O Treinamento Físico Resistido Atenua as Disfunções Ventriculares Esquerdas em Modelo de Hipertensão Arterial Pulmonar / Resistance Exercise Training Mitigates Left Ventricular Dysfunctions in Pulmonary Artery Hypertension Model

Resumo Fundamento A hipertrofia e a dilatação do ventrículo direito observadas na hipertensão arterial pulmonar (HAP) prejudicam a dinâmica do ventrículo esquerdo (VE) achatando o septo interventricular. Objetivo Investigar se o treinamento físico resistido (TFR) de intensidade baixa a moderada é benéfico para funções contráteis do VE e de cardiomiócitos em ratos durante o desenvolvimento de HAP induzida por monocrotalina (MCT). Métodos Foram usados ratos Wistar machos (Peso corporal: ~ 200 g). Para avaliar o tempo até o possível surgimento de insuficiência cardíaca (ou seja, ponto de desfecho), os ratos foram divididos em dois grupos, hipertensão com sedentarismo até a insuficiência (HSI, n=6) e hipertensão com treinamento até a insuficiência (HTI, n=6). Para testar os efeitos do TFR, os ratos foram divididos entre grupos de controle sedentários (CS, n=7), hipertensão com sedentarismo (HS, n=7) e hipertensão com treinamento (HT, n=7). A HAP foi induzida por duas injeções de MCT (20 mg/kg, com um intervalo de 7 dias). Os grupos com treinamento foram submetidos a um protocolo de TFR (subir escadas; 55-65% da máxima carga carregada), 5 dias por semana. A significância estatística foi definida em p <0,05. Resultados O TFR prolongou o ponto de desfecho (~25%), melhorou a tolerância ao esforço físico (~55%) e atenuou as disfunções de contratilidade de VE e de cardiomiócitos promovidas pela MCT preservando a fração de ejeção e o encurtamento fracional, a amplitude do encurtamento, e as velocidades de contração e relaxamento nos cardiomiócitos. O TFR também preveniu os aumentos de fibrose e colágeno tipo I no ventrículo esquerdo causados pela MCT, além de manter as dimensões de miócitos e colágeno tipo III reduzidas por MCT. Conclusão O TFR de intensidade baixa a moderada é benéfico para funções contráteis de VE e cardiomiócitos em ratos durante o desenvolvimento de HAP induzida por MCT.

Abstract Background The right ventricular hypertrophy and dilation observed in pulmonary artery hypertension (PAH) damages the left ventricle (LV) dynamics by flattening the interventricular septum. Objective To investigate whether low- to moderate-intensity resistance exercise training (RT) is beneficial to LV and cardiomyocyte contractile functions in rats during the development of monocrotaline (MCT)-induced PAH. Methods Male Wistar rats (Body weight: ~ 200 g) were used. To assess the time to potential heart failure onset (i.e., end point), rats were divided into sedentary hypertension until failure (SHF, n=6) and exercise hypertension until failure (EHF, n=6) groups. To test RT effects, rats were divided into sedentary control (SC, n = 7), sedentary hypertension (SH, n=7), and exercise hypertension (EH, n=7) groups. PAH was induced by two MCT injections (20 mg/kg, with 7 days interval). Exercise groups were submitted to an RT protocol (Ladder climbing; 55-65% of carrying maximal load), 5 times/week. Statistical significance was assumed at P < 0.05. Results RT prolonged the end point (~25 %), enhanced the physical effort tolerance (~ 55%), and mitigated the LV and cardiomyocyte contractility dysfunctions promoted by MCT by preserving the ejection fraction and fractional shortening, the amplitude of shortening, and the velocities of contraction and relaxation in cardiomyocytes. RT also prevented increases in left ventricle fibrosis and type I collagen caused by MCT, and maintained the type III collagen and myocyte dimensions reduced by MCT. Conclusion Low- to moderate-intensity RT benefits LV and cardiomyocyte contractile functions in rats during the development of MCT-induced PAH.

