Resumen
Antecedentes
La función renal de los pacientes con enfermedad renal crónica (ERC) puede mejorarse mediante una serie de mecanismos de rehabilitación. Se suponía que el entrenamiento con ejercicios de natación era beneficioso para su recuperación.
Metodología/Hallazgos principales
Se realizó el modelo de rata de ERC inducida por doxorrubicina (DRCKD). El entrenamiento de natación se programó tres días por semana, 30 o 60 minutos por día durante un período total de 11 semanas. Se examinaron los parámetros bioquímicos y patológicos séricos. En DRCKD, se observó hiperlipidemia. La activación de células mesangiales activas se evidenció por la sobreexpresión de PDGFR, P-PDGFR, MMP-2, MMP-9, α-SMA y CD34 con una gran cantidad de deposición de colágeno. La transdiferenciación de miofibroblastos aparente que implica la fibrogénesis en el mesangio glomerular, la glomerulonefritis y la glomeruloscelorosis se observó con proteinuria altamente elevada y la excreción de BUN urinaria. El ejercicio de natación de 60 minutos pero no el equivalente de 30 minutos rescató la mayoría de los síntomas. Para cuantificar la efectividad del entrenamiento del ejercicio, se estimó un parámetro físico, es decir, «el coeficiente de strenuosidad» o «el coeficiente de liberación de la miokina», era 7.154 × 10−3 PG/ML-J.
Conclusiones
El ejercicio de natación de 60 minutos puede mejorar la DRCKD al inhibir la transdiferenciación de los miofibroblastos en el mesangio glomerular. Además, el entrenamiento con ejercicios de rehabilitación para rescatar a la ERC es un remedio personalizado. Los beneficios dependen de la duración y la fuerza del ejercicio, y lo que es más importante, de la condición fisiológica individual.
Introducción
La enfermedad renal crónica (ERC) generalmente se asocia con funciones cardíacas y vasculares deterioradas, reducción de la masa muscular, la fuerza y el poder muscular atenuados, y una aparente tolerancia a la tolerancia al ejercicio (1). El aumento de la conciencia ha prescrito el ejercicio diseñado para restaurar cierto alcance del rendimiento físico y la calidad de vida en esas condiciones. Se han informado que numerosas intervenciones que involucran el entrenamiento aeróbico y del ejercicio de resistencia, ya sea la cinta de correr o la natación. (2), (3), (4). Apreciar y comprender la función del ejercicio es vital para comprender cómo prevenir la ERC, lo que conduce a la enfermedad renal de la etapa final (ESRD). Pedersen y Fischer indicaron que el ejercicio extenuante estimula la liberación de miokina (interleucina-6, IL-6). La myokine IL-6 en prioridad se consume intramuscularmente bajo la influencia de AMPK (5). Diferentes fuerza y duración del ejercicio pueden liberar diferencialmente diferentes tipos de citocinas (5), (6), (7). Los atletas altamente entrenados generalmente exhiben un hipercortisolismo leve crónico y la activación de la citocina proinflamatoria IL-6 (8). IL-6 y TNF-α se producen como consecuencia de la inflamación (9). En muchas condiciones patológicas, IL-6 y TNF-α generalmente están contrarrestando (10), (11), (12).
PDGF es una de las citocinas importantes involucradas en la proliferación mesangial y la fibrogénesis renal en la glomerulonefritis y la nefritis anti-THY1 (13), (14). Casi todas las enfermedades renales experimentales y humanas se caracterizan por la expresión alterada de componentes del sistema PDGF. La infusión o sobreexpresión sistémica de PDGF-B o PDGF-D induce cambios proliferativos prominentes de la fibrosis mesangial y renal (4). Mientras que la acción de PDGF está determinada por la expresión relativa de los receptores alfa PDGF (PDGFR-α) y los receptores beta (PDGFR-β) en la superficie de los miofibroblastos. Estos receptores se inducen durante la fibrogénesis, amplificando así las respuestas biológicas a PDGF (7).
PDGFR y actina muscular alfa-suave (α-SMA) son dos marcadores de activación de células mesangiales. Ambos signos están significativamente correlacionados con el daño intersticial (infiltrado intersticial y fibrosis) (15).
En los riñones normales y en pacientes con lesiones histológicas leves, el área intersticial mostró células peritubulares dispersas positivas para PDGFR-β y α-SMA, con una distribución que se asemeja a la red capilar. La α-SMA aumenta notablemente en pacientes con lesiones moderadas a graves, particularmente en áreas de fibrosis tubulointersticial (15).
