Resumen
El estudio tuvo como objetivo evaluar los efectos del entrenamiento combinado de ejercicios aeróbicos y de resistencia sobre la morfometría y la función cardíaca, el estrés oxidativo y los parámetros inflamatorios en ratas ovariectomizadas diabéticas. Para esto, las ratas wistar hembras (de 10 semanas de edad) se dividieron en 4 grupos (n = 8): euglucemia (e), diabética (estreptozotocina, 50 mg/kg, iv) (d), ovariectomizado diabético (do) y ovariectomizado diabético (TDO). El entrenamiento ejercicio combinado se realizó en una cinta de correr y en una escalera adaptada a ratas (8 semanas, al 40-60% de la capacidad máxima). La morfometría y la función del ventrículo izquierdo (LV) se evaluaron mediante ecocardiografía. El estrés oxidativo y los marcadores inflamatorios se midieron en el tejido de los ventrículos. Los animales diabéticos sedentarios (D y DO) mostraron funciones sistólicas y diastólicas deterioradas, así como una sobrecarga cardíaca aumentada, evaluadas por el índice de rendimiento miocárdico (MPI-D: 0.32 ± 0.05; DO: 0.39 ± 0.13 vs. E: 0.25 ± 0.07), en relación con el grupo E. Las disfunciones sistólicas y MPI se exacerbaron en DO en comparación con el grupo D. El grupo DO presentó una mayor oxidación de proteínas y una relación TNF-α/IL-10 que los grupos D. La relación redox glutatión (GSH/GSSG) e IL-10 disminuyó en los grupos D y DO en comparación con el grupo E. Entrenamiento ejercicio mejoró la capacidad de ejercicio, funciones sistólicas y diastólicas y MPI (0.18 ± 0.11). El grupo TDO mostró una reducción de la oxidación de proteínas y la relación TNF-α/IL-10 y un aumento de GSH/GSSG e IL-10 en relación con el grupo DO. Estos resultados mostraron que el entrenamiento ejercicio combinado pudo atenuar las disfunciones cardíacas, probablemente reduciendo la inflamación y el estrés oxidativo en un modelo experimental de diabetes y menopausia.
Introducción
La deficiencia de estrógenos, la resistencia a la insulina, la hipertensión, el estado proinflamatorio y un estilo de vida sedentario se han asociado con la mayor prevalencia de enfermedad cardiovascular en mujeres menopáusicas (1). De hecho, la enfermedad cardíaca es una causa importante de mortalidad en las mujeres después de la menopausia (2–7). Además, el riesgo de diabetes mellitus (DM) aumenta después de la menopausia (7), y DM aumenta el riesgo cardiovascular en las mujeres pre y posmenopáusicas (6,8,9). De hecho, los eventos cardiovasculares son la principal causa de muerte entre los pacientes con diabetes tipo 2 (10). La miocardiopatía por la diabetes se describió como insuficiencia cardíaca crónica en pacientes diabéticos y se ha diagnosticado como falla del ventrículo izquierdo (VI) en ausencia de aterosclerosis e hipertensión (11). La falla ventricular se asocia con irregularidades de calcio, apoptosis, fibrosis y estrés oxidativo (12,13). También debe enfatizarse que el estrés oxidativo en el miocardio juega un papel clave en la patogénesis de la miocardiopatía diabética (14). Tanto los pacientes diabéticos como los modelos animales de diabetes mellitus muestran signos de daño oxidativo en el tejido cardíaco, como la peroxidación lipídica, la nitrosilación de proteínas y los niveles de enzimas antioxidantes endógenos alterados ((15).
Se han utilizado modelos experimentales de diabetes, especialmente la rata de estreptozotocina (STZ), para ayudar a definir la fisiopatología de este trastorno (16). Con respecto a la menopausia, el modelo experimental de eliminación quirúrgica bilateral de los ovarios (ovariectomía) se ha utilizado para imitar la privación de la hormona ovárica (17–21). Sin embargo, tanto el papel de la asociación de la hiperglucemia como la privación de hormonas ováricas en la disfunción cardíaca y el papel del estrés oxidativo y la inflamación en este proceso siguen sin estar claros.