Effects of a Single Bout of Resistance Exercise in Different Volumes on Endothelium Adaptations in Healthy Animals / Efeitos de uma Sessão de Exercício Resistido em Diferentes Volumes sobre Adaptações Endoteliais em Animais Saudáveis

Abstract Background: Resistance exercise (RE) has been recommended for patients with cardiovascular diseases. Recently, a few studies have demonstrated that the intensity of a single bout of RE has an effect on endothelial adaptations to exercise. However, there is no data about the effects of different volumes of RE on endothelium function. Objective: The aim of the study was to evaluate the effects of different volumes of RE in a single bout on endothelium-dependent vasodilatation and nitric oxide (NO) synthesis in the mesenteric artery of healthy animals. Methods: Male Wistar rats were divided into three groups: Control (Ct); low-volume RE (LV, 5 sets x 10 repetitions) and high-volume RE (HV, 15 sets x 10 repetitions). The established intensity was 70% of the maximal repetition test. After the exercise protocol, rings of mesenteric artery were used for assessment of vascular reactivity, and other mesenteric arteries were prepared for detection of measure NO production by DAF-FM fluorescence. Insulin responsiveness on NO synthesis was evaluated by stimulating the vascular rings with insulin (10 nM). Results: The maximal relaxation response to insulin increased in the HV group only as compared with the Ct group. Moreover, the inhibition of nitric oxide synthesis (L-NAME) completely abolished the insulin-induced vasorelaxation in exercised rats. NO production showed a volume-dependent increase in the endothelial and smooth muscle layer. In endothelial layer, only Ct and LV groups showed a significant increase in NO synthesis when compared to their respective group under basal condition. On the other hand, in smooth muscle layer, NO fluorescence increased in all groups when compared to their respective group under basal condition. Conclusions: Our results suggest that a single bout of RE promotes vascular endothelium changes in a volume-dependent manner. The 15 sets x 10 repetitions exercise plan induced the greatest levels of NO synthesis.

Resumo Fundamentos: O exercício resistido (ER) tem sido recomendado para pacientes com doenças cardiovasculares. Recentemente, alguns estudos demonstraram que a intensidade de uma sessão de ER exerce um efeito sobre a disfunção endotelial. No entanto, não há dados sobre os efeitos de diferentes volumes de ER sobre a função endotelial. Objetivo: O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos de diferentes volumes de ER, realizados em uma única sessão, sobre a vasodilatação dependente do endotélio e síntese de óxido nítrico (NO) em artéria mesentérica de animais saudáveis. Métodos: Ratos Wistar machos foram divididos em três grupos: Controle (Ct); baixo volume (BV, 5 séries x 10 repetições) e alto volume de ER (AV, 15 séries x 10 repetições). Foi estabelecida a intensidade de 70% do teste de repetição máxima. Após o protocolo de exercício, anéis de artéria mesentérica foram utilizados na avaliação da reatividade vascular, e outras artérias mesentéricas foram preparadas para a detecção da produção de NO por fluorescência com para do DAF-FM. A resposta à insulina pela síntese de NO foi avaliada estimulando-se os anéis vasculares com insulina (10nM). Resultados: A resposta máxima do relaxamento induzido por insulina foi aumentada somente no grupo AV em comparação ao grupo Ct. Além disso, a inibição da síntese do NO (L-NAME), aboliu completamente o relaxamento vascular induzido por insulina em ratos exercitados. A produção de NO mostrou um aumento dependente do volume no endotélio e no músculo liso. No endotélio, apenas os grupos Ct e BV mostraram aumento significativo na síntese de NO quando comparado aos seus respectivos grupos sob condição basal. No entanto, no músculo liso, a fluorescência foi aumentada em todos os grupos quando comparados aos seus respectivos grupos sob a condição basal. Conclusões: Nossos resultados sugerem que uma única sessão de ER foi capaz de promover adaptações no endotélio vascular. Além disso, nós observamos que este efeito é volume-dependente e o volume de 15 séries x10 repetições induziu o maior aumento na síntese de NO.

Effects of Endurance Training on Myocardial Hypertrophy and Ventricular Function in a Transgenic Mouse Model with sympathetic Hyperactivity / Efectos del ejercicio intenso sobre la hipertrofia miocárdica y la función ventricular en un modelo de ratón transgénico con hiperactividad simpática

Background: Previous studies have shown that endurance training (ET) reduces inotropic, chronotropic and lusitropic reserve in normal mice. Objective: The aim of this study was to evaluate the effect of endurance training on the inotropic and chronotropic reserve of trans-genic mice with sympathetic hyperactivity induced by overexpression of the cardiac GSα protein. Methods: Endurance training consisted in two daily 90-min sessions, 6 days/week, during 4 weeks. Four experimental groups were formed: 1) non-transgenic sedentary (nonTG Sed); 2) transgenic sedentary (TG Sed); 3) nonTG+ET and 4) TG+ET. Results: Endurance training induced myocardial hypertrophy [left ventricular weight (g)/tibial length (mm)] from 5.3±0.3 and 5.5±0.2 in nonTG Sed and TG Sed to 6.8±0.1 and 6.8±0.3 in nonTG+ET and TG+ET, respectively (p<0.05 nonTG Sed vs. nonTG+ET and TG Sed vs. TG+ET). Isoproterenol administration (56 ng/kg) increased +dP/dtmax by 63±10% in nonTG Sed (p<0.05 vs. baseline), 34±2% in TG Sed (p<0.05 vs. baseline and p<0.05 vs. nonTG Sed), 36±7% in non TG+ET (p<0.05 vs. base-line) and 36±7% in TG+ET (p<0.05 vs. baseline). Heart rate (beats/min) increased from 301±15 to 528±37 in nonTG Sed (p<0.05 vs. baseline), from 519±57 to 603±41 in TG Sed, from 300±16 to 375±20 in nonTG+ET (p<0.05 vs. baseline) and from 484±18 to 515±21 in TG+ET. Interstitial collagen was similar among groups. Conclusions: These results suggest that endurance training decreases inotropic and chronotropic reserve without generating struc-tural changes associated to pathological hypertrophy. The presence of sympathetic hyperactivity does not modify this response.

