Resumen
El estudio del precondicionamiento del ejercicio puede desarrollar estrategias para prevenir enfermedades cardiovasculares y delinear el modelo de ejercicio eficiente. Sin embargo, se desconoce cuál es el tipo de ejercicio con mayor efecto protector contra la lesión por isquemia-reperfusión. En este estudio, examinamos los efectos de tres tipos de precondicionamiento de ejercicio sobre la isquemia-reperfusión miocárdica en ratas adultas y exploramos los posibles mecanismos subyacentes. Ratas Wistar macho sometidas a diez semanas de resistencia, resistencia y entrenamiento concurrente se sometieron a inducción de isquemia (30 min) y reperfusión (120 min). Luego, se midieron en el tejido cardíaco el tamaño del infarto, los niveles séricos de CK-MB, el estado redox y las proteínas de angiogénesis (VEGF, ANGP-1 y ANGP-2). Los resultados mostraron que diferentes modos de entrenamiento tienen los mismos efectos de reducción sobre el tamaño del infarto, pero la CK-MB inducida por isquemia-reperfusión fue menor en respuesta al entrenamiento de resistencia y al entrenamiento concurrente. Además, los niveles cardíacos de VEGF aumentaron en los tres tipos de precondicionamiento del ejercicio, pero la ANGP-1 inducida por isquemia-reperfusión aumentó más en el entrenamiento de resistencia. La actividad cardíaca GPX mejoró significativamente mediante el ejercicio de resistencia y concurrente en comparación con el ejercicio de resistencia. Además, los tres modelos de precondicionamiento de ejercicio redujeron los niveles de MPO, y la MDA inducida por isquemia-reperfusión fue menor en el entrenamiento de resistencia y de resistencia. En general, estos resultados indicaron que la cardioprotección del entrenamiento físico contra la lesión por isquemia-reperfusión depende de la modalidad de ejercicio. Los efectos cardioprotectores de los ejercicios aeróbicos, de resistencia y concurrentes se deben a diferentes mecanismos. Los efectos de precondicionamiento del entrenamiento de resistencia están mediados principalmente por respuestas angiogénicas generalizadas y el entrenamiento de resistencia a través de la mejora del estrés oxidativo. Los efectos de precondicionamiento del entrenamiento concurrente dependen tanto de la angiogénesis como de la mejora del estrés oxidativo.
Introducción
La lesión por isquemia-reperfusión miocárdica es la causa más importante de mortalidad en el mundo, y más del 20 por ciento de la mortalidad en los EE. UU. es causada por isquemia-reperfusión miocárdica (1). En teoría, la reperfusión puede mejorar la función cardíaca; sin embargo, se ha confirmado que la reperfusión provoca más daño en el miocardio debido al estrés oxidativo y la inflamación (2–4).
El precondicionamiento isquémico consiste en episodios cortos de isquemia-reperfusión, que hacen que el miocardio sea resistente a la oclusión prolongada de la arteria coronaria y disminuye después del tamaño del infarto.5). Diferentes mecanismos fisiológicos y fisiopatológicos, como la inflamación, la apoptosis, el estrés oxidativo y la angiogénesis, se activan o desactivan en respuesta al precondicionamiento isquémico, determinando la gravedad del daño causado por la isquemia. Hoy en día, el efecto de precondicionamiento del ejercicio sobre la lesión por isquemia-reperfusión está bien establecido.6,7). La capacidad del ejercicio agudo para activar varias vías que protegen al corazón de un posible daño isquémico se define como precondicionamiento del ejercicio. Los estudios relacionados con roedores revelaron efectos cardioprotectores significativos del entrenamiento de resistencia y el ejercicio aeróbico contra el infarto (8–11). En cuanto a los datos, las series repetidas de ejercicio de resistencia pueden modificar la expresión de varias proteínas mitocondriales y mediadores cardioprotectores (12).
La especificidad del entrenamiento es de vital importancia ya que afecta las adaptaciones posteriores del tejido (1,13,14). Las adaptaciones creadas por el entrenamiento de resistencia y resistencia tienen resultados contradictorios (15). El ejercicio de resistencia se parece al condicionamiento isquémico remoto (16). Aumenta la fuerza muscular, la actividad glucolítica y las reservas intramusculares de ATP/fosfocreatina sin apenas cambios en la capacidad aeróbica. También puede provocar hipertrofia de las fibras y reducir la densidad mitocondrial y capilar del músculo (13,15,17,18). Se ha demostrado que el entrenamiento de resistencia mejora la capacidad aeróbica y eleva la densidad mitocondrial y capilar.13,15,17). Los estudios han mostrado resultados contradictorios sobre los efectos de los métodos de entrenamiento de resistencia y resistencia realizados juntos (entrenamiento concurrente) (19). La razón detrás de estos resultados contradictorios puede deberse a diversas metodologías.