Dado que no hay cura para la diabetes mellitus, la búsqueda de herramientas terapéuticas efectivas, ya sea para prevenir el desarrollo o tratar la miocardiopatía diabética, se necesita con urgencia para reducir la morbilidad y la mortalidad de la población diabética creciente (22). Además, en los últimos años, se ha encontrado que diferentes enfoques mejoren la calidad de vida y la salud cardiovascular en las mujeres menopáusicas. En este sentido, existe evidencia de que la actividad física regular regula el sistema de defensa antioxidante, atenúa el aumento relacionado con la edad en la concentración de especies reactivas celulares de oxígeno y confiere protección contra enfermedades asociadas al estrés oxidativo ((18,19). Estudios previos realizados por nuestro grupo han demostrado que el entrenamiento dinámico de ejercicio aeróbico promovió la pérdida de peso corporal, la bradicardia en reposo, la normalización de la presión arterial y la mejora en la barorrefleja asociada con una disminución del estrés oxidativo en ratas hembras ovariectomizadas normales y diabéticas (17,18). Recientemente, hemos demostrado que tanto el entrenamiento aeróbico como el ejercicio de resistencia, ya sea en combinación o solo, promueven una atenuación de la disfunción morfométrica cardíaca asociada con un estrés oxidativo reducido en un modelo experimental de diabetes y menopausia. Sin embargo, solo el entrenamiento de ejercicio aeróbico dinámico pudo atenuar disfunciones sistólicas y diastólicas bajo esta condición (19).
Sin embargo, en las intervenciones de ejercicio discutidas en la literatura, el entrenamiento de resistencia parece ser la modalidad más eficiente en la atenuación de la sarcopenia, la osteopenia, la esteatosis hepática y los cambios en la composición corporal promovidos por la privación de las hormonas ováricas (23). Además, un metaanálisis importante ha encontrado que el entrenamiento de resistencia juega un papel fundamental en el control de los factores de riesgo, como la hemoglobina glicencial y la presión arterial sistólica, y debe indicarse en el manejo de la diabetes ((24).
En este sentido, varias pautas sugieren que la combinación de estos dos enfoques (entrenamiento aerobic más resistencia) puede maximizar no solo los beneficios musculoesqueléticos, sino también el riesgo cardiovascular en esta población (24). Sin embargo, pocos estudios han tratado los efectos cardiovasculares del entrenamiento del ejercicio combinado (aeróbico + resistencia) en la disfunción cardíaca asociada con la diabetes y la privación de la hormonas ováricas. Por lo tanto, el presente estudio tiene como objetivo probar la hipótesis de que el entrenamiento aeróbico asociado con el entrenamiento con ejercicio de resistencia (en días alternativos) puede promover beneficios cardíacos asociados con una inflamación reducida y estrés oxidativo en ratas ovariectomizadas diabéticas inducidas por STZ.
Métodos
Los experimentos se realizaron utilizando 32 ratas Wistar hembras (de 10 semanas) obtenidas de la instalación animal de la Universidad de Sao Paulo, Brasil. Las ratas recibieron chow de laboratorio estándar (Nuvital, Colombo, Brasil) y agua ad libitum. Los animales se alojaron en jaulas individuales en una habitación controlada por temperatura (22 ° C) con un ciclo de luz oscura de 12 h. Se utilizaron cuatro grupos experimentales en este estudio: Euglucemia impostor operado (e, n = 8), diabético (d, n = 8), ovariectomizado diabético (do, n = 8) o sometido al protocolo de entrenamiento de ejercicios combinado (TDO, n = 8). Teniendo en cuenta los principios de 3RS, se publicaron previamente algunos datos de E y Do Animals (19). Todas las ratas fueron tratadas de manera similar con respecto a la manipulación diaria. Todos los procedimientos y protocolos quirúrgicos se llevaron a cabo de acuerdo con las pautas de llegada (25), y fueron aprobados por el Comité de Ética de la Universidad Nove de Julho (número de protocolo AN001/08).
Ovariectomía
Los animales viejos de 10 semanas de los grupos DO y TDO fueron anestesiados (80 mg/kg de ketamina y 12 mg/kg de xilazina, ip.), El oviducto se seccionó y los ovarios se eliminaron como se describe en detalle en otra parte (17,18,20). A la misma edad, las ratas de los grupos E y D se sometieron a un impostor cirugía. Inmediatamente después de la cirugía, los animales recibieron antibióticos (benzetacilo, 40.000u/kg) y analgésicos (clorhidrato de tramadol, 5 mg/kg), y se supervisaron cada 4 horas el primer día, y cada 8 horas en los 3 días posteriores.
Los datos de nuestro laboratorio han demostrado que la concentración de estrógeno, medida por inmunoensayo, fue de 39 ± 7pg/ml en ratas hembras sanas. Sin embargo, en el presente estudio, la concentración de estrógenos no era detectable en los grupos estudiados ovariectomizados (TKE21, COAP-A-CUENTE Estradiol, Siemens Medical Solutions Diagnostics), confirmando así la privación de hormonas ováricas ((21).
