Resumen
La suplementación con L-arginina se ha relacionado con una mayor resistencia y mejora de los parámetros hemodinámicos en varias enfermedades. El objetivo de nuestro estudio fue evaluar el efecto de la suplementación con L-arginina y el entrenamiento de resistencia sobre la masa muscular, la función hemodinámica y el daño del ADN en ratas sanas sometidas a una dieta de concentración de arginina baja. Veintitrés ratas Wistar (290-320 g) se dividieron en 4 grupos: sedentaria (sed-arg, n = 6), sedentaria+arg (sed+arg, n = 6), entrenamiento de resistencia (rt-arg, n = 5), entrenamiento de resistencia+arg (rt+arg, n = 6). Los animales entrenados realizaron un protocolo de entrenamiento de resistencia en un aparato de sentadillas adaptado para ratas (4 conjuntos de 10-12 repeticiones, 90s de intervalo, 4x/semana, 65-75% de una repetición máxima, durante 8 semanas). El ensayo de cometa se realizó para medir el daño del ADN en los leucocitos. El entrenamiento de resistencia indujo una mayor masa muscular en grupos entrenados. La suplementación con L-arginina aumentó tanto el gastrocnemio como la relación del ventrículo izquierdo a la masa corporal y el aumento de la contractilidad del ventrículo izquierdo sin cambiar las variables hemodinámicas. El grupo SED+Arg mostró una mayor concentración de proteína de choque térmico extracelular 72 (EHSP72) y testosterona total, así como una menor concentración de ácido úrico en el grupo de sangre versus SED-arg. La administración de suplementos aislados de L-arginina y su asociación con el entrenamiento de resistencia promovieron menos daño en el ADN de leucocitos. En conclusión, la suplementación con L-arginina mostró un efecto sinérgico con el entrenamiento de resistencia con respecto a la estabilidad genómica de leucocitos en un escenario de dieta baja en L-arginina.
Introducción
La l-arginina, un aminoácido semi-esencial, es bien conocido como precursor de las síntesis de sustancias bioactivas, como el óxido nítrico (no), la hormona del crecimiento y la creatina (1). La L-arginina es esencial para mantener una función inmune adecuada al mejorar la proliferación celular, aumentar las defensas antioxidantes y mejorar los mecanismos de protección celular. En diferentes especies, incluidos roedores, cerdos y humanos, las dietas con bajas concentraciones de L-arginina conducen a niveles de circulación disminuidos de este aminoácido (2–4).
Dado que la L-arginina demuestra propiedades antioxidantes notables, como ser un carroñero de especies reactivas de oxígeno (ROS) principalmente al reducir el superóxido y el daño oxidativo radical hidroxilo ((5), una ingesta deficiente de L-arginina puede ser perjudicial para la homeostasis redox de varios órganos. Cuando la producción excesiva de ROS supera la capacidad antioxidante celular, algunas lesiones celulares pueden ocurrir en diferentes biomoléculas; Estos se pueden identificar e incluyen peroxidación lipídica, carbonilación de proteínas y roturas de cadena de ADN (6). El daño del ADN juega un papel importante en la mutagénesis, la carcinogénesis y el envejecimiento; Por lo tanto, se ha demostrado que la acumulación de lesiones de ADN por ROS es un factor de riesgo significativo para el desarrollo de enfermedades cardiovasculares y cáncer (7). Estas lesiones también alteran la función inmune mediante la deterioro de la proliferación celular y la actividad de la fagocitosis (8,9).
Los ejercicios extenuantes de alta intensidad o a largo plazo representan una situación de estrés que promueve una disminución de las concentraciones de aminoácidos indispensables (10); Este escenario se acompaña de una liberación en el plasma de sustancias que indican daño muscular, principalmente debido a la producción de ROS (11,12). El uso de suplementos de L-arginina en modelos animales de entrenamiento ejercicio exhaustivo ha demostrado aumentos en la defensa antioxidante en el hígado y los músculos (13,14), y estos efectos fueron acompañados por expresiones citoprotectoras de proteínas de choque térmico de 70 kDa (HSP70) tanto en el citoplasma celular como en los núcleos (15). Expresión de HSP70 inducida por el ejercicio en células inmunes, y la liberación de estas proteínas de las células inmunes a la sangre (en la extracelular medio nombrado como EHSP70), también se ha encontrado que está relacionado con el estrés oxidativo y la inflamación en las células inmunes (16,17).
