Beneficial Effects of Physical Exercise on Functional Capacity and Skeletal Muscle Oxidative Stress in Rats with Aortic Stenosis-Induced Heart Failure

Objective. We evaluated the influence of exercise on functional capacity, cardiac remodeling, and skeletal muscle oxidative stress, MAPK, and NF-B pathway in rats with aortic stenosis-(AS-) induced heart failure (HF). Methods and Results. Eighteen weeks after AS induction, rats were assigned into sedentary control (C-Sed), exercised control (C-Ex), sedentary AS (AS-Sed), and exercised AS (AS-Ex) groups. Exercise was performed on treadmill for eight weeks. Statistical analyses were performed with Goodman and ANOVA or Mann-Whitney. HF features frequency and mortality did not differ between AS groups. Exercise improved functional capacity, assessed by maximal exercise test on treadmill, without changing echocardiographic parameters. Soleus cross-sectional areas did not differ between groups. Lipid hydroperoxide concentration was higher in AS-Sed than C-Sed and AS-Ex. Activity of antioxidant enzymes superoxide dismutase and glutathione peroxidase was changed in AS-Sed and restored in AS-Ex. NADPH oxidase activity and gene expression of its subunits did not differ between AS groups. Total ROS generation was lower in AS-Ex than C-Ex. Exercise modulated MAPK in AS-Ex and did not change NF-B pathway proteins. Conclusion. Exercise improves functional capacity in rats with AS-induced HF regardless of echocardiographic parameter changes. In soleus, exercise reduces oxidative stress, preserves antioxidant enzyme activity, and modulates MAPK expression

Beneficial Effects of Physical Exercise on Functional Capacity and Skeletal Muscle Oxidative Stress in Rats with Aortic Stenosis-Induced Heart Failure

Objective. We evaluated the influence of exercise on functional capacity, cardiac remodeling, and skeletal muscle oxidative stress, MAPK, and NF-κB pathway in rats with aortic stenosis- (AS-) induced heart failure (HF). Methods and Results. Eighteen weeks after AS induction, rats were assigned into sedentary control (C-Sed), exercised control (C-Ex), sedentary AS (AS-Sed), and exercised AS (AS-Ex) groups. Exercise was performed on treadmill for eight weeks. Statistical analyses were performed with Goodman and ANOVA or Mann-Whitney. HF features frequency and mortality did not differ between AS groups. Exercise improved functional capacity, assessed by maximal exercise test on treadmill, without changing echocardiographic parameters. Soleus cross-sectional areas did not differ between groups. Lipid hydroperoxide concentration was higher in AS-Sed than C-Sed and AS-Ex. Activity of antioxidant enzymes superoxide dismutase and glutathione peroxidase was changed in AS-Sed and restored in AS-Ex. NADPH oxidase activity and gene expression of its subunits did not differ between AS groups. Total ROS generation was lower in AS-Ex than C-Ex. Exercise modulated MAPK in AS-Ex and did not change NF-κB pathway proteins. Conclusion. Exercise improves functional capacity in rats with AS-induced HF regardless of echocardiographic parameter changes. In soleus, exercise reduces oxidative stress, preserves antioxidant enzyme activity, and modulates MAPK expression

Caracterização morfológica, bioquímica e molecular do músculo esquelético sóleo de ratos espontaneamente hipertensos com insuficiência cardíaca

