Resumen
El papel del entrenamiento de resistencia en la deposición de colágeno, el perfil inflamatorio y la debilidad muscular en la insuficiencia cardíaca sigue sin estar claro. Por lo tanto, este estudio evaluó la influencia de un programa de entrenamiento de resistencia en la función hemodinámica, ganancia de fuerza máxima, deposición de colágeno y perfil inflamatorio en ratas crónicas de insuficiencia cardíaca. Se asignaron treinta y dos ratas wistar masculinas sometidas al infarto de miocardio mediante ligadura de la arteria coronaria o cirugía simulada en cuatro grupos: simulación sedentaria (S-sham, n = 8); simulacro entrenado (tham, n = 8); Insuficiencia cardíaca crónica sedentaria (S-CHF, N = 8) y insuficiencia cardíaca crónica entrenada (T-CHF, N = 8). La capacidad de resistencia máxima se evaluó mediante una prueba de repetición máxima. Los grupos capacitados se sometieron a un programa de capacitación de resistencia de 8 semanas (4 días/semana, 4 series de 10-12 repeticiones/sesión, con 65% a 75% de una repetición máxima). Después de 8 semanas del programa de entrenamiento de resistencia, el grupo T-CHF mostró presión diastólica del extremo ventricular inferior izquierdo (PAG<0.001), presión sistólica ventricular izquierda más alta (PAG<0.05), presión arterial sistólica más alta (PAG<0.05), una mejora en la derivada positiva máxima de la presión ventricular (PAG<0.05) y derivado negativo máximo de la presión ventricular (PAG<0.05) en comparación con el grupo S-CHF; No se observaron diferencias en comparación con los grupos simulados. Además, el entrenamiento de resistencia pudo reducir la hipertrofia miocárdica (PAG<0.05), fracción de volumen de colágeno total ventricular del ventrículo izquierdo (PAG<0.01), IL-6 (PAG<0.05) y la relación TNF-α/IL-10 (PAG<0.05), así como aumentar la IL-10 (PAG<0.05) en ratas crónicas de insuficiencia cardíaca en comparación con el grupo S-CHF. Ocho semanas de entrenamiento de resistencia promueven una mejora de la función cardíaca, ganancia de resistencia, deposición de colágeno y perfil inflamatorio en ratas crónicas de insuficiencia cardíaca.
Introducción
La insuficiencia cardíaca crónica (CHF) es un síndrome clínico complejo producido por trastornos estructurales y funcionales del corazón (1). Pacientes con CHF presente intolerancia al ejercicio; Esta limitación no se puede atribuir únicamente al daño cardíaco y pulmonar. (2). Además, las anormalidades en el músculo esquelético probablemente contribuyan al desarrollo de síntomas e intolerancia al ejercicio en CHF (3)–(5).
El daño al músculo cardíaco y a la matriz extracelular conduce a cambios en el tamaño, la forma y la función del ventrículo izquierdo, lo que resulta en cambios en todo el corazón, en un proceso llamado remodelación cardíaca (6)que afecta el pronóstico y la supervivencia en pacientes con CHF (7). El aumento del tejido fibroso se ha observado en modelos animales de insuficiencia cardíaca, y también hay evidencia de que el mismo mecanismo ocurre en la insuficiencia cardíaca humana. (8). Además, el alcance del daño en el colágeno se correlaciona con el grado de expansión de infarto (9). La acumulación de colágeno en lugares remoto a infarto de miocardio (MI) es el principal componente negativo de la remodelación estructural en la insuficiencia cardíaca de un origen isquémico (10).
Los efectos positivos del ejercicio en la fisiopatología de la CHF se han informado en los últimos años. (11), (12)y los protocolos de ejercicio, como el entrenamiento de resistencia (RT), parecen ser una estrategia auxiliar combinada con el entrenamiento aeróbico en programas de rehabilitación cardíaca (13). La práctica regular del ejercicio físico no solo invierte los cambios musculoesqueléticos atribuidos a la inactividad física, sino que también inhibe el proceso inflamatorio inducido por CHF al aumentar los agentes antiinflamatorios (14).
En respuesta a los efectos causados por un programa de entrenamiento físico, el corazón desarrollará adaptaciones del miocardio, causando un estado fisiológico de remodelación cardíaca. Estos cambios morfológicos pueden diferir según el tipo de entrenamiento y se caracterizan clínicamente por cambios en el tamaño y la forma del corazón, debido al aumento de la carga. (15). La RT prescrita con intensidad apropiada se asocia con una carga hemodinámica más baja que la mayoría de las prescripciones relacionadas con el entrenamiento aeróbico submáximo, y aún puede tener un beneficio adicional para reducir las limitaciones periféricas, que es una característica común que se encuentra en pacientes con CHF (16).
