Relação entre resposta imune inata do receptor toll-like-4 (TLR-4) e o processo fisiopatológico da cardiomiopatia da obesidade / Relationship between innate immune response toll-like receptor 4 (TLR-4) and the pathophysiological process of obesity cardiomyopathy

Resumo Fundamento A obesidade é uma condição inflamatória crônica de baixo grau relacionada a distúrbios cardíacos. No entanto, o mecanismo responsável pela inflamação cardíaca relacionada à obesidade não é claro. O receptor do tipo toll 4 (TLR-4) pertence a um receptor da família das transmembranas, responsável pela resposta imune, cuja ativação estimula a produção de citocinas pró-inflamatórias. Objetivo Testar se a ativação do receptor TLR-4 participa do processo de cardiomiopatia da obesidade, devido à produção de citocinas por meio da ativação do NF-ĸB. Métodos Ratos Wistar machos foram randomizados em dois grupos: o grupo controle (C, n = 8 animais) que recebeu dieta padrão/água e o grupo obeso (OB, n = 8 animais) que foi alimentado com dieta rica em açúcar e gordura e água mais 25% de sacarose por 30 semanas. Análise nutricional: peso corporal, índice de adiposidade, alimentos, água e ingestão calórica. Análise de distúrbios relacionados à obesidade: glicose plasmática, ácido úrico e triglicerídeos, HOMA-IR, pressão arterial sistólica, TNF-α no tecido adiposo. A análise cardíaca incluiu: expressão das proteínas TLR-4 e NF-ĸB, níveis de TNF-α e IL-6. Comparação pelo teste t de Student não pareado ou teste de Mann-Whitney com um valor de p <0,05 como estatisticamente significativo. Resultados O grupo OB apresentou obesidade, glicose elevada, triglicerídeos, ácido úrico, HOMA, pressão arterial sistólica e TNF-α no tecido adiposo. O grupo OB apresentou remodelação cardíaca e disfunção diastólica. A expressão de TLR-4 e NF-ĸB e os níveis de citocinas foram maiores em OB. Conclusão Nossos achados concluem que, em uma condição obesogênica, a inflamação derivada da ativação do TLR-4 cardíaco pode ser um mecanismo capaz de levar à remodelação e disfunção cardíaca.

Abstract Background Obesity is a chronic low-grade inflammation condition related to cardiac disorders. However, the mechanism responsible for obesity-related cardiac inflammation is unclear. The toll-like receptor 4 (TLR-4) belongs to a receptor of the transmembrane family responsible for the immune response whose activation stimulates the production of proinflammatory cytokines. Objective To test whether the activation of the TLR-4 receptor participates in the obesity cardiomyopathy process, due to cytokine production through NF-ĸB activation. Methods Male Wistar rats were randomized into two groups: the control group (C, n= 8 animals) that received standard diet/water and the obese group (OB, n= 8 animals) that were fed a high sugar-fat diet and water plus 25% of sucrose for 30 weeks. Nutritional analysis: body weight, adiposity index, food, water, and caloric intake. Obesity-related disorders analysis: plasma glucose, uric acid and triglycerides, HOMA-IR, systolic blood pressure, TNF-α in adipose tissue. Cardiac analysis included: TLR-4 and NF-ĸB protein expression, TNF-α and IL-6 levels. Comparison by unpaired Student's t-test or Mann- Whitney test with a p-value < 0.05 as statistically significant. Results The OB group showed obesity, high glucose, triglycerides, uric acid, HOMA, systolic blood pressure, and TNF-α in adipose tissue. OB group presented cardiac remodeling and diastolic dysfunction. TLR-4 and NF-ĸB expression and cytokine levels were higher in OB. Conclusion Our findings conclude that, in an obesogenic condition, the inflammation derived from cardiac TLR-4 activation can be a mechanism able to lead to remodeling and cardiac dysfunction.

Fasting/Refeeding Cycles Prevent Myocardial Dysfunction and Morphology Damage in the Spontaneously Hypertensive Rats / Ciclos de Jejum/Realimentação Previnem Disfunção Miocárdica e Danos Morfológicos em Ratos Espontaneamente Hipertensos