CD34, una glucofosfosfosfosfosfosfosfosfosfosfosfosfosfosfosfosfosfosfosfoss de tipo sialomucina que actúa como una molécula de adhesión, es un marcador de células madre hematopoyéticas (HSC) y células leucémicas (16), (17), (18), (19). CD34 se concentra principalmente en el área mesangial y las superficies endoteliales en Glomeruli (18). La sobreexpresión de CD34 refleja la patogénesis de las alteraciones glomerulares (por ejemplo, glomerulonefritis) relacionada con la edad, la diabetes y la gravedad de la enfermedad (18), (20), (21). La metaloproteinasa-2 de la matriz (MMP-2) y -9 (MMP-9) puede regular la acumulación de colágeno en los sitios inflamatorios de CKD, permitiendo así la ampliación del quiste y limitando la gravedad de la fibrosis intersticial (22).
Ha aumentado evidencias que muestran que el entrenamiento crónico desde mediana edad hasta la vejez aumenta el daño oxidativo en la sangre (23). El ejercicio tiende a aumentar el estrés oxidativo como lo demuestra la producción estimulada de MDA y la regulación negativa concomitante de la superóxido dismutasa (SOD) (24)un efecto similar fue informado por Coelho et al. (2010) (25). El ejercicio a largo plazo podría aumentar los marcadores de daño como el contenido de proteína carbonilo y la peroxidación lipídica en plasma y eritrocitos (23). Sin embargo, la eficiencia puede depender del tipo óptimo, la frecuencia, la intensidad y la duración de la actividad física (26). La literatura controvertida revelada del ejercicio crónico parece ser una estrategia efectiva para atenuar el declive relacionado con la edad en los ancianos (23). Jia et al. (2012) demostraron que el ejercicio aeróbico a largo plazo podría mejorar notablemente la propiedad hemorheológica y el estrés oxidativo con hipercolesterolemia (27). En general, el deporte en general aplicado a cargas moderadas tiene un efecto predominantemente positivo en la salud de los humanos, especialmente con respecto a las enfermedades cardiovasculares y metabólicas. (28). El ejercicio de natación a 30 ° C (considerado como una exposición al frío) evidentemente reveló cambios beneficiosos específicos en frío, como el aumento de la deshidrogenasa (29) y CA mejorada2+-Aptitation ATPase de miofibrillas activadas (30). Además, el ejercicio aumenta el flujo sanguíneo y el suministro de oxígeno (31). El entrenamiento ejercicio altera la reactividad vascular, mejora la vasodilatación renal dependiente del endotelio e independiente (32). La literatura también indicó que el óxido nítrico puede desempeñar un papel alternativo que afecta el flujo sanguíneo (31).
Teniendo en cuenta el ejercicio de natación puede mejorar el flujo de sangre, oxígeno y nutrientes a los riñones, planteamos la hipótesis del ejercicio de natación puede ayudar a mantener la salud renal excretando los metabolitos tóxicos, suprimiendo la inflamación renal, reduciendo el estrés oxidativo e inhibiendo la fibrogénesis para mejorar la ERC. Realizamos este estudio utilizando el modelo de Doxorrubicin-Sprague-Dawley Rat CKD.
Materiales y métodos
Químicos y kits
Las pruebas bioquímicas realizadas con los kits de ensayo colorimétricos enzimáticos específicos fueron proporcionadas por Roche, ubicadas en Suiza o EE. UU. Los reactivos IFCC y P-5-P se usaron para el ensayo de GOT y GPT. Se usaron fosfato de octacalcio (OCP) y UV para la determinación de iones de calcio y fosfato sérico. Para otras determinaciones utilizamos BCG para albúmina sérica, Chod para colesterol, lipasa-glicerol oxidasa para triglicéridos; Cinético para bollo de suero, ácido pícrico para creatinina (reacción jaffe), oxidasa colorimétrica para ácido úrico y rojo Sirius para tinción de colágeno. La doxorrubicina (DR) era un producto de Pfizer (Milano, Italia). El tampón de lisis a favor de la preparación se adquirió de la biotecnología Intron (Seongnam, Corea). Los kits para otras determinaciones incluyeron SOD y TBARS de Cayman (Michigan, EE. UU.), El kit de rata IL-6 EIA de Peprotech (NJ, EE. UU.) Y el kit de rata TNF-α de R&D Systems Inc. (MN, EE. UU.). Las fuentes de los anticuerpos utilizados en este experimento fueron: receptor de PDGF β (1∶1000), receptor de fosfor-PDGF β (1∶1000) y β-actina de la señalización celular (MA, EE. UU.); fosfor-PI3K (1∶500) de Santa Cruz (CA, EE. UU.); α-actina muscular suave (1∶1000) de Sigma-Aldrich Co. (Mo, EE. UU.); CD34 (1∶400) de Leica (Alemania). El sustrato HRP quimioluminiscente fue el producto de Millipore (MA, EE. UU.). El dodecil sulfato de sodio (SDS) y el gel de poliacrilamida (PAGE) fueron productos de Sigma Aldrich (Mo, EE. UU.).