Se ha demostrado que la lesión por isquemia-reperfusión está asociada con la producción de ROS (7,20). Los efectos adversos inducidos por la generación de ROS incluyen alteración en las vías intracelulares y señalización redox, disfunción celular, daño al ADN mitocondrial (ADNmt), remodelación de la matriz extracelular, apoptosis y deterioro de la función contráctil.21). Más importante aún, la actividad física regular aumenta la actividad antioxidante y disminuye la peroxidación lipídica (22).
La angiogénesis es un proceso eficaz de restauración post-isquémica que ayuda a suministrar oxígeno y nutrición al tejido infartado, previniendo la insuficiencia cardíaca (23). Los factores de crecimiento pueden estimular una respuesta angiogénica, alterando las células endoteliales y la formación de vasos a partir de capilares preexistentes.24). La familia de las angiopoyetinas, formada por la angiopoyetina-1 (ANGP-1) y la angiopoyetina-2 (ANGP-2), son factores de crecimiento cruciales para que broten nuevos vasos sanguíneos. Estos factores modifican la función del VEGF para crear remodelación y maduración vascular. ANGP-2 causa inestabilidad endotelial, allanando el camino para la activación endotelial por VEGF-A. Por otro lado, ANGP-1 sirve como factor de apoyo para nuevos buques (25–28) y previene la muerte endotelial (29). Se ha demostrado que el ejercicio físico modifica la expresión de angiopoyetina y VEGF-A y cambia sus niveles de proteínas (30).
A diferencia del ejercicio de resistencia o de resistencia, pocos estudios investigaron los efectos del entrenamiento concurrente sobre la lesión isquémica del miocardio. Sin embargo, todavía existen lagunas significativas en la evidencia que indica qué tipos de entrenamiento podrían ser más efectivos para reducir la lesión por isquemia-reperfusión. Además, identificar los mecanismos fisiológicos subyacentes implicados en la reducción de la lesión por isquemia-reperfusión puede ayudar con el tratamiento. Con respecto a la escasez de datos y resultados de diferentes modelos de diseños experimentales, este estudio tiene como objetivo evaluar los efectos de mejora del precondicionamiento del ejercicio a través de tres modos de entrenamiento diferentes sobre la lesión por isquemia-reperfusión miocárdica y explorar los probables mecanismos subyacentes.
2. Material y métodos
2.1. animales
Se utilizaron cincuenta ratas Wistar macho, que pesaban entre 200 y 250 g, y se mantuvieron en las condiciones estándar (temperatura de 22 ± 2 ° C y ciclo de luz y oscuridad de 12 h) con acceso ad libitum al agua y comida para roedores. Los tratamientos con animales se realizaron estrictamente según la Guía para el cuidado y uso de animales de laboratorio de los Institutos Nacionales de Salud, con un protocolo experimental aprobado.
2.2. El diseño experimental.
Los animales se dividieron aleatoriamente en cinco grupos (N = 10/grupo), incluido el grupo simulado sedentario, el grupo de control INF (infartado), INF+ EE (ratas infartadas con intervención de ejercicio de resistencia), INF+ RE (ratas infartadas con intervención de ejercicio de resistencia). ), y el INF+ CE (ratas infartadas con intervención de ejercicio concurrente). Después del agrupamiento, las ratas se sometieron a diez semanas de entrenamiento físico antes de la inducción isquémica. Luego, se realizaron mediciones en suero, evaluaciones de tejidos y determinación del estado redox.
2.3. Intervenciones formativas
La intervención de ejercicio consistió en sesiones de entrenamiento antes de la lesión por isquemia-reperfusión. El volumen de entrenamiento fue igual en los tres grupos de ejercicio.
2.3.1. Entrenamiento de resistencia.
Las ratas fueron entrenadas cinco días a la semana durante diez semanas consecutivas. Para determinar la intensidad del entrenamiento se utilizó el principio de sobrecarga. La rutina de la primera semana consistió en correr en una cinta a una velocidad de 17 metros por minuto durante 10 minutos. El tiempo de ejecución se incrementó de 10 minutos a 60 minutos por sesión entre la segunda y la sexta semana. Las ratas se sometieron a sesiones de ejercicio durante 60 minutos en una cinta rodante a una velocidad de 30 m/min, aproximadamente equivalente al 90% del VO.2 max, durante el cual la cinta de correr se inclinó 10 grados en la séptima a décima semana (31).