Abstract Background: Caloric restriction is known to impair the cardiac function and morphology in hypertrophied hearts of spontaneously hypertensive rats (SHR); however, the influence of fasting/refeeding (RF) is unknown. Objective: To investigate the fasting/refeeding approach on myocardial remodeling and function. In addition, the current study was designed to bring information regarding the mechanisms underlying the participation of Ca2+ handling and b-adrenergic system. Methods: Sixty-day-old male SHR rats were submitted to food ad libitum (C), 50% food restriction (R50) or RF cycles for 90 days. Cardiac remodeling was assessed by ultrastructure analysis and isolated papillary muscle function. The level of significance considered was 5% (a = 0.05). Results: The RF rats presented lower cardiac atrophy than R50 in relation to C rats. The C rats increased weight gain, R50 maintained their initial body weight and RF rats increased and decreased weight during RF. The RF did not cause functional impairment because the isotonic and isometric parameters showed similar behavior to those of C. The isotonic and isometric cardiac parameters were significantly elevated in RF rats compared to R50 rats. In addition, the R50 rats had cardiac damage in relation to C for isotonic and isometric variables. While the R50 rats showed focal changes in many muscle fibers, the RF rats displayed mild alterations, such as loss or disorganization of myofibrils. Conclusion: Fasting/refeeding promotes cardiac beneficial effects and attenuates myocardial injury caused by caloric restriction in SHR rats, contributing to reduce the cardiovascular risk profile and morphological injuries. Furthermore, RF promotes mild improvement in Ca2+ handling and b-adrenergic system.

Resumo Fundamento: A restrição calórica compromete a função e a morfologia cardíacas em corações hipertrofiados de ratos espontaneamente hipertensos (SHR). No entanto, a influência de ciclo de jejum/Realimentação é desconhecida. Objetivo: Investigar o efeito de ciclos de jejum/realimentação sobre a remodelação e função miocárdica. Além disso, o presente estudo foi desenhado para avaliar os mecanismos subjacentes à participação do trânsito de cálcio (Ca+2) e sistema beta-adrenérgico. Métodos: Neste estudo, SHR machos de 60 dias de idade foram submetidos a alimento ad libitum (grupo C), 50% de restrição alimentar (grupo R50) ou ciclos de RF (grupo RF) por 90 dias. A remodelação cardíaca foi avaliada por meio da análise ultraestrutural e função do músculo papilar isolado. Adotou-se o nível de significância de 5% (a = 0,05). Resultados: Os ratos do grupo RF apresentaram menor atrofia cardíaca do que os do grupo R50 em relação aos do grupo C. Os ratos do grupo C aumentaram peso corporal, os ratos do grupo R50 mantiveram seu peso corporal inicial e os ratos do grupo RF aumentaram e reduziram seu peso durante o ciclo RF. O ciclo RF não causou comprometimento funcional, pois os parâmetros isotônicos e isométricos apresentaram comportamento similar aos dos ratos do grupo C. Os parâmetros cardíacos isotônicos e isométricos mostraram-se significativamente elevados nos ratos do grupo RF em comparação aos dos ratos do grupo R50. Além disso, os ratos do grupo R50 apresentaram dano cardíaco em comparação aos ratos do grupo C quanto às variáveis isotônicas e isométricas. Os ratos do grupo R50 apresentaram alterações focais em muitas fibras musculares, enquanto os ratos do grupo RF apresentaram leves alterações, como perda ou desorganização de miofibrilas. Conclusão: Ciclos de Jejum/Realimentação promovem efeitos benéficos cardíacos e atenuam o dano miocárdico causado por restrição calórica em SHR, contribuindo para reduzir o risco cardiovascular e os danos morfológicos. Além disso, o ciclo de jejum/realimentação promove leve melhora do trânsito do Ca2+ e do sistema beta-adrenérgico.

Effects of chronic stress and high-fat diet on metabolic and nutritional parameters in Wistar rats / Efeitos do estresse crônico e da dieta rica em gordura sobre os parâmetros metabólicos e nutricionais em ratos Wistar

OBJECTIVE: The aim of this study was assess the role of chronic stress on the metabolic and nutritional profile of rats exposed to a high-fat diet. MATERIALS AND METHODS: Thirty-day-old male Wistar rats (70-100 g) were distributed into four groups: normal-diet (NC), chronic stress (St), high-fat diet (HD), and chronic stress/high-fat diet (HD/St). Stress consisted at immobilization during 15 weeks, 5 times per week, 1h per day; and exposure to the high-fat diet lasted 15 weeks. Nutritional and metabolic parameters were assessed. The level of significance was 5%. RESULTS: The HD group had final body weight, total fat, as well as insulin and leptin increased, and they were insulin resistant. The St and HD/St had arterial hypertension and increased levels of corticosterone. Stress blocked the effects of the high-fat diet. CONCLUSION: Chronic stress prevented the appearance of obesity. Our results help to clarify the mechanisms involved in metabolic and nutritional dysfunction, and contribute to clinical cases linked to stress and high-fat diet.

