Resumen
En este estudio, investigamos los efectos del entrenamiento de resistencia (RT), la restricción calórica (CR) y la asociación de ambas intervenciones en la reactividad vascular aórtica y las alteraciones morfológicas, la actividad de la metaloproteinasa-2 de la matriz (MMP-2), la resistencia a la insulina y la presión arterial sistólica (SBP) en las ratas Ovariectomizadas. Las cincuenta ratas Holtzman femeninas fueron sometidas a ovariectomía y cirugía simulada y se distribuyeron en los siguientes grupos: entrenamiento simulada de-sedentaria, ovariectomizada-sedentaria, de resistencia ovariectomizada, restricción-calórica ovariectomizada y grupos de restricción calórica ovariectomizada. Los protocolos RT y 30% de CR se realizaron durante 13 semanas. Los análisis se realizaron para evaluar lo siguiente: acetilcolina y relajación inducida por nitroprusiato de sodio de anillos aórticos, actividad de MMP-2, prueba de tolerancia a la insulina, destacando el área transversal de la pared de aorta mediante mancha de hematoxilina-eosina, remodelación de vasos de aorta y SBP. Observamos que la ovariectomía disminuyó la potencia de la relajación del endotelio dependiente e independiente y la actividad de MMP-2, evitó la resistencia a la insulina, promovió la remodelación de los vasos de aorta en el área transversal, y promovió la relación de medios / lúmenes, el contenido de colágeno y la alteración de la estructura y los fibros elásticos de la vesualización. Los efectos de la ovariectomía podrían contribuir a los aumentos de SBP. Sin embargo, la asociación del ejercicio y la dieta mejoró la potencia de relajación en la relajación del endotelio dependiente e independiente, la actividad elevada de MMP-2, mejora la sensibilidad a la insulina, aumentó el área de la sección transversal de aorta y la relación de medios a lumbrera, la disminución del contenido de colágeno y los parámetros histológicos promovidos de la pared de la aorta, prevenir el aumento de SBP. Conclusión: Nuestro estudio reveló que el RT y la CR por separado, e incluso asociativamente, mejoraron la función vascular, activaron MMP-2, y produjeron una remodelación hipertrófica beneficiosa, evitando la elevación de SBP en ratas ovariectomizadas.
Introducción
Las hormonas de estrógenos juegan un papel importante en el mantenimiento de las propiedades y la función de relajación de la pared aórtica, además de controlar la presión arterial. En la privación de estrógenos, como en la condición de la menopausia, las propiedades de la pared aórtica se ven afectadas, lo que podría provocar la elevación de la presión arterial sistólica (SBP) (1, 2). Además, en esta condición, la resistencia a la insulina es un factor patogénico que puede estar relacionado en la modulación del tono vascular, contribuye a disminuir la relajación del vaso (3), y juega un papel en la aparición de hipertensión. En hipertensión, las arterias pierden elasticidad y acumulan el tejido conectivo, como el colágeno (1, 2). Estos factores pueden alterar las propiedades mecánicas de la pared aórtica y su capacidad para distenderse (1), promoviendo la elevación de SBP y conduciendo a enfermedades cardiovasculares (4).
Una enzima proteolítica que está involucrada en la modificación de las estructuras aórticas es la metaloproteinasa-2 de la matriz (MMP-2) (1). Esta enzima tiene un efecto relevante en el endotelio y el músculo liso, que puede ser importante en las primeras etapas de la remodelación vascular para mantener el flujo sanguíneo a varios órganos (5). MMP-2 también ejerce un efecto sobre el colágeno y en las fibras elásticas, que son los componentes estructurales de la aorta (2). La ovariectomía (OVX) puede reducir la actividad de MMP-2 en la aorta torácica con un aumento significativo en la acumulación de colágeno. Este efecto ha sido revertido por el reemplazo de estrógenos, que muestra un papel de estrógeno en la acumulación de colágeno vascular al modular la actividad de MMP-2 (6). Además, con el envejecimiento, la actividad de MMP-2 aumenta con la disminución de la cantidad y la funcionalidad de las fibras elásticas (elastina) y el aumento en el contenido de colágeno en la arteria aórtica, que es otro factor que puede conducir a la hipertensión en ausencia de hormonas de estrógeno (2, 7). La fibra elástica puede ser degradada por MMP-2, lo que resulta en un cambio en la modificación de la homeostasis de ECM, la deposición del colágeno y la rigidez arterial (2). Los informes clínicos indicaron una disminución de la expresión de la proteína MMP-2 en plasma de pacientes con hipertensión (8). La disminución de la actividad de MMP-2 en los pacientes hipertensos está involucrada en la remodelación vascular en la condición de hipertensión, que muestra un posible vínculo relacionado con el cumplimiento vascular y la hipertensión en la menopausia por el aumento del contenido de colágeno, así como la disminución de la actividad de MMP. Por lo tanto, la remodelación de la arteria puede ser las principales causas del desarrollo de la acumulación e hipertensión de ECM (9).