A insuficiência cardíaca (IC) caracteriza-se por redução da tolerância aos exercícios com a ocorrência precoce de fadiga e dispnéia. Além de disfunção cardíaca e pulmonar, anormalidades intrínsicas da musculatura esquelética têm sido responsabilizadas pela intolerância aos esforços físicos. Em músculos periféricos e respiratórios, frequentemente são observadas atrofia e modificação nas isoformas das cadeias pesadas de miosina (MyHC) na IC. Os mecanismos e vias intracelulares de sinalização responsáveis por essas alterações ainda não estão completamente definidos. Em modelos experimentais de IC induzida por estenose aórtica ou infarto do miocárdio, verificamos que alterações na expressão dos fatores de regulação miogênica e da via miostatina/folistatina podem modular o trofismo muscular e a composição das MyHCs. Um dos modelos experimentais muito utilizados para o estudo da IC é o rato espontaneamente hipertenso (SHR). Estes animais apresentam, precocemente, hipertensão arterial e hipertrofia ventricular esquerda e, em idade avançada, desenvolvem IC. Não identificamos estudos que avaliaram o comprometimento da musculatura esquelética de SHR com IC. O objetivo deste estudo foi caracterizar as alterações da musculatura esquelética de SHR com IC por meio de avaliação da morfologia, das isoformas das cadeias pesadas de miosina e da expressão gênica e protéica dos fatores de regulação miogênica e da via miostatina/folistatina. A partir de 18 meses de idade, ratos espontaneamente hipertensos foram avaliados duas vezes por semana à procura de evidências clínicas de IC como taquipnéia, perda de peso e apatia. Após a detecção de IC, os animais foram submetidos a ecocardiograma transtorácico para a confirmação de disfunção ventricular e eutanasiados. No momento da eutanásia, foram...Heart failure (HF) is characterized by limited exercise tolerance due to increased muscle fatigue and impaired endurance. Besides cardiac and pulmonary dysfunction, intrinsic skeletal muscle abnormalities have been shown to be involved on reduced exercise tolerance. muscle mass loss and a shift in myosin heavy chain (MyHC) isoforms have been frequently observed in peripheral and respiratory skeletal muscles during HF. The pathophysiological mechanisms and intracellular pathways responsible for muscle changes are not completely defined. We observed that myogenic regulatory factors expression and myostation/follistatin pathway modulate muscle trophism and MyHC isoforms in experimental aortic stenosis- and myocardial infarction-induced HF. The spontaneously hypertensive rat (SHR) is often used in HF studies. These rats develop systemic arterial hypertension and left ventricular hypertrophy early and HF at 18-22 month-age approximately. To the best of our knowledgement, there is not study on skeletal muscle evaluation in SHR with HF. The aim of this study was to characterize skeletal myopathy of SHR with HF by evaluating soleus muscle morphology, MyHC isoforms, and gene and protein expression of myogenic regulatory factors, myostatin, and follistatin. Eighteen month-old spontaneously hypertensive rats were evaluated twice a week to identify HF clinical features such as taquipnea, weight loss, and apathy. After detecting HF, rats were subjected to transthoracic echocardiogram. During euthanasia, we evaluated pathological evidences of HF such as pleuropericardial effusion, ascites, left atrial thrombi, right ventricular hypertrophy, and lung congestion. Agematched Wistar-Kyoto rats used as controls. Soleus morphology was analyzed in haematoxyin and eosin and picro-sirius red stained sections, and MyHC isoforms were evaluated by protein... (Complete abstract click electronic access below)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES

Efeitos do treinamento físico aeróbico sobre a expressão da miostatina e o trofismo de músculos esqueléticos e cardíaco de ratos espontaneamente hipertensos com insuficiência cardíaca