Modelo de ERC animal
Este protocolo experimental fue aprobado por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales (IAUCC), Universidad de Medicina de China (Taichung, Taiwán). Se siguieron los principios del cuidado de los animales de laboratorio (publicación de NIH). Se utilizaron treinta y seis ratas macho adultas de 4 semanas de Old Sprague-Dawley (recursos de Biolasco Taiwan Co., Ltd.) que tenían peso corporal 220–250 g en el estudio. En la primera semana, estas ratas fueron alimentadas con Chow de laboratorio ordinaria y se aclimataron en la sala de animales acondicionadas a 23 ° C ± 1 ° C y HR 50–60% con un ciclo de luz/oscuridad de 12 h/12 h. Los animales tenían acceso libre al agua y la comida de pellets que contenía 1.8–2.2% de calcio, 1.1% de fósforo y 2650 kcal/kg de energía. Estas ratas fueron asignadas aleatoriamente a seis grupos: el sedentario normal (normal), la DOXorrubicina inducida por CKD (DRCKD) sedentaria, la natación de 30 minutos (natación 30), la DRCKD+30 minutos de natación (DRCKD+Swim 30), la natación de 60 minutos (natación 60); y el DRCKD+60 minutos de natación (DRCKD+Swim 60). Estos seis grupos fueron alojados por separado en doce jaulas de colonias, 3 ratas en cada una.
Protocolo de entrenamiento con ejercicio de natación
En la segunda semana, el ejercicio previo a la nadación para la aclimatación se inició en una piscina experimental (30 ° C, profundidad del agua: 44 cm; radio 120 cm). Se aplicó un protocolo de progresión gradual que comenzó con la natación durante 5 minutos a 10 minutos, y luego se extendió gradualmente a 20, 30, 40, 50 minutos por día. La ERC fue inducida por un solo SC 7,5 mg/kg de doxorrubicina después de la aclimatación previa a la natación (33). El experimento de natación real se inició al día siguiente después de la inyección de doxorrubicina según Osato et al. con ligera modificación (4). A partir de la tercera semana, las ratas fueron sometidas a ejercicios de entrenamiento de timón de 30 minutos y 60 minutos respectivamente, 3 días/semana por un período total de 11 semanas. Durante todo el curso, las ratas sedentarias permanecieron en la jaula bajo la misma condición ambiental e inspeccionadas diariamente. A intervalos de dos semanas, después de haber sido recolectado, las muestras de sangre, las ratas se transfirieron a la jaula metabólica, una en cada una, y se recogieron las muestras de orina. Las muestras obtenidas se sometieron a análisis bioquímicos e inmunovenciales durante una duración de 11 semanas. Los pesos corporales se evaluaron registrando regularmente cada semana. Después de la sacrificio, se tomó la relación entre el peso renal y el peso corporal (KW/BW). Al terminar el experimento, las ratas fueron sacrificadas y los riñones fueron extirpados y sometidos a exámenes patológicos.
Parámetros bioquímicos séricos y urinarios
Los niveles séricos de GPT, GOT, colesterol, triglicéridos, BUN, ácido úrico, creatinina y albúmina se analizaron con cada kit específico proporcionado por Roche (Suiza). Los niveles séricos de calcio y fosfato se analizaron con los kits específicos (Roche, EE. UU.) Siguiendo las instrucciones del fabricante. La superóxido dismutasa (SOD) y la sustancia reactiva del ácido tioobarbitúrico (TBARS) se analizaron con los kits comerciales ELISA proporcionados por Cayman Chemical Co. (Michigan, EE. UU.). La densidad óptica fue tomada por el analizador de hematología automatizado Sysmex K-1000 (GMI, MN, EE. UU.). El conteo de glóbulos sanguíneos para eritrocitos, leucocitos y plaquetas se realizó utilizando el analizador de hematología automatizado Sysmex K-1000 (GMI, MN, EE. UU.).
Zimografía gelatinolítica
La expresión de metaloproteinasas de matriz MMP-2 y MMP-9 se analizaron de acuerdo con Leber y Balkwill (34). Brevemente, el plasma se centrifugó durante 10 minutos a 3000 × g. El suero sobrenadante (10 µl) se cargó en un 7,5% SDS-PAGE copolimerizado con gelatina al 0,1% y se sometió a electroforesis por debajo de 100 V durante 1,5 h. Para eliminar la SDS, el gel se lavó dos veces, cada vez con solución Tritonx-100 al 2.5% durante 30 minutos, y luego se enjuagó con el tampón de incubación (tampón Tris-HCl 0.05 M, pH 8.0, CACL 5 MM2 más 5 mm Zncl2). La mezcla se incubó a 37 ° C durante la noche. El gel estaba manchado de Coomasie Blue en la habitación …
