Beta-carotene supplementation attenuates cardiac remodeling induced by one-month tobacco-smoke exposure in rats

Objective: the objectives were to analyze the cardiac effects of exposure to tobacco smoke (ETS), for a period of 30 days, alone and in combination with beta-carotene supplementation (BC). Research methods and procedures: Rats were allocated into: Air (control, n = 13); Air + BC (n = 11); ETS (n = 11); and BC + ETS (n = 9). In Air + BC and BC + ETS, 500 mg of BC were added to the diet. After three months of randomization, cardiac structure and function were assessed by echocardiogram. After that, animals were euthanized and morphological data were analyzed post-morten. One-way and two-way ANOVA were used to assess the effects of ETS, BC and the interaction between ETS and BC on the variables. Results: ETS presented smaller cardiac output (0.087 +/- 0.001 vs. 0.105 +/- 0.004 l/min; p = 0.007), higher left ventricular diastolic diameter (19.6 +/- 0.5 vs. 18.0 +/- 0.5 mm/kg; p = 0.024), higher left ventricular (2.02 +/- 0.05 vs. 1.70 +/- 0.03 g/kg; p < 0.001) and atrium (0.24 +/- 0.01 vs. 0.19 +/- 0.01 g/kg; p = 0.003) weight, adjusted to body weight of animals, and higher values of hepatic lipid hydroperoxide (5.32 +/- 0.1 vs. 4.84 +/- 0.1 nmol/g tissue; p = 0.031) than Air. However, considering those variables, there were no differences between Air and BC + ETS (0.099 +/- 0.004 l/min; 19.0 +/- 0.5 mm/kg; 1.83 +/- 0.04 g/kg; 0.19 +/- 0.01 g/kg; 4.88 +/- 0.1 nmol/g tissue, respectively; p > 0.05). Ultrastructural alterations were found in ETS: disorganization or loss of myofilaments, plasmatic membrane infolding, sarcoplasm reticulum dilatation, polymorphic mitochondria with swelling and decreased cristae. In BC + ETS, most fibers showed normal morphological aspects. Conclusion: One-month tobacco-smoke exposure induces functional and morphological cardiac alterations and BC supplementation attenuates this ventricular remodeling process.

Myocardial remodeling and dysfunction are induced by chronic food restriction in spontaneously hypertensive rats

Several studies have shown alterations in hearts from animals subjected to food restriction (FR). However, few experiments in hearts evaluating pressure overload have been reported. We examined the effects of chronic FR on myocardial function and morphology in spontaneously hypertensive rats (SHR). Sixty-day-old SHR were fed a control (C) or a restricted diet (daily intake reduced to 50% of amount of food consumed by the control group) for 90 days. Myocardial performance was studied in isolated left ventricular (LV) papillary muscle. Food restriction decreased body weight and LV weight; LV weight/body-weight ratio was lower in the food-restricted group (SHR-C, 2.84 +/- 0.21 mg/g; SHR-FR, 2.56 +/- 0.24 mg/g; P <.05). Food restriction did not change arterial systolic blood pressure. Myocyte surface area was lower in the food-restricted group (P <.01). Food restriction induced myocardial ultrastructural alterations including reduced sarcoplasm content, reduced and disorganized myofilaments, disorganized Z line, dilated sarcoplasmic reticulum, and deep infoldings of plasma membrane. Myocardial hydroxyproline concentration was increased in the restricted rats. Peak developed tension (P <.05) and maximum rate of tension development (P <.01) were decreased in the SHR-FR group. In conclusion, myocardium of SHR subjected to chronic FR presents attenuation of hypertrophy development, ultrastructural changes, increased collagen content, and systolic dysfunction. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Alterations in myocardial collagen content affect rat papillary muscle function

We investigated the influence of myocardial collagen volume fraction (CVF, %) and hydroxyproline concentration (mu g/mg) on rat papillary muscle function. Collagen excess was obtained in 10 rats with unilateral renal ischemia for 5 wk followed by 3-wk treatment with ramipril (20 mg . kg(-1) . day(-1)) (RHTR rats; CVF = 3.83 +/- 0.80, hydroxyproline = 3.79 +/- 0.50). Collagen degradation was induced by double infusion of oxidized glutathione (GSSG rats; CVF 5 2.45 +/- 0.52, hydroxyproline = 2.85 +/- 0.18). Nine untreated rats were used as controls (CFV = 3.04 +/- 0.58, hydroxyproline = 3.21 +/- 0.30). Active stiffness (AS; g . cm(-2) . %L-max(-1)) and myocyte cross-sectional area (MA; mu m(2)) were increased in the GSSG rats compared with controls [AS 5.86 vs. 3.96 (P< 0.05); MA 363 +/- 59 vs. 305 +/- 28 (P< 0.05)]. In GSSG and RHTR groups the passive tension-length curves were shifted downwards, indicating decreased passive stiffness, and upwards, indicating increased passive stiffness, respectively. Decreased collagen content induced by GSSG is related to myocyte hypertrophy, decreased passive stiffness, and increased AS, and increased collagen concentration causes myocardial diastolic dysfunction with no effect on systolic function.