2.3.2 Entrenamiento de resistencia.
Para familiarizar a los animales con el dispositivo y reducir su estrés, se los colocó en una escalera de 36 escalones a 85° durante tres series con dos turnos sin peso durante tres días. Los períodos de descanso fueron de tres minutos entre cada serie y quince segundos entre repeticiones. La rutina de ejercicio estándar se siguió durante diez semanas, cinco veces por semana, y cada día constaba de tres series con cuatro series. La repetición se definió como subir una escalera y la serie se definió como completar cuatro repeticiones consecutivas. Los períodos de descanso entre cada serie y las repeticiones en el protocolo de entrenamiento primario fueron similares al tiempo de familiarización. Se fijó una bolsa de tela que contenía pesas a la base de la cola con cinta adhesiva. En las primeras tres semanas, los animales entrenaron con el 20, 40 y 60 por ciento de su peso corporal. En las siguientes tres semanas, los animales entrenaron con el 80, 100 y 120 por ciento del peso corporal. En las últimas cuatro semanas, los animales entrenaron con 140, 160 y 180 por ciento de su peso corporal (31).
2.3.3 Entrenamiento concurrente.
Se realizaron diez semanas de ejercicio concurrente en paralelo con ejercicios aeróbicos y de resistencia cinco días a la semana. La mitad del tiempo de cada sesión se dedicó al entrenamiento de resistencia y la otra mitad al entrenamiento de resistencia, cambiando de orden alternativamente (31). En este grupo, la intensidad del ejercicio progresó en ambas modalidades de entrenamiento al mismo ritmo que en las ratas que realizaron solo un tipo de ejercicio.
2.4. Operación de isquemia-reperfusión
Setenta y dos horas después de la última sesión de ejercicio, las ratas se sometieron a una operación de isquemia-reperfusión. Se utilizó la oclusión transitoria de la arteria coronaria izquierda para inducir la lesión por isquemia-reperfusión. A las ratas, anestesiadas mediante inyección intraperitoneal (IP) de pentobarbital sódico (60 mg/kg de peso corporal, IP), se les inyectó heparina (1000 UI/kg; IP) para prevenir la coagulación. Poco después, la respiración se estabilizó utilizando un aparato respiratorio para roedores (Small Animal Ventilator, Model 683, Harvard Apparatus) con el aire de la habitación (15 ml/kg de volumen sistólico y 60-70 respiraciones/min). Se abrió el tórax y se extirpó el pericardio para exponer la arteria coronaria. Se envolvió una sutura de seda 6-0 alrededor de la arteria coronaria izquierda, con sus extremos encerrados en un tubo de polietileno para formar un lazo. La sutura apretada ligó la arteria coronaria, induciendo una lesión por isquemia durante 30 minutos. Luego, el miocardio isquémico se sometió a 120 minutos de reperfusión (32). El tiempo dado se elige en base a los estudios previos (8,16). La temperatura corporal se mantuvo en niveles normales mediante una almohadilla térmica. Al final del experimento, se diseccionó el ventrículo izquierdo para su posterior análisis. Una rata de cada grupo murió durante el entrenamiento físico o una operación de isquemia-reperfusión. De nueve ratas en cada grupo, cuatro se usaron para evaluación histológica para medir el área en riesgo y el tamaño del infarto, y las otras cinco ratas se usaron para recolectar tejido fresco (almacenado en nitrógeno líquido) para análisis bioquímicos para evaluar el estrés angiogénico y oxidativo. índices.
2.5. Evaluación de la lesión por isquemia-reperfusión miocárdica
Se evaluó la gravedad del daño causado por la isquemia-reperfusión miocárdica, el tamaño del infarto y la isoenzima de la banda miocárdica creatina quinasa (CK-MB). Se extrajeron 2 ml de sangre de la vena cava de todas las ratas de cada grupo y se midieron utilizando un kit de ensayo CK-MB y un autoanalizador (Roche Hitachi Modular DP Systems, Mannheim, Alemania), siguiendo las instrucciones del fabricante (Pars Azmoon, Irán). para evaluar los niveles séricos de CK-MB. Luego, las muestras de sangre se centrifugaron a 3000 rpm durante 5 min a 4°C. Posteriormente, los sobrenadantes se almacenaron a -70 ° C para investigaciones adicionales.