Un método para estudiar los efectos de la privación de estrógenos es el OVX, un buen modelo para imitar la pérdida de hormonas ováricas humanas, condición que se observó en la menopausia humana. Este modelo permite el desarrollo de nuevos tipos de tratamientos y predice los resultados de las intervenciones terapéuticas en humanos (10). En ratas ovx, entrenamiento ejercicio (11, 12) y cr (13) podría modular positivamente la remodelación de la pared aórtica y la resistencia vascular, lo que en conjunto podría evitar el aumento en la SBP. Sin embargo, aún se desconocen la mayoría de las alteraciones de la estructura y la función moleculares y morfológicas involucradas en tales efectos beneficiosos de RT y CR en las ratas OVX.
Además, el estudio de posibles alteraciones morfofuncionales en las arterias de aorta es muy importante porque esta arteria es responsable de almacenar la mitad del volumen de eyección ventricular izquierda en la fase sistólica. En el diástole, las fuerzas elásticas de la pared aórtica impulsan este volumen a la circulación periférica. Esto da como resultado un flujo sanguíneo periférico continuo continuo normal (1). Esta función aórtica proporciona una reducción de la poscarga ventricular izquierda y la mejora del flujo sanguíneo coronario y la relajación ventricular izquierda. La función aórtica deteriorada puede conducir a una mayor resistencia elástica del vaso, lo que resulta en una mayor presión arterial en mujeres posmenopáusicas, lo que puede conducir a la hipertensión (1). El deterioro de la función aorta, como en la rigidez aórtica y la disfunción endotelial (14), está asociado con ratas OVX (15).
Sin embargo, en ratas OVX, la influencia de RT, CR y su asociación en la estructura y función morfológica de aorta, la actividad de MMP-2 y SBP aún no está clara. Nuestras hipótesis son que la RT, la CR y la asociación de RT y RC pueden mitigar o incluso prevenir los efectos nocivos causados por la ausencia de hormonas ováricas promovidas por OVX en la estructura y función morfológica aorta, lo que podría evitar la elevación de SBP en ratas OVX. Por lo tanto, el objetivo del presente estudio es investigar los efectos de RT, RC y la asociación de RT y RC sobre la reactividad vascular aórtica, las alteraciones morfológicas y la actividad de MMP-2, evitando la elevación de SBP en ratas OVX.
Materiales y métodos
Animales
Los protocolos de animales fueron aprobados por el Comité de Animales Experimentales de la Universidad Federal de São Carlos/UFSCAR (#004/2013) y se llevaron a cabo de acuerdo con los principios descritos por el Colegio de Experimentación de Animales Brasileño (Cobea) y la Guía para el cuidado y uso de animales de laboratorio, publicados por el Instituto Nacional de Salud de los Estados Unidos (NIH, 8, 8th Edición, 2011).
Descendencia femenina de ratas Holtzman Albino (Rattus Novergicus var. Albino, Rodentia, Mamíferosde la colonia de reproducción de la Universidad Estatal de São Paulo/Unesp, Arararaquara, Brasil) se alojaron a una temperatura controlada (22 ± 2 ° C), humedad relativa de 55 ± 10%, con 15 a 20 cambios de aire por hora, y un ciclo de luz/oscuridad de 12 h, con luz de 07:00 a.m. a 07:00 p.m. Cuando los animales alcanzaron el peso de 250 g, para la adaptación antes de OVX, todos ellos se sometieron a un ciclo de luz invertido de 12 h de luz/oscuridad, con luz de 07:00 p.m. a 07:00 a.m.
Grupos experimentales
Animales (norte = 50) se distribuyeron aleatoriamente en dos grupos principales: a) simulación y b) ovariectomizados (ovx). Estos dos grupos principales se subdividieron aún más en cinco grupos (n = 10): 1) Sedentario simulado (SED simulado); 2) ovariectomizado-sedentaria (OVX-SED); 3) entrenamiento de resistencia ovariectomizada (OVX-RT); 4) restricción-calórica ovariectomizada (OVX-CR); y 5) entrenamiento de resistencia ovariectomizada asociada con la restricción calórica (OVX-RT+CR).