La L-arginina también aumenta el flujo sanguíneo por vasodilatación del endotelio mediada por NO (18). Del mismo modo, hay evidencia de que el entrenamiento de resistencia induce beneficios en la función vascular mediada por no modulación y efectos antioxidantes (19,20). Estos beneficios para la función vascular también pueden mejorar la función cardíaca utilizando suplementos de L-arginina y entrenamiento de resistencia (13).
Esta justificación refuerza la hipótesis de que la suplementación con L-arginina proporciona un mayor apoyo de nutrientes a los músculos esqueléticos y también puede mejorar la eliminación de metabolitos después del ejercicio, por lo que es un suplemento ergogénico prometedor en el entrenamiento de fuerza ((21). Aunque los beneficios paralelos del ejercicio de resistencia y la suplementación con L-arginina se han estudiado previamente en términos de su sistema inmune, el sistema cardiovascular y los perfiles oxidativos, la asociación entre el entrenamiento de resistencia y la suplementación con L-arginina en estos parámetros aún no se ha investigado. Para este estudio, planteamos la hipótesis de que el ejercicio de resistencia y la suplementación con L-arginina tienen un efecto sinérgico sobre las mejoras hemodinámicas, oxidativas, bioquímicas y biométricas.
Métodos
Animales y diseño experimental
Las ratas Wistar de 90 días (n = 23) de 90 días de la instalación de animales de la Universidad Federal de Ciencias de la Salud de Porto Alegre (UFCSPA) se mantuvieron en jaulas semi-metabólicas (220 x 260 x 310 mm, cuatro animales/jaula), bajo condiciones controladas de temperatura (24 ± 2 ° C), relativa humedad (50–60%) y ciclos de luz (luz-dark de 7:00 AM de 7:00 AM de 7:00 AM de 7:00 AM de 7:00 de 7:00 AM de 7:00 AM de 7:00 de 7:00 de 7:00. pm). Los animales recibieron agua y una dieta baja en L-arginina (22% de proteínas, 61% de azúcares, 4% de grasa, 7% de fibras, 1% de vitaminas, 5% de minerales y 0.11% L-arginina ad libitum).
Todos los animales recibieron un chow de L-arginina bajo en contenido antes del estudio y luego se sometieron a un protocolo de entrenamiento de resistencia durante ocho semanas, cuatro veces por semana (o permanecieron sedentarias) y recibieron (o no) suplementación de L-arginina (diariamente por gavear, 500 mg/kg/día). Por lo tanto, los grupos de tratamiento fueron los siguientes: animales sedentarios que recibieron una dieta baja en L-arginina (grupo SED-arg, n = 6); animales sedentarios que recibieron suplementación con L-arginina (grupo SED+Arg, n = 6); Los animales sometidos a entrenamiento de resistencia que recibieron una dieta baja en L-arginina (grupo RT-ARG, n = 5) y animales sometidos a entrenamiento de resistencia que recibió suplementación con L-arginina (grupo RT+Arg, n = 6).
Durante las 8 semanas de entrenamiento ejercicio y suplementación con L-arginina, se midieron los pesos corporales de los animales. La resistencia máxima se midió antes, durante y después de las intervenciones. 24 horas después de la última sesión de entrenamiento, los animales se sometieron a una evaluación hemodinámica. Inmediatamente después de este procedimiento, se realizó la eutanasia para la recolección de tejidos. Los tejidos que se extrajeron para este estudio fueron la sangre, el corazón y el músculo esquelético (gastrocnemio), que se congelaron en nitrógeno líquido y se mantuvieron a – 80 ° C para análisis bioquímicos adicionales.
Declaración de ética
El manejo de animales cumplió con el Guía para el cuidado y uso de animales de laboratorio Publicado por los Institutos Nacionales de Salud (NIH Publicación no. 85–23, revisado en 1996) y cualquier otra regla aplicable al uso de animales para la enseñanza y la investigación, especialmente las resoluciones del Consejo Nacional para el Control de la Experimentación Animal. El estudio fue aprobado por el Comité de Ética sobre el uso de animales de la Universidad Federal de Ciencias de la Salud de Porto Alegre (UFCSPA) en el número de proceso 114/13.
Protocolo de entrenamiento de resistencia
Los animales en los grupos de entrenamiento del ejercicio fueron sometidos a un protocolo de entrenamiento de resistencia, que se realizó, después de un período de familiarización, utilizando un aparato de sentadillas adaptado a rata para animales. El período de familiarización consistió en realizar de 5 a 10 repeticiones al 40-60% de su peso corporal 3 veces por semana durante 1 semana.