Introducción: En estudios previos mostramos que el ejercicio intenso (EI) reduce la reserva inotrópica, cronotrópica y lusitrópica en ratones normales. Objetivo: Evaluar el efecto del ejercicio intenso sobre la reserva inotrópica y cronotrópica en un modelo de ratones transgénicos con sobreexpresión cardíaca de la proteína Gsα, que induce un cuadro de hiperactividad simpática. Material y métodos: El ejercicio consistió en dos sesiones diarias de 90 minutos de natación, 6 días/semana durante 4 semanas. Se utilizaron cuatro grupos experimentales: 1: sedentario no transgénico (noTG Sed); 2: sedentario TG (TG Sed); 3: noTG+EI y 4: TG+EI. Resultados: El ejercicio indujo el desarrollo de hipertrofia miocárdica [índice peso del ventrículo izquierdo (g)/longitud de la tibia (mm)] desde 5,3±0,3 y 5,5±0,2 en noTG Sed y TG Sed a 6,8±0,1 y 6,8±0,3 en noTG+EI y TG+EI, respectivamente (p<0,05 noTG Sed vs. noTG+EI y TG Sed vs. TG+EI). La administración de isoproterenol (56 ng/kg) incrementó la +dP/dtmáx 63% ±10% en noTG Sed (p<0,05 vs. basal); 34% ±2% en TG Sed (p<0,05 vs.basal y p< 0,05 vs. noTG Sed); 36% ±7% en noTG+EI (p<0,05 vs. basal) y 36% ±7% en TG+EI (p<0,05 vs.basal). La frecuencia cardíaca aumentó de 301±15 a 528±37 latidos/min en noTG Sed (p<0,05 vs. basal), de 519±57 a 603±41 latidos/min en TG Sed, de 300±16 a 375±20 en noTG+EI (p<0,05 vs. basal) y de 484±18 a 515±21 en TG+EI. El colágeno intersticial fue similar entre los grupos. Conclusiones: Estos resultados sugieren que el ejercicio intenso disminuye la reserva inotrópica y cronotrópica sin generar cambios estructurales vinculados a la hipertrofia patológica. La presencia de hiperactividad simpática no modifica esta respuesta.

Morfologia e contratilidade em cardiomiócitos de ratos com baixo desempenho para o exercício físico / Morphology and contractility in cardiomyocytes of rats with low exercise performance

FUNDAMENTO: A capacidade aeróbica é fundamental para o desempenho físico, e a baixa capacidade aeróbica está relacionada ao desencadeamento de diversas doenças cardiovasculares. OBJETIVO: Comparar a contratilidade e a morfologia de cardiomiócitos isolados de ratos com baixo desempenho e desempenho padrão para o exercício físico. MÉTODOS: Ratos Wistar, com 10 semanas de idade, foram submetidos a um protocolo de corrida em esteira até a fadiga, e foram divididos em dois grupos: Baixo Desempenho (BD) e Desempenho Padrão (DP). Em seguida, após eutanásia, o coração foi removido rapidamente e, por meio de dissociação enzimática, os cardiomiócitos do ventrículo esquerdo foram isolados. O comprimento celular e dos sarcômeros e a largura dos cardiomiócitos foram medidos usando-se um sistema de detecção de bordas. Os cardiomiócitos isolados foram estimulados eletricamente a 1 e 3 Hz e a contração celular foi medida registrando-se a alteração do seu comprimento. RESULTADOS: O comprimento celular foi menor no grupo BD (157,2 ± 1,3µm; p < 0,05) em relação ao DP (161,4 ± 1,3 µm), sendo o mesmo resultado observado para o volume dos cardiomiócitos (BD, 25,5 ± 0,4 vs. DP, 26,8 ± 0,4 pL; p < 0,05). Os tempos para o pico de contração (BD, 116 ± 1 vs. DP, 111 ± 2ms) e para o relaxamento total (BD, 143 ± 3 vs. DP, 232 ± 3 ms) foram maiores no grupo BD. CONCLUSÃO: Conclui-se que os miócitos do ventrículo esquerdo dos animais de baixo desempenho para o exercício físico apresentam menores dimensões que os dos animais de desempenho padrão, além de apresentarem perdas na capacidade contrátil.