Heart failure is characterized by a reduced tolerance to physical activity with early development of fatigue and dyspnea. Besides cardiac and pulmonary dysfunction, skeletal muscle abnormalities can also be involved in the reduced physical capacity. Atrophy is a commonly found skeletal muscle alteration. Myostatin/follistatin pathway has an important role in skeletal muscle mass maintenance with myostatin being negatively correlated with muscle mass. In myocardium, myostatin levels increase during chronic overload and can contribute to the decreased peripheral muscle mass. Physical exercise has an important role in heart failure treatment. However, mechanisms involved in exercise-induced improvement of physical capacity are not completely understood. In this study, we hypothesized that spontaneously hypertensive rats (SHR) with heart failure present myostatin/follistatin pathway change in skeletal and cardiac muscle, which can be modulated by prolonged physical training. The aims of this study are: 1) to evaluate whether skeletal muscle atrophy is associated with changes in the myostatin/follistatin intracelular pathway in SHR with heart failure; 2) to determine whether aerobic physical training attenuates muscle atrophy and/or modulates mostatin/follistatin expression in soleus and gastrocnemius muscles; e 3) to evaluate myocardial myostatin/follistatin levels and to determine whether training attenuates cardiac remodeling and possible achanges in the myostatin/follistatin pathway. Methods: Male sixteen-month-old normotensive Wistar-Kyoto (WKY) rats and SHR were assigned to four groups: 1) control (WKYSed, n=20); 2) exercised control (WKY-Ex, n=20); 3) heart failure (SHR-Sed, n=25); and 4) exercised heart failure (SHR-Ex, n=25). Exercised groups were subjected to a treadmill exercise protocol, five days a week, for four months. Transthoracic echocardiogram was performed before and after ...A insuficiência cardíaca caracteriza-se por redução da tolerância aos esforços físicos com ocorrência precoce de fadiga e dispneia. Além de disfunção cardíaca e pulmonar, anormalidades intrínsecas da musculatura esquelética têm sido responsabilizadas pela redução da capacidade física. Uma das alterações mais comumente encontrada é a atrofia de músculos esqueléticos. A via miostatina/folistatina tem importante papel na manutenção do trofismo muscular, havendo correlação negativa entre a miostatina e a massa muscular. No miocárdio, a expressão da miostatina aumenta durante sobrecarga hemodinâmica crônica e pode contribuir para a redução da massa muscular periférica. O exercício físico tem papel importante no tratamento da insuficiência cardíaca. Entretanto, ainda não são completamente conhecidos os mecanismos pelos quais o exercício modula a capacidade funcional na insuficiência cardíaca. Neste trabalho, testamos a hipótese que ratos espontaneamente hipertensos (SHR) com insuficiência cardíaca apresentam alteração na via miostatina/folistatina em músculos esqueléticos e cardíaco, e que esta pode ser modulada pelo treinamento físico prolongado. Os objetivos deste estudo foram: 1) avaliar se atrofia da musculatura esquelética de SHR com insuficiência cardíaca está associada a alteração na via de sinalização intracelular miostatina/folistatina; 2) determinar se o treinamento físico aeróbio prolongado atenua o processo de atrofia e se modula a expressão das proteínas miostatina/folistatina nos músculos esqueléticos sóleo e gastrocnêmio; e 3) avaliar a via miostatina/folistatina no miocárdio e determinar se o treinamento atenua a remodelação cardíaca e possíveis alterações desta via. Métodos: Ratos machos normotensos Wistar-Kyoto (WKY) e SHR com 16 meses de idade foram divididos em quatro grupos: 1) controle (WKY-Sed, n=20); 2) controle exercitado (WKY-Ex, n=20); 3) ...Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP

Remodelamento cardíaco: análise seriada e índices de detecção precoce de disfunção ventricular Remodelación cardiaca: análisis seriado e índices de detección precoz de disfunción ventricular Cardiac remodeling: serial analysis and indexes for early detection of ventricular dysfunction