Diabetes
Cinco días después de la ovariectomía, los animales de los grupos D, DO y TDO se hicieron diabéticos mediante una sola inyección de STZ (50 mg/kg IV; Sigma Chemical Co) disuelto en tampón de citrato (pH 4.5) después de 6 horas de ayuno (20,21).
Glicemia
Se recogieron gotas de sangre (50 μl) de la punta de la cola para medir la glucemia 72 horas después de la inyección de STZ y al final del protocolo con una glucotest (ventaja, laboratorios Roche) (20,21).
Entrenamiento ejercicio combinado
El entrenamiento ejercicio combinado consistió en sesiones de entrenamiento aeróbico y de resistencia en días alternativos, realizados siempre en la misma hora del día (tarde), 5 días por semana, durante 8 semanas.
Para la prescripción de entrenamiento, se realizaron pruebas máximas en la cinta de correr (aeróbica) y la escalera adaptada para ratas (resistencia), 5 días después de la familiarización del animal con el equipo, como se describe en detalle en una publicación anterior (17,19,20). Estas pruebas se realizaron tres veces: 1) al comienzo del experimento, 2) en la cuarta semana y 3) en la octava semana del protocolo de entrenamiento. El propósito era determinar la capacidad física máxima y la intensidad del entrenamiento del ejercicio.
El entrenamiento con ejercicio aeróbico se realizó en una cinta de correr a una intensidad de baja moderada (40-60% de la velocidad máxima obtenida en la prueba máxima de carrera), con una duración de 60 minutos por sesión, sin inclinación de la cinta de correr.
El entrenamiento de resistencia se llevó a cabo en una escalera adaptada para animales, con una carga unida a la base de la cola del animal correspondiente a la intensidad de baja moderada (40-60% de la carga obtenida en la prueba de carga máxima), con 15 subidas por sesión, un intervalo de tiempo de 1 minuto entre las escaladas y la duración de aproximadamente 40 minutos por sesión.
La estimulación eléctrica o la privación de alimentos no se utilizaron para estimular las ratas corridas o subir durante las secciones de entrenamiento. Solo se usó un toque de la mano en la base de la cola del animal como estímulo cuando fue necesario.
Mediciones ecocardiográficas
Al final del protocolo, la ecocardiografía fue realizada por un observador doble ciego, bajo las directrices de la Sociedad Americana de Echocardiografía. Las ratas se anestesiaron (80 mg/kg de ketamina y 12 mg/kg de xilazina, IP.), Y se obtuvieron imágenes con un transductor lineal de 10-14 MHz en un Sequoia 512 (Acuson Corporation, Mountain View, CA).
Los parámetros morfométricos analizados fueron: masa ventricular izquierda (VI) (ajustado por peso corporal), cavidad del VI en diástole (LVDIA) y espesor relativo de la pared (RWT). Los parámetros de la función sistólica fueron: velocidad del acortamiento de fibra circunferencial (VCF) y acortamiento fraccional (FS). Mientras que los parámetros de la función diastólica fueron: Tiempo de relajación isovolumétrica del VI (IVRT) y relación pico de E/pico A (E/A). Además, el índice de rendimiento miocárdico (MPI) se utilizó como un índice global de función, que representa el esfuerzo de miocardio para satisfacer las demandas de perfusión tisular, como se describe en detalle en otra parte (19,26,27).
Mediadores inflamatorios en el tejido cardíaco
Un día después de las evaluaciones cardíacas, los animales fueron asesinados por decapitación y el corazón (ventrículos) se eliminó inmediatamente, enjuagó en solución salina y se recortó para eliminar el tejido grasa y el tejido conectivo visible. Los niveles de IL-10 y TNF-α se determinaron utilizando un kit Elisa disponible comercialmente (R&D Systems Inc.), de acuerdo con las instrucciones del fabricante. ELISA se realizó en microplacas de poliestireno de 96 pocillos con un recubrimiento de anticuerpos monoclonales específico. El umbral de sensibilidad para los ensayos TNF-α e IL-10 fue de 15.0 pg/ml. La absorbancia se midió a 540 nm en un lector de microplacas.
Evaluaciones de estrés oxidativo en el tejido cardíaco
El tejido cardíaco (~ 0.5 g de ventrículos) se cortó en trozos pequeños, se colocó en tampón helado y se homogeneizó en una licuadora ultra tirax con 1 g de tejido por 5 ml de KCl 150 mM y tampón fosfato de sodio 20 nM, pH 7.4. El homogeneizado se centrifugó a 600 g durante 10 minutos a -26 ° C. La proteína se determinó por el método de Lowry et al. (28), usando la albúmina de suero bovino como el estándar.
La oxidación de proteínas se midió utilizando una reacción de grupos de proteína carbonilo con 2,4 -…