Direct effects of colchicine on myocardial function - Studies in hypertrophied and failing spontaneously hypertensive rats

The aging spontaneously hypertensive rat (SHR) is a model in which the transition from chronic stable left ventricular hypertrophy to overt heart failure can be observed. Although the mechanisms for impaired function in hypertrophied and failing cardiac muscle from the SHR have been studied, none accounts fully for the myocardial contractile abnormalities. The cardiac cytoskeleton has been implicated as a possible cause for myocardial dysfunction. If an increase in microtubules contributes to dysfunction, then myocardial microtubule disruption by colchicine should promote an improvement in cardiac performance. We studied the active and passive properties of isolated left ventricular papillary muscles from 18- to 24-month-old SHR with evidence of heart failure (SHR-F, n=6), age-matched SHR without heart failure (SHR-NF, n=6), and age-matched normotensive Wistar-Kyoto rats (WKY, n=5). Mechanical parameters were analyzed before and up to 90 minutes after the addition of colchicine (10(-5), 10(-4), and 10(-3) mol/L). In the baseline state, active tension (AT) developed by papillary muscles from the WKY group was greater than for SHR-NF and SHR-F groups (WKY 5.69+/-1.47 g/mm(2) [mean+/-SD], SHR-NF 3.41+/-1.05, SHR-F 2.87+/-0.26; SHR-NF and SHR-F P<0.05 versus WKY rats). The passive stiffness was greater in SHR-F than in the WKY and SHR-NF groups (central segment exponential stiffness constant, K-cs: SHR-F 70+/-25, SHR-NF 44+/-17, WKY 41+/-13 [mean+/-SD]; SHR-F P<0.05 versus; SHR-NF and WKY rats). AT did not improve after 10, 20, and 30 minutes of exposure to colchicine (10(-5), 10(-4), and 10(-3) mol/L) in any group. In the SHR-F group, AT and passive stiffness did not change after 30 to 90 minutes of colchicine exposure (10(-4) mol/L). In summary, the data in this study fail to demonstrate improvement of intrinsic muscle function in SHR with heart failure after colchicine. Thus, in the SHR there is no evidence that colchicine-induced cardiac microtubular depolymerization affects the active or passive properties of hypertrophied or failing left ventricular myocardium.

Miocardiopatia diabética

A miocardiopatia diabética é uma doença do músculo cardíaco causada pelo diabetes mellitus e não relacionada às patologias vascular e valvular ou à hipertensão arterial sistêmica. Observações experimentais e clínicas têm demonstrado hipertrofia, necrose, apoptose e aumento do tecido intersticial miocárdico. Acredita-se que a miocardiopatia diabética seja decorrente de anormalidades metabólicas como hiperlipidemia, hiperinsulinemia e hiperglicemia, e de alterações do metabolismo cardíaco. Tais alterações podem causar aumento do estresse oxidativo, fibrose intersticial, perda celular e comprometimento do trânsito intracelular de íons e da homeostase do cálcio. Clinicamente, é possível a detecção de disfunção diastólica assintomática na fase inicial. No momento em que surgem os sinais e sintomas de insuficiência cardíaca, observamos disfunção diastólica isolada, sendo que o comprometimento da função sistólica, habitualmente, é tardio. O tratamento da miocardiopatia diabética com insuficiência cardíaca não difere das miocardiopatias de outras etiologias e deve seguir as diretrizes de acordo com o comprometimento da função ventricular, se diastólica isolada ou diastólica e sistólica.

Remodelação miocárdica após infarto agudo do miocárdio experimental em ratos: efeito do bloqueio do sistema renina angiotensina aldosterona

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Padrão de remodelação e função ventricular em ratos expostos à fumaça do cigarro

