Resumo Fundamento O remodelamento cardíaco patológico se caracteriza por disfunção diastólica e sistólica, levando à insuficiência cardíaca. Neste contexto, o cenário disfuncional do trânsito de cálcio miocárdico (Ca2+) tem sido pouco estudado. Um modelo experimental de estenose aórtica tem sido extensamente utilizado para aprimorar os conhecimentos sobre os principais mecanismos do remodelamento patológico cardíaco. Objetivo Entender o processo disfuncional dos principais componentes responsáveis pelo equilíbrio do cálcio miocárdico e sua influência sobre a função cardíaca na insuficiência cardíaca induzida pela estenose aórtica. Métodos Ratos Wistar de 21 dias de idade foram distribuídos em dois grupos: controle (placebo; n=28) e estenose aórtica (EaO; n=18). A função cardíaca foi analisada com o ecocardiograma, músculo papilar isolado e cardiomiócitos isolados. No ensaio do músculo papilar, SERCA2a e a atividade do canal de Ca2+ do tipo L foram avaliados. O ensaio de cardiomiócitos isolados avaliou o trânsito de cálcio. A expressão proteica da proteínas do trânsito de cálcio foi analisada com o western blot. Os resultados foram estatisticamente significativos quando p <0,05. Resultados Os músculos papilares e cardiomiócitos dos corações no grupo EaO demonstraram falhas mecânicas. Os ratos com EaO apresentaram menor tempo de pico do Ca2+, menor sensibilidade das miofibrilas do Ca2+, prejuízos nos processos de entrada e recaptura de cálcio pelo retículo sarcoplasmático, bem como disfunção no canal de cálcio do tipo L (CCTL). Além disso, os animais com EaO apresentaram maior expressão de SERCA2a, CCTL e trocador de Na+/Ca2+. Conclusão Insuficiência cardíaca sistólica e diastólica devido à estenose aórtica supravalvular acarretou comprometimento da entrada de Ca2+ celular e inibição da recaptura de cálcio pelo retículo sarcoplasmático devido à disfunção no CCTL e SERCA2a, assim como mudanças no trânsito de cálcio e na expressão das principais proteínas responsáveis pela homeostase de Ca2+ celular.

Abstract Background Maladaptive cardiac remodelling is characterized by diastolic and systolic dysfunction, culminating in heart failure. In this context, the dysfunctional scenario of cardiac calcium (Ca2+) handling has been poorly studied. An experimental model of aortic stenosis has been extensively used to improve knowledge about the key mechanisms of cardiac pathologic remodelling. Objective To understand the dysfunctional process of the major components responsible for Ca2+ balance and its influence on cardiac function in heart failure induced by aortic stenosis. Methods Male 21-day-old Wistar rats were distributed into two groups: control (sham; n= 28) and aortic stenosis (AoS; n= 18). Cardiac function was analysed by echocardiogram, isolated papillary muscle, and isolated cardiomyocytes. In the papillary muscle assay, SERCA2a and L-type Ca2+ channel activity was evaluated. The isolated cardiomyocyte assay evaluated Ca2+ handling. Ca2+ handling protein expression was analysed by western blot. Statistical significance was set at p <0.05. Results Papillary muscles and cardiomyocytes from AoS hearts displayed mechanical malfunction. AoS rats presented a slower time to the Ca2+ peak, reduced Ca2+ myofilament sensitivity, impaired sarcoplasmic reticulum Ca2+ influx and reuptake ability, and SERCA2a and L-type calcium channel (LTCC) dysfunction. Moreover, AoS animals presented increased expression of SERCA2a, LTCCs, and the Na+/Ca2+ exchanger. Conclusion Systolic and diastolic heart failure due to supravalvular aortic stenosis was paralleled by impairment of cellular Ca2+ influx and inhibition of sarcoplasmic reticulum Ca2+ reuptake due to LTCC and SERCA2a dysfunction, as well as changes in Ca2+ handling and expression of the major proteins responsible for cellular Ca2+ homeostasis.