Algunos estudios han demostrado los beneficios de la RT en pacientes con CHF (17)–(20)pero los efectos de la RT en la remodelación cardíaca y los perfiles inflamatorios son poco conocidos. En los modelos animales de CHF, hasta donde sabemos, no hay estudios que hayan evaluado las respuestas fisiológicas de RT. Por lo tanto, planteamos la hipótesis de que RT y, en consecuencia, la ganancia de resistencia podría asociarse con mejoras de la función cardíaca en ratas con CHF. En consecuencia, el objetivo del presente estudio fue evaluar los efectos de la RT sobre la función hemodinámica, la ganancia de resistencia máxima, la deposición de colágeno y el perfil inflamatorio en ratas con CHF.
Métodos
Aprobación ética
La investigación siguió las reglas éticas establecidas por la Guía para el cuidado y uso de animales experimentales publicados por el Instituto Nacional de Salud (Publicación NIH no. 85-23, revisada en 1996). All of the procedures outlined in this study were approved by the Ethics Committee Research of the UFCSPA (protocol 007-10).Thirty-two male Wistar rats (220 to 270 g; 90 days of age) obtained from the Animal Breeding Unit of the Universidade Federal de Ciências da Saúde de Porto Alegre were housed under standard conditions (food and water ad libitum12∶12-H Ciclo de luz de luz; 22 ° C).
Cirugía para inducir MI
Las ratas se anestesiaron con xilazina (12 mg/kg de IP) y ketamina (90 mg/kg de IP) y ventiladas artificialmente (Samway VR 15; 60 respiraciones/min). Después de la toracotomía, se realizó la ligadura de la arteria coronaria (CAL) para inducir IM. Los animales simulados se sometieron al mismo procedimiento sin ligadura de la arteria, como se describió anteriormente (21).
Diseño experimental
Después de MI, a las ratas se les permitió un mínimo de 6 semanas de recuperación (el tiempo necesario para lograr el desarrollo del estado de CHF) (22), (23). Los animales fueron asignados a cuatro grupos experimentales: farsa sedentaria (S-sham, n = 8), simulacro entrenada (tham, n = 8), CHF sedentaria (S-CHF, n = 8) o CHF entrenado (T-CHF, N = 8).
Programa de entrenamiento de resistencia
Los grupos de capacitación se sometieron a un período de familiarización de 1 semana (1 conjunto de 10 repeticiones, 3 días/semana) en el aparato adaptado para RT (Figura 1) (24). Las ratas se colocaron en un chaleco de neopreno que lo dejó en posición vertical en sus extremidades inferiores. Se aplicó un estímulo eléctrico (4–5 mA, 1 segundo de duración, con un intervalo de 3 segundos entre cada repetición) a la cola de la rata a través de un electrodo superficial. Como resultado, los animales extendieron sus piernas repetidamente, lo que levantó el peso en el aparato de ejercicio. Para determinar la carga de trabajo de capacitación, todas las ratas se sometieron a una prueba máxima de repetición (1RM); El 1RM se determinó como el peso máximo levantado con el aparato de ejercicio. El programa RT se basó en 4 conjuntos de 10-12 repeticiones, 65 a 75% del 1RM, un período de descanso de 90 s entre conjuntos, 4 veces por semana, durante un total de 8 semanas. Después de la prueba de 1RM, los animales se ejercieron al 65% del 1RM en la primera semana y la carga de trabajo se incrementó en las siguientes semanas al 75% de los 1RM. La prueba de 1RM se realizó cada 2 semanas. Las intensidades de este protocolo se clasifican como intensidad moderada y alta para el porcentaje de 65 a 75% de 1RM de acuerdo con las pautas de la Facultad de Medicina Americana de Medicina Deportiva. (25).