FUNDAMENTO: A relevância do padrão de remodelação no modelo de ratos expostos à fumaça do cigarro não é conhecida. OBJETIVO: Analisar a presença de diferentes padrões de remodelação nesse modelo e sua relação com a função ventricular. MÉTODOS: Ratos fumantes (n=47) foram divididos de acordo com o padrão de geometria, analisado pelo ecocardiograma: normal (índice de massa normal e espessura relativa normal), remodelação concêntrica (índice de massa normal e espessura relativa aumentada), hipertrofia concêntrica (índice de massa aumentado e espessura relativa aumentada) e hipertrofia excêntrica (índice de massa aumentado e espessura relativa normal). RESULTADOS: Os ratos fumantes apresentaram um dos quatro padrões de geometria: padrão normal, 51%; hipertrofia excêntrica:,32%; hipertrofia concêntrica, 13% e remodelação concêntrica, 4%. Os grupos normal e hipertrofia excêntrica apresentaram menores valores de fração de ejeção e porcentagem de encurtamento que o grupo hipertrofia concêntrica. Treze animais (28%) apresentaram disfunção sistólica, detectada pela fração de ejeção e pela porcentagem de encurtamento. Na análise de regressão univariada, os padrões de geometria e o índice de massa não foram fator de predição de disfunção ventricular (p>0,05). Por outro lado, o aumento da espessura relativa da parede foi fator de predição de disfunção ventricular na análise univariada (p<0,001) e na análise multivariada, após ajuste para o índice de massa (p=0,003). CONCLUSÃO: Ratos expostos à fumaça do cigarro apresentam um dos quatro diferentes padrões de remodelação. Entre as variáveis geométricas analisadas, somente o aumento da espessura relativa da parede do ventrículo esquerdo foi fator de predição de disfunção ventricular nesse modelo.

A exposição crônica à fumaça do cigarro resulta em remodelação cardíaca e prejuízo da função ventricular em ratos

OBJETIVO: Determinar as alterações cardíacas estruturais e funcionais causadas pela exposição à fumaça do cigarro em ratos. MÉTODOS: Os animais foram aleatoriamente distribuídos em dois grupos: fumante (F), composto por 10 animais, expostos à fumaça do cigarro, na taxa de 40 cigarros/dia e controle (C), constituído por 10 animais não submetidos à exposição. Após 4 meses, os animais foram submetidos a estudo morfológico e funcional por meio do ecocardiograma. As variáveis estudadas foram analisadas pelo teste t ou pelo teste de Mann-Whitney. RESULTADOS: Os ratos fumantes apresentaram maior átrio esquerdo (F=4,2± 0,7mm; C=3,5±0,6mm; p<0,05), maiores diâmetros diastólicos (F=7,9±0,7mm; C=7,2±0,5mm; p<0,05) e sistólicos (F=4,1 ±0,5; C=3,4±0,5; p<0,05) do ventrículo esquerdo (VE). O índice de massa do VE foi maior nos animais fumantes (F=1,5 mg/kg± 0,2; C=1,3 mg/kg±0,2; p<0,05), e a fração de ejeção (F=0,85±0,03; C=0,89±0,03; p<0,05) e a fração de encurtamento (F=47,8 %±3,7; C=52,7%±4,6; p<0,05) maiores no grupo controle. Não foram identificadas diferenças nas variáveis de fluxo diastólico (onda E, na onda A e na relação E/A) transmitral. CONCLUSÃO: A exposição crônica à fumaça do cigarro resulta em remodelação cardíaca, com diminuição da capacidade funcional ventricular.

A exposição à fumaça de cigarro intensifica a remodelação ventricular após o infarto agudo do miocárdio

OBJETIVO: Analisar os efeitos da exposição à fumaça de cigarro (EFC) na remodelação ventricular após o infarto agudo do miocárdio (IAM). MÉTODOS: Ratos foram infartados e distribuídos em dois grupos: C (controle, n = 31) e F (EFC: 40 cigarros/dia, n = 22). Após seis meses, foi realizado ecocardiograma, estudo funcional com coração isolado e morfometria. Para comparação, foi utilizado o teste t (com média ± desvio padrão) ou teste de Mann-Whitney (com mediana e percentis 25 e 75). RESULTADOS: Os animais EFC apresentaram tendência a maiores áreas ventriculares diastólicas (C = 1,5 ± 0,4 mm², F = 1,9 ± 0,4 mm²; p = 0,08) e sistólicas (C = 1,05 ± 0,3 mm², F = 1,32 ± 0,4 mm²; p = 0,08) do VE. A função sistólica do VE, avaliada pela fração de variação de área, tendeu a ser menor nos animais EFC (C = 31,9 ± 9,3 %, F = 25,5 ± 7,6 %; p = 0,08). Os valores da - dp/dt dos animais EFC foram estatisticamente inferiores (C = 1474 ± 397 mmHg, F = 916 ± 261 mmHg; p = 0,02) aos animais-controle. Os animais EFC apresentaram maior peso do VD, ajustado ao peso corporal (C = 0,8 ± 0,3 mg/g, F = 1,3 ± 0,4 mg/g; p = 0,01), maior teor de água nos pulmões (C = 4,8 (4,3-4,8)%, F = 5,4 (5,1-5,5); p = 0,03) e maior área seccional do miócito do VE (C = 239,8 ± 5,8 µm², F = 253,9 ± 7,9 µm²; p = 0,01). CONCLUSÃO: A exposição à fumaça de cigarro intensifica a remodelação ventricular após IAM.