Procedimientos quirúrgicos
Los animales fueron expuestos a los procedimientos quirúrgicos descritos anteriormente, y todo lo que se sometió a una cirugía tuvo 10 días de recuperación hasta el inicio de los protocolos RT y CR.
Ovariectomía (OVX) y cirugía simulada.
Las ratas se sometieron a procedimientos OVX bajo una condición anestésica (ketamina – xilazina, 61.5–7.6 mg/100 g) cuando alcanzaron 275 g. Se realizó una pequeña incisión bilateralmente (1.0–1.5 cm) a través de la piel y la capa muscular entre la última costilla y el muslo paralelo a la línea del cuerpo animal. Se abrió la cavidad peritoneal y se mantuvo un vendaje debajo de la fimbria. Se eliminaron los ovarios y se suturaron las incisiones en la piel y los músculos. Los animales fueron medicados durante 3 días con antibióticos (penicilina-estreptomicina, 5 mg/kg). La cirugía simulada se realizó utilizando los mismos procedimientos de OVX, a excepción de la ligadura debajo de la fimbria y la eliminación de ovarios, que solo fueron expuestos y devueltos a la ubicación original (10, 16)
Protocolo de entrenamiento de resistencia (RT)
Usamos el protocolo RT de Hornberger y Farrar (17), adaptado por trabajos anteriores (18). El protocolo RT se realizó en una escalera vertical (1.1 mx 0.18 m, cuadrícula de 2 cm, inclinación de 80 °) y una cámara de alojamiento (20 cm3), donde se permitió que las ratas descansaran. El aparato consistía en un tubo de halcón con un plomero de pesca atado a la porción proximal de la cola de la rata mediante una tira de espuma autoadhesiva, como carga de trabajo. La familiarización de las ratas con el protocolo se realizó en tres sesiones. Las ratas se consideraron adaptadas al protocolo subiendo la escalera vertical tres veces consecutivas, desde el fondo hasta la cámara de la vivienda, con dos minutos de descanso en la cámara de la casa, sin estímulo. El aparato de carga estaba unido a sus colas sin peso.
Determinación de carga de trabajo máxima y sesión RT.
La subida inicial consistió en una carga de transporte que era del 75% de la masa corporal del animal, y se agregaron 30 g de pesos adicionales hasta que la carga no permitió que los animales subieran a la longitud completa de la escalera. La carga más alta transportada con éxito en toda la longitud de la escalera se consideró como la capacidad de carga máxima de la rata para esa sesión de entrenamiento.
Las sesiones de RT se realizaron con 72 h de intervalos; con cuatro subidas con 65, 85, 95 y 100% de la carga de trabajo máxima anterior de la rata. Durante la posterior escalada de escalera, se agregó una carga adicional de 30 g hasta que se determinó una nueva capacidad de carga máxima. Se permitió al animal como máximo cinco subidas adicionales (si la rata alcanzó la última subida) antes de la subida del 100% de la carga de trabajo.
Intervención de restricción calórica (CR)
La cantidad de alimentos proporcionados a cada rata dentro de los grupos CR se calculó antes de comenzar el protocolo experimental cuando los animales tenían acceso libre a los alimentos. El consumo diario promedio de las ratas se observó durante 30 días antes de comenzar el experimento, y el 30% del consumo de cada rata se restringió. Las ratas OVX con CR (OVX-CR; OVX-RT+CR) recibieron el 70% de su consumo de alimentos del protocolo experimental anterior. Las dietas se alimentaron dos veces al día, por la mañana (10:00 a.m.) y después del entrenamiento (02:00 pm).
La dieta CR se ajustó para evitar deficiencias nutricionales, aumentando los nutrientes en proporción a la restricción de alimentos (19, 20). La composición de la dieta utilizada en el experimento estuvo de acuerdo con el AIN-93M (21).
Medición de la presión arterial sistólica (SBP) y la frecuencia cardíaca (recursos humanos) por pletismografía
SBP se midió cuatro veces durante el período experimental (Fig. 1): 24 h antes de OVX (P0), diez días después de OVX y 24 h antes de comenzar los protocolos RT y CR (P1), siete semanas después de comenzar los protocolos RT y CR (P2) y 24 h antes de la eutanasia (P3). El SBP se realizó con animales que estaban despiertos por la pletismografía de la cola, como se describió anteriormente (22).
Ovx = …