OBJETIVO: Avaliar o papel do estresse crônico sobre parâmetros metabólicos e nutricionais de ratos expostos à dieta rica em gordura. MATERIAIS E MÉTODOS: Ratos Wistar machos (30 dias de idade/70-100 g) foram distribuídos em quatro grupos: dieta-normal (NC), estresse crônico (St), dieta rica em gordura (HD) e estresse crônico/dieta rica em gordura (HD/St). O estresse consistiu em imobilização durante 15 semanas, 5 vezes por semana 1h por dia e a dieta rica em gordura foi oferecida por 15 semanas. Parâmetros nutricionais e metabólicos foram avaliados. O nível de significância foi de 5%. RESULTADOS: HD tiveram peso corpóreo, gordura total e níveis de insulina e leptina aumentados e foram resistentes à insulina. Os grupos St e HD/St manifestaram hipertensão e níveis séricos de corticosterona elevados. O estresse bloqueou os efeitos da dieta. CONCLUSÃO: O estresse impediu o surgimento dela. Nossos resultados ajudam compreender os mecanismos envolvidos na disfunção metabólica e nutricional e contribuem para casos clínicos de estresse e dietas ricas em gorduras.

Estresse crônico melhora a função miocárdica sem alterar a atividade do canal-L para Ca+2 em ratos / Chronic stress improves the myocardial function without altering L-type Ca+2 channel activity in rats

FUNDAMENTO: O estresse crônico está associado à remodelação cardíaca; entretanto, os mecanismos permanecem a ser descobertos. OBJETIVO: A proposta deste estudo foi testar a hipótese de que o estresse crônico promove disfunção cardíaca associada a depressão da atividade do canal-L para Ca2+. M MÉTODOS: Ratos Wistar machos com 30 dias de idade (70 - 100 g) foram distribuídos dentro de dois grupos: controle (C) e estresse crônico (St). O estresse consistiu na imobilização durante 15 semanas, cinco vezes por semana, 1 h por dia. A função cardíaca foi avaliada pela performance do ventrículo esquerdo por meio do ecocardiograma e pelo músculo papilar ventricular isolado. A função do músculo papilar foi avaliada em condição basal e com manobras inotrópicas, como: pós-pausa e elevação na concentração extracelular de Ca2+, na presença ou ausência de um bloqueador específico de canal-L para Ca2+. RESULTADOS: O estresse ficou caracterizado por hipertrofia das glândulas adrenais, aumento nos níveis de corticosterona circulante e por hipertensão arterial. Ainda, o estresse crônico gerou hipertrofia ventricular esquerda. O estresse crônico foi capaz de melhorar a resposta no músculo papilar para manobras inotrópicas positivas. A melhora de função não esteve associada com o canal-L para Ca2+. CONCLUSÃO: O estresse produziu hipertrofia cardíaca; entretanto, nos estudos de músculo papilar isolado, as manobras inotrópicas positivas potencializaram a função cardíaca em ratos estressados, sem o envolvimento do canal-L para Ca2+. Assim os mecanismos responsáveis permanecem incertos para alterações no influxo de Ca2+.

BACKGROUND: Chronic stress is associated with cardiac remodeling; however the mechanisms have yet to be clarified. OBJECTIVE: The purpose of this study was test the hypothesis that chronic stress promotes cardiac dysfunction associated to L-type calcium Ca2+ channel activity depression. METHODS: Thirty-day-old male Wistar rats (70 - 100 g) were distributed into two groups: control (C) and chronic stress (St). The stress was consistently maintained at immobilization during 15 weeks, 5 times per week, 1h per day. The cardiac function was evaluated by left ventricular performance through echocardiography and by ventricular isolated papillary muscle. The myocardial papillary muscle activity was assessed at baseline conditions and with inotropic maneuvers such as: post-rest contraction and increases in extracellular Ca2+ concentration, in presence or absence of specific blockers L-type calcium channels. RESULTS: The stress was characterized for adrenal glands hypertrophy, increase of systemic corticosterone level and arterial hypertension. The chronic stress provided left ventricular hypertrophy. The left ventricular and baseline myocardial function did not change with chronic stress. However, it improved the response of the papillary muscle in relation to positive inotropic stimulation. This function improvement was not associated with the L-type Ca2+ channel. CONCLUSION: Chronic stress produced cardiac hypertrophy; however, in the study of papillary muscle, the positive inotropic maneuvers potentiated cardiac function in stressed rats, without involvement of L-type Ca2+ channel. Thus, the responsible mechanisms remain unclear with respect to Ca2+ influx alterations.