BACKGROUND: Aerobic capacity is essential to physical performance, and low aerobic capacity is related to the triggering of various cardiovascular diseases. OBJECTIVE: To compare the morphology and contractility of isolated rat cardiomyocytes with low performance and standard performance for exercise. METHODS: Wistar rats with 10 weeks of age underwent a protocol of treadmill running to fatigue, and were divided into two groups: Low Performance (LP) and Standard Performance (SP). Then, the animals were sacrificed, the heart was quickly removed and, by means of enzymatic dissociation, left ventricular cardiomyocytes were isolated. The cell and sarcomeres length and width of cardiomyocytes were measured using an edge detection system. The isolated cardiomyocytes were electrically stimulated at 1 and 3 Hz and cell contraction was measured by registering the change of their length. RESULTS: The cell length was shorter in the LP group (157.2 1.3µm; p < 0.05) compared to SP (161.4 1.3µm), and the same result was observed for the volume of cardiomyocytes (LP, 25.5 0.4. vs. SP, 26.8 ± 0.4 pL; p < 0.05). The time to peak contraction (LP, 116 1 vs. SP 111 2ms) and total relaxation (LP, 143 3 vs. SP 232 3ms) were higher in the LP group. CONCLUSION: We conclude that left ventricular myocytes of animals with low performance for exercise are smaller than animals with standard performance. In addition to that, they present losses in contractile capacity.

Propriedades mecânicas de fêmures de ratos submetidos à hipocinesia dos membros pélvicos e a diferentes programas de reabilitação / Mechanical properties of femurs of rats subjected following pelvic members immobilization and different rehabilitation programs

Objetivo: Avaliar por meio da densitometria óssea e do ensaio mecânico, a influencia da hipocinesia e posterior atividade em esteira ou movimentação livre em fêmures de ratos. Métodos: Foram utilizados 64 ratos Wistar com 65 dias de idade e massa corporal média de 316,11 gramas, separados aleatoriamente em oito grupos, sendo três controles e cinco experimentais. Os animais do grupo 6 foram criados até completarem 93 dias de idade e serviram de controle para grupo 1, composto por ratos suspensos pela cauda por 28 dias. No grupo 7, os animais foram criados até 121 dias e foram controle para os grupos grupo 2 (suspenso e treinado em esteira por 4 semanas) e grupo 4 (suspenso e liberado por 4 semanas). No grupo 8, os animais foram criados até 149 dias e foram controle para os grupos 3 (suspenso e treinado em esteira por 8 semanas) e 5 (suspenso e liberado por 8 semanas). Dentre as propriedades mecânicas do terço médio do fêmur foram analisadas a força máxima de ruptura e a rigidez. Resultados: A suspensão pela cauda provocou diminuição na força máxima admitida e na rigidez. Conclusão: O treinamento em esteira e a atividade livre na caixa após a suspensão promoveram aumento na rigidez óssea e na força necessária para produzir fratura de forma semelhante e ao longo do tempo.(AU)

Objective: Evaluate, using bone densitometry and mechanical testing, the influence of hypocinesia and subsenquent activity on a treadmill or free movement in femurs of rats. Methods: Sixty-four Wistar rats were used. The animals were created until the age of sixty-five days for the beginning of the procedures experimental. They were divided into eight groups, being three control and five experimental. The animals in group 6 (G6), were created until completeting 93 days of age and served as a control for G1, which was to suspend the animal by the tail for 28 days. In G7, the animals were created until 121 days and were for the control groups, G2 (suspended and trained on a treadmill for 4 weeks) and G4 (suspended and released for 4 weeks. Already in the G8, the animals were created until 149 days and were for the control groups, G3 (suspended and trained on a treadmill for 8 weeks) and G5 (suspended and released for 8 weeks). We analyzed the mechanical properties of the middle third of the femur (maximum force necessary to break and stiffness). Results: The suspension by the tail caused a decrease in maximum strength and rigidity of the femur of animals. Conclusion: The training on a treadmill and free activity after suspension promoted increased bone stiffness and strength required to produce fracture in a similar way and over time.(AU)