FUNDAMENTO: A estenose aórtica supravalvar (EAo) é utilizada para o estudo da remodelação cardíaca (RC) por sobrecarga pressórica. Nesse modelo, não estão claramente estabelecidos o comportamento da RC desde a fase inicial, nem os melhores parâmetros para a identificação da disfunção ventricular. OBJETIVOS: 1) Caracterizar, precoce e evolutivamente, as modificações morfofuncionais durante a RC em ratos com EAo e 2) identificar o índice mais sensível para detecção do momento do aparecimento da disfunção diastólica e sistólica do ventrículo esquerdo (VE). MÉTODOS: Ratos Wistar foram divididos em dois grupos - controle (GC, n=13) e EAo (GEAo, n=24) - e estudados nas 3ª, 6ª, 12ª e 18ª semanas pós-cirurgia. Os corações foram analisados por meio de ecocardiograma (ECO). RESULTADOS: Ao final do experimento, as relações do VE, do ventrículo direito e dos átrios com o peso corporal final foram aumentadas no GEAo. O ECO mostrou que o átrio esquerdo sofreu uma remodelação significativa a partir da 6ª semana. No GEAo, a porcentagem de encurtamento endocárdico apresentou queda significativa a partir da 12ª semana e a porcentagem de encurtamento mesocárdico, na 18ª semana. A relação onda E e onda A (E/A) foi superior no GC em comparação ao GEAo em todos os momentos analisados. CONCLUSÕES: O ventrículo esquerdo dos ratos com EAo, durante o processo de remodelação, apresentou hipertrofia concêntrica, disfunção diastólica precoce e melhoria da função sistólica, com posterior deterioração do desempenho. Além disso, constatou-se que os índices ecocardiográficos mais sensíveis para a detecção da disfunção diastólica e sistólica são, respectivamente, a relação E/A e a porcentagem de encurtamento endocárdico.<br>FUNDAMENTO: La estenosis aórtica supravalvular (EAo) se utiliza para el estudio de la remodelación cardiaca (RC) por sobrecarga de presión. En este modelo, no están claramente establecidos el comportamiento del RC desde la fase inicial, ni los mejores parámetros para la identificación de la disfunción ventricular. OBJETIVO: 1) Caracterizar, precoz y evolutivamente, las modificaciones morfofuncionales durante el RC en ratones con EAo, y 2) identificar el índice más sensible para detección del momento de la aparición de la disfunción diastólica y sistólica del ventrículo izquierdo (VI). MÉTODOS: Ratones Wistar se dividieron en dos grupos - control (GC, n=13) y EAo (GEAo, n=24) - y estudiados en las 3ª, 6ª, 12ª y 18ª semanas post cirugía. Los corazones se analizaron por medio de ecocardiograma (ECO). RESULTADOS: Al final del experimento, las relaciones del VI, del ventrículo derecho y de los atrios con el peso corporal final fueron aumentadas en el GEAo. El ECO mostró que el atrio izquierdo sufrió una remodelación significativa a partir de la 6ª semana. En el GEAo, el porcentaje de acortamiento endocárdico presentó disminución significativa a partir de la 12ª semana y el porcentaje de acortamiento mesocárdico, en la 18ª semana. La relación onda E y onda A (E/A) fue superior en el GC en comparación al GEAo en todos los momentos analizados. CONCLUSIÓN: El ventrículo izquierdo de los ratones con EAo, durante el proceso de remodelación, presentó hipertrofia concéntrica, disfunción diastólica precoz y mejora de la función sistólica, con posterior deterioro del desempeño. Además de ello, se constató que los índices ecocardiográficos más sensibles para la detección de la disfunción diastólica y sistólica son, respectivamente, la relación E/A y el porcentaje de acortamiento endocárdico.<br>BACKGROUND: Supravalvar aortic stenosis (SVAS) is used to study overload-induced cardiac remodeling (CR). In this model, neither CR behavior since beginning stage nor the best parameters to identify ventricular dysfunction are clearly stated. Objective: 1) Characterizing, early and evolutively, morphological and functional modifications during CR in rats with SVAS and 2) identifying the most sensitive index for detecting the moment when the diastolic and systolic dysfunction first appeared in the left ventricle (LV). METHODS: Wistar Rats were divided into two groups - control (CG, n=13) and SVAS (SVASG, n=24) - and studied in post-surgical 3rd, 6th, 12th and 18th weeks. Hearts were analyzed by means of an echocardiogram (ECHO). RESULTS: By the end of the experiment, ratios between the LV, right ventricle and atria and the final body weight were increased in the SVASG. The ECHO showed that the left atrium underwent significant remodeling from the 6th on. The percent of endocardial shortening underwent significant drop as of the 12nd week and the percent of, as of the 18th week, in the SVASG. The ratio between E- wave and A-wave (E/A) was higher in CG compared to the SVASG in all events analyzed. CONCLUSIONS: During the remodeling process, the left ventricle of rats with SVAS presented concentric hypertrophy, early diastolic dysfunction and improvement of systolic function, with posterior performance deterioration. Besides this, the study found out the most sensitive echocardiographic indexes for detecting systolic and diastolic dysfunction are, respectively, the ratio E/A and the percent of endocardial shortening