O bloqueio do sistema renina-angiotensina atenua a remodelação cardíaca de ratos submetidos a estenose aórtica

OBJETIVO: Avaliar o papel do bloqueador dos receptores AT1 e do inibidor da enzima conversora da angiotensina na remodelação cardíaca induzida por estenose aórtica em ratos. MÉTODOS: Ratos Wistar foram divididos em 4 grupos: controle (C, n=13), estenose aórtica (EAo, n=11), EAo com lisinopril, 20 mg/kg/dia (LIS, n=11) e EAo com losartan, 40 mg/kg/dia (LOS, n=9). Os tratamentos foram iniciados 3 dias antes da cirurgia. Após 6 semanas, os animais foram submetidos ao estudo ecocardiográfico, quantificação da concentração de hidroxiprolina e da área seccional (CSA) miocitária do ventrículo esquerdo (VE). RESULTADOS: A EAo induziu aumento da espessura da parede do VE. Os animais LIS e LOS não apresentaram diferença em relação aos animais controles. Os ratos EAo e LIS apresentaram maiores diâmetros do átrio esquerdo que os ratos controles, enquanto nos animais LOS não houve diferença. Os animais com EAo apresentaram maiores valores da porcentagem de encurtamento que os controle. Esse fato não foi modificado com LIS ou LOS. A CSA dos animais do grupo EAo foi maior que a dos controle. Entretanto, o tratamento com LOS e com LIS atenuou o aumento da área induzida pela EAo. A EAo resultou em aumento na concentração de HOP, enquanto o grupo LOS não apresentou diferença em relação ao grupo controle. CONCLUSÃO: O bloqueio do sistema renina-angiotensina, com bloqueador AT1 e com IECA, pode atenuar o desenvolvimento de hipertrofia cardíaca, porém só o bloqueio dos receptores AT1 atenua a fibrose intersticial do VE.

Follow-up study of morphology and cardiac function in rats undergoing induction of supravalvular aortic stenosis

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Acurácia da radiografia de tórax associada a eletrocardiograma no diagnóstico de hipertrofia em hipertensos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Estresse crônico melhora a função miocárdica sem alterar a atividade do canal-L para Ca+2 em ratos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

THE ROLE of OXIDATIVE STRESS and LIPID PEROXIDATION IN VENTRICULAR REMODELING INDUCED BY TOBACCO SMOKE EXPOSURE AFTER MYOCARDIAL INFARCTION

OBJECTIVE: To evaluate the roles of oxidative stress and lipid peroxidation in the ventricular remodeling that is induced by tobacco smoke exposure after myocardial infarction.METHODS: After induced myocardial infarction, rats were allocated into two groups: C (control, n=25) and ETS (exposed to tobacco smoke, n=24). After 6 months, survivors were submitted to echocardiogram and biochemical analyses.RESULTS: Rats in the ETS group showed higher diastolic (C = 1.52 +/- 0.4 mm(2), ETS = 1.95 +/- 0.4 mm(2); p=0.032) and systolic (C = 1.03 +/- 0.3, ETS = 1.36 +/- 0.4 mm(2)/g; p=0.049) ventricular areas, adjusted for body weight. The fractional area change was smaller in the ETS group (C = 30.3 +/- 10.1 %, ETS = 19.2 +/- 11.1 %; p=0.024) and E/A ratios were higher in ETS animals (C = 2.3 +/- 2.2, ETS = 5.1 +/- 2.5; p=0.037). ETS was also associated with a higher water percentage in the lung (C = 4.8 (4.3-4.8), ETS = 5.5 (5.3-5.6); p=0.013) as well as higher cardiac levels of reduced glutathione (C = 20.7 +/- 7.6 nmol/mg of protein, ETS = 40.7 +/- 12.7 nmol/mg of protein; p=0.037) and oxidized glutathione (C = 0.3 +/- 0.1 nmol/g of protein, ETS = 0.9 +/- 0.3 nmol/g of protein; p=0.008). No differences were observed in lipid hydroperoxide levels (C = 0.4 +/- 0.2 nmol/mg of tissue, ETS = 0.1 +/- 0.1 nmol/mg of tissue; p=0.08).CONCLUSION: In animals exposed to tobacco smoke, oxidative stress is associated with the intensification of ventricular re-remodeling after myocardial infarction.

Retinoic acid prevents ventricular remodelling induced by tobacco smoke exposure in rats

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)