 21 dias) no modelo de pânico por estimulação da MCPAd. Portanto, o presente trabalho avaliou os efeitos da administração de 4 mg/kg de FLX (Estudo-1) e da infusão de uma solução 0,5 mol/L de LAC (Estudo-2) sobre as respostas de pânico à estimulação da MCPAd ou à injeção de KCN, respectivamente, em ratos submetidos ao isolamento social neonatal tanto efetivo (ISN) quanto fictício (ISF). No Estudo-1, ratos Wistar machos adultos submetidos ao ISN (3 h diárias) ou ao ISF (somente manipulação), ao longo da lactação, foram implantados com eletrodos na MCPAd e tratados com salina (0,9%, SAL) ou FLX (4 mg.kg-1.dia-1) ao longo de 21 dias. Nos ratos tratados com SAL, enquanto os limiares das respostas de pânico mantiveram-se praticamente inalterados no grupo ISF, eles foram progressivamente aumentados no grupo ISN. Os ratos tratados com FLX4 apresentaram limiares mais elevados que aqueles dos ratos tratados com SAL. A comparação aos limiares basais mostrou que a FLX4 teve efeitos diferenciados nos grupos ISF e ISN, aumentando ou reduzindo seus limiares, respectivamente. Embora não tenhamos observado diferenças dos efeitos da FLX4 sobre os limiares de pânico dos grupos ISN e ISF, as variações percentuais em relação à sessão de triagem indicam que a FLX4 teve efeitos até mesmo facilitadores. Estes resultados estendem observações anteriores da ausência de efeitos de doses menores de FLX nos ratos submetidos ao ISN. Por sua vez, o Estudo-2 mostrou que a infusão endovenosa de uma concentração clinicamente eficaz de LAC (0,5 mol/L) não tem efeito algum sobre o pânico induzido pelo KCN em ratos tanto virgens quanto submetidos ao ISF ou ISN. Embora os últimos resultados sugiram que os AP ao KCN (em ratos) e LAC (em humanos) envolvam mecanismos distintos, a conclusão definitiva requer experimentos adicionais com concentrações maiores de LAC.

Efeito da privação de sono paradoxal e do bloqueio da síntese da corticosterona sobre os limiares da reação de defesa induzida pela estimulação elétrica da matéria cinzenta periaquedutal e colículo superior

O Transtorno do pânico (TP) é um transtorno mental comum que afeta até 5% da população em algum momento da vida, sendo caracterizada pela presença de ataques de pânico (AP) recorrentes. Constitui uma psicopatologia que pode ser afetada pela privação do sono (PS), relação que ainda é pouco compreendida. Neste contexto, modelos experimentais de AP e de PS são ferramentas úteis na investigação dessa possível correlação, especialmente motivado pela crescente condição de privação de sono, que tem se tornado cada vez mais frequente na sociedade moderna. Assim, este estudo avaliou os efeitos da privação de sono paradoxal (PSP) sobre os limiares dos comportamentos defensivos induzidos por estimulação intracraniana (EI) da MCPD e CS de ratos num modelo experimental de AP, assim como verificou a influência da corticosterona sobre esses limiares. Foram utilizados 160 ratos Wistar machos (300g), organizados em 4 grupos com 40 animais cada, como se segue: Grupo Controle (CTR) submetido à EI, porém sem PSP; Grupo Privação (PRV), submetido à EI e privado por 96 horas; Grupo Privação + Bloqueio da corticosterona (PRB), submetido ao tratamento com metirapona, EI, e privado por 96 horas, e Grupo Controle + Bloqueio da corticosterona (CTB), submetido ao tratamento com metirapona e EI, porém sem privação de sono. Após 10 dias do implante cirúrgico intracraniano de eletrodo na MCPD e CS, os animais passaram por 5 sessões de estimulação, como se segue: 1ª (TRI) considerada triagem - imediatamente antes da privação, 2ª (P48) após 48h de privação, 3ª (P96) após 96h de privação, 4ª (R48) após 48h de retirada da privação e 5ª (R96) após 96h de retirada da privação. As curvas de limiares das respostas individuais de defesa obtidas nas várias sessões de estimulação da MCPD e CS (TRI, P48, P96, R48 e R96) dos ratos foram comparadas entre si, bem como as curvas de limiares de uma dada resposta nos diferentes grupos (CTR, PRV, CTB e PRB). Além disso, os níveis de corticosterona (CORT) foram dosados nas diferentes sessões de EI, e comparadas num mesmo grupo, bem como nos diferentes grupos. No grupo CTR, todos os comportamentos foram iguais em todas as sessões quando comparados à TRI, entretanto, nos animais privados (PRV), o limiar do galope (GLP) reduziu significativamente em R48 e R96, não ocorrendo xix alterações nos demais comportamentos. Em contraste, no grupo PRB, o Trote (TRT) aumentou a partir de P48, enquanto o GLP não foi alterado em nenhuma sessão de EI. Na comparação entre os grupos, em Salto (SLT), Micção (MIC), Exoftalmia (EXO), Imobilidade (IMO), Defecação (DEF), TRT e GLP, não sofreram alterações decorrentes da CORT produzida decorrente da PSP, sugerindo que a corticosterona não altera os comportamentos defensivos característicos do Ataque de Pânico. Em adição, tais resultados sugerem que os efeitos tardios da PSP sobre os limiares de GLP possivelmente se devam a mecanismos neuroquímicos tempo-dependente.