Las ratas se colocaron en un chaleco de neopreno que las mantenía en posición bípedera de la extremidad inferior. Se aplicó un estímulo eléctrico (4–5 mA, 0.3 segundos de largo, con intervalos de 3 segundos entre cada repetición) a la cola de cada rata a través de un electrodo superficial, para causar movimientos de extensión y flexión de las extremidades inferiores de la rata, lo que eleva la carga en el aparato de sentadillas. Esta estimulación fue de baja intensidad y no causó ninguna lesión en la integridad física del animal (22). Todas las sesiones de entrenamiento se realizaron en una habitación oscura.
Para determinar la carga máxima elevada en una repetición, utilizamos la prueba de repetición máxima (1MR). A partir del valor obtenido, determinamos la carga porcentual para realizar el protocolo de entrenamiento. En respuesta al entrenamiento, las ratas ganaron fuerza, lo que hace necesario realizar nuevas pruebas cada 2 semanas para ajustar la carga de entrenamiento.
El protocolo de entrenamiento tuvo una duración total de 8 semanas, con una frecuencia de 4 veces por semana; Cada sesión de entrenamiento consistió en 4 conjuntos de 12 repeticiones con 65–75% de carga de 1 mr con 90 segundos de descanso entre cada serie (23). El programa de capacitación siguió las recomendaciones de la American fisiological Society (2006).
Suplementación con L-arginina
Los grupos se complementaron con una solución de L-arginina, que se recibió diariamente por Gavage. El suplemento se administró en forma de polvo de L-arginina con una pureza del 99.9% (Sigma-Aldrich, SP, Brasil). La dosis del suplemento utilizada fue de 500 mg/kg/día diluida en agua destilada con un volumen total de 1,0 ml de solución, ya que estudios recientes mostraron que esta concentración de L-arginina pudo aumentar significativamente en aproximadamente un 25% los niveles séricos de óxido nítrico (5). Para los animales de los grupos deficientes en L-arginina, se realizó el sondeo de placebo con el mismo volumen de solución, sin embargo, que contenía solo agua.
Evaluación de la función hemodinámica
Las mediciones hemodinámicas (presión arterial, frecuencia cardíaca y presión ventricular izquierda) se registraron 24 horas después del final de la última sesión de entrenamiento. Los animales fueron anestesiados con ketamina (80 mg/kg, IP) + xilazina (12 mg/kg, IP). P50 se administró utilizando un catéter de polietileno en el ventrículo izquierdo a través de la canulación de la arteria carótida derecha. El catéter se insertó en el ventrículo izquierdo y su posición se determinó mediante la observación de una característica de la forma de onda de presión ventricular.
Registrar la presión arterial, la frecuencia cardíaca y la presión ventricular izquierda
Antes de colocar el catéter PE50 en el ventrículo, la presión arterial se registró durante 5 minutos a través de la conexión de cánula arterial utilizando un transductor electromagnético (P23 dB, Gould-Statham, EE. UU.) Conectado a un preamplificador de señal (Hewlett-Packard 8805C, Puerto Rico, EE. UU.). Poco después de esta medición, la cánula se colocó en el ventrículo izquierdo y después de 5 minutos de estabilización, la presión ventricular se registró durante 5 minutos. Las señales de presión analógica se digitalizaron (CODAS, 1KZ, DTAQ Instruments, EE. UU.), Permitiendo el análisis de los pulsos de presión arterial momento a momento, con una frecuencia de muestreo de 1,000 Hz por canal, para permitir evaluaciones de la presión arterial sistólica (PSB), la presión arterial diastólica (DBP) y la presión arterial media (MBP). Los parámetros de presión se determinaron utilizando un software de adquisición comercial asociado con el sistema. Este programa permitió la detección de curvas de presión máxima y mínima latidos al ritmo, proporcionando las variables deseadas. MBP se obtuvo de la integración de los valores de presión entre dos detecciones consecutivas de DBP. La frecuencia cardíaca se determinó a partir del intervalo sistólico entre dos picos. La presión sistólica ventricular izquierda (LVSP) se determinó considerando el pico de contracción ventricular.
Análisis de las derivadas de contracción y relajación del ventrículo izquierdo
El análisis de los derivados de contracción y relajación se basó en ondas de presión ventricular izquierda registradas en la evaluación de la función hemodinámica, como se realizó anteriormente. El análisis se realizó utilizando un programa comercial asociado con el sistema de adquisición. Este programa permitió la derivación de la onda de presión ventricular izquierda y la detección de sus curvas máximas y mínimas latidas a brillo, proporcionando los valores de derivados de la contracción …