Preparación quirúrgica para la evaluación hemodinámica
Cuarenta y ocho horas 48 h Después de la última sesión de ejercicio, los animales se anestesiaron con xilazina (12 mg/kg de IP) y ketamina (90 mg/kg de IP), y se colocó un catéter de polietileno (PE-50) en la arteria carótida derecha. Se registró la presión arterial y el catéter se colocó en el ventrículo izquierdo para realizar el registro de presión ventricular. Los datos fueron registrados por un transductor de presión (calibre de cepa, transductor de pulso en miniatura de Narco Biosystem RP-155, Houston, Texas, EE. UU.), Junto a un amplificador de presión (stroelting, madera fechada, Illinois, EE. UU.). Las señales analógicas de presión se digitalizaron mediante un sistema de adquisición de datos (Sistema de adquisición de datos CODAS, Akron, OH, EE. UU.) Con una tasa de muestreo de 2,000 Hz. Estos datos se usaron para determinar la presión arterial diastólica (DBP), la presión arterial sistólica (SBP), la presión arterial media (MBP), la frecuencia cardíaca (HR), la presión sistólica del ventrículo izquierdo (LVSP), la presión diastólica final del ventrículo izquierdo (LVEDP) y la DP/DT negativa positiva y negativa del ventrículo positivo y negativo del ventrículo izquierdo (+DT.máximo−dp/dtmáximo), como se describió anteriormente (14).
Muestras de sangre y colección muscular
Se extrajeron muestras de sangre del catéter colocado en la arteria carótida derecha, recolectadas en un tubo de 1,5 ml que contenía citrato de sodio al 3,2% (1∶9 vol/vol), centrifugado a 500 ×gramo durante 10 minutos a 4 ° C y el plasma se almacenó a -22 ° C. Los animales fueron asesinados después de dibujar sangre a través de una infusión intravenosa de una sobredosis del pentobarbital anestésico (80 mg/kg, IP) (26).
Tamaño del infarto, hipertrofia cardíaca y congestión pulmonar y hepática
Los corazones fueron retirados y pesados, sin sangre dentro de la cámara y sin atrios. El tamaño del infarto fue determinado por la planimetría (27). Para evaluar la hipertrofia cardíaca, los pesos de los órganos se expresaron como una proporción del peso corporal (peso del tejido/peso corporal – mg/g). Para determinar la congestión pulmonar y hepática, los pulmones y el hígado de cada animal se retiraron, pesaron y se deshidrataron (80 ° C) durante 48 h, y luego se pesaron nuevamente para evaluar el porcentaje de agua, utilizando la siguiente fórmula:
Análisis de contenido de colágeno
Los corazones se seccionaron en un criostato (6 µM) y se tiñeron con Picrosirius Red (PSR) específico de colágeno para las mediciones del contenido del colágeno intersticial (28). Las imágenes se obtuvieron utilizando un microscopio de luz polarizado (29) (Olympus BX51) con una cámara conectada (Olympus DP72, objetivo 40x). Para la adquisición y cuantificación de imágenes, se utilizó el software Image Pro Plus versión 4.5 (Media Cybernetics, Silver Spring, Maryland, EE. UU.). Para cada animal, se seleccionaron 40 campos, con los campos elegidos ubicados lejos del área infartada y de la región pericárdica, para determinar el porcentaje de fracción de volumen de colágeno (CVF). La fracción de volumen de colágeno se definió como la suma de todas las áreas de tejido de colágeno intersticial teñido divididos por todo el área del tejido (30).
Determinación de los niveles plasmáticos de citocinas
Los niveles de plasma TNF-α, IL-6 e IL-10 se determinaron mediante una matriz de perlas multiplex usando kits de citocinas de rata Milliplex MAP (RCYTO-80K, Millipore-Billerica, MA, EE. UU.). El mapa de Milliplex se basa en la tecnología Luminex XMAP según lo recomendado por los fabricantes. Todas las citocinas se informan como PG/ml.
Análisis estadístico
Todos los datos se expresan como media ± SE. Se realizó la prueba de normalidad de Shapiro -Wilk. Los datos se compararon entre los grupos por ANOVA bidireccional seguido de la prueba post hoc del estudiante-Newman-Keuls, y también se utilizó la correlación de Pearson. El valor AP de <0.05 se consideró significativo. El programa GraphPad Prism 5.03 (GraphPad Software, San Diego, CA) y Sigma Plot 12.0 (Systat Software Inc., San José, EE. UU.) Para Windows se utilizaron como una herramienta computacional para el análisis de datos.
Resultados
Mortalidad total
La mortalidad en ratas CHF inducidas por MI, durante o inmediatamente después de la cirugía, fue del 35%. No hubo muertes ni comportamientos asociados con estrés o efectos adversos en ratas que participaron en el programa RT en los grupos simulados y de CHF.
Fuerza máxima
Figura 2A muestra la prueba RM y un aumento progresivo en el peso absoluto elevado por los grupos entrenados en comparación con los grupos de control. Todos los grupos tenían valores similares para 1RM al comienzo del protocolo. En la última prueba de 1RM (la cuarta 1RM), los grupos entrenados tuvieron un aumento en la fuerza cuando …