FUNDAMENTO: Vários mecanismos têm sido propostos contribuir para a disfunção cardíaca em modelos de obesidade, tais como alterações nas proteínas do trânsito de cálcio (Ca+2) e nos receptores beta-adrenérgicos. Todavia, o papel desses fatores no desenvolvimento da disfunção miocárdica induzida pela obesidade ainda não está claro. OBJETIVO: Este estudo pretende investigar se a obesidade induzida por um ciclo de dieta hipercalóricas resulta em disfunção cardíaca. Além disso, foi avaliado se essa alteração funcional em ratos obesos está relacionada com o prejuízo do trânsito de Ca+2 e do sistema beta-adrenérgico. MÉTODOS: Ratos Wistar machos, 30 dias de idade, foram alimentados com ração padrão (C) e um ciclo de cinco dietas hipercalóricas (Ob) por 15 semanas. A obesidade foi definida pelo aumento da porcentagem de gordura corporal dos ratos. A função cardíaca foi avaliada mediante análise isolada do músculo papilar do ventrículo esquerdo em condições basais e após manobras inotrópicas e lusitrópicas. RESULTADOS: Em comparação com o grupo controle, os ratos obesos apresentaram aumento da gordura corporal e intolerância a glicose. Os músculos dos ratos obesos desenvolveram valores basais semelhantes; entretanto, as respostas miocárdicas ao potencial pós-pausa e aumento de Ca+2 extracelular foram comprometidas. Não houve alterações na função cardíaca entre os grupos após a estimulação beta-adrenérgica. CONCLUSÃO: A obesidade promove disfunção cardíaca relacionada com alterações no trânsito de Ca+2 intracelular. Esse prejuízo funcional é provavelmente ocasionado pela redução da atividade da bomba de Ca+2 do retículo sarcoplasmático (SERCA2a) via Ca+2 calmodulina-quinase.

BACKGROUND: Several mechanisms have been proposed to contribute to cardiac dysfunction in obesity models, such as alterations in calcium (Ca2+) handling proteins and β-adrenergic receptors. Nevertheless, the role of these factors in the development of myocardial dysfunction induced by obesity is still not clear. OBJECTIVE: The purpose of this study was to investigate whether obesity induced by hypercaloric diets results in cardiac dysfunction. Furthermore, it was evaluated whether this functional abnormality in obese rats is related to abnormal Ca2+ handling and the β-adrenoceptor system. METHODS: Male 30-day-old Wistar rats were fed with standard food (C) and a cycle of five hypercaloric diets (Ob) for 15 weeks. Obesity was defined as increases in body fat percentage in rats. Cardiac function was evaluated by isolated analysis of the left ventricle papillary muscle under basal conditions and after inotropic and lusitropic maneuvers. RESULTS: Compared with the control group, the obese rats had increased body fat and glucose intolerance. The muscles of obese rats developed similar baseline data, but the myocardial responsiveness to post-rest contraction stimulus and increased extracellular Ca2+ were compromised. There were no changes in cardiac function between groups after β-adrenergic stimulation. CONCLUSION: Obesity promotes cardiac dysfunction related to changes in intracellular Ca2+ handling. This functional damage is probably caused by reduced cardiac sarcoplasmic reticulum Ca2+ ATPase (SERCA2) activation via Ca2+ calmodulin kinase.

FUNDAMENTO: Embora dietas hiperlipídicas (DH) promovam distúrbios nutricionais e cardíacos, poucos estudos avaliaram sua influência em ratos normotensos Wistar-Kyoto (WKY) e espontaneamente hipertensos (SHR). OBJETIVO: Avaliar e comparar o perfil nutricional e cardiovascular de WKY e SHR tratados com DH. MÉTODOS: 20 WKY e 20 SHR foram distribuídos em quatro grupos: WKY-controle (WKY-C), WKY-DH, SHR-controle (SHR- C) e SHR-DH. Os grupos C e DH receberam, respectivamente, dieta normocalórica e DH durante 20 semanas. Foram avaliados: peso corporal (PC), adiposidade, glicemia, lípides séricos, com dosagens de colesterol total e triacilglicerol, insulina e leptina. O estudo cardiovascular contemplou a pressão arterial sistólica (PAS), avaliação cardiopulmonar anatômica, ecocardiograma e histologia cardíaca. RESULTADOS: Os SHRs apresentaram menor PC, adiposidade, glicose, colesterol, triacilglicerol, leptina e insulina, quando comparados aos WKYs. Nos SHR, a ingestão calórica aumentou com a DH. Já nos WKYs, a DH elevou a eficiência energética, a adiposidade e a leptina e reduziu a glicemia. Na avaliação cardiovascular, os SHR apresentaram maior PAS, umidade pulmonar, hipertrofia e fibrose intersticial miocárdica em relação aos WKYs (p<0,01); mas a função cardíaca foi similar entre as cepas. A DH reduziu o diâmetro sistólico ventricular nos WKY e acentuou a relação E/A mitral, as espessuras diastólicas do septo interventricular e da parede posterior bem como a fibrose intersticial do ventrículo esquerdo. CONCLUSÃO: Embora não tenha afetado significativamente o perfil nutricional dos SHRs, o tratamento acentuou a remodelação cardíaca e precipitou o aparecimento de disfunção diastólica ventricular. Nos WKY, a dieta aumentou a adiposidade e a leptinemia, e promoveu modificações cardiovasculares não significantes.

BACKGROUND: Although a high fat diet (HFD) promotes nutritional and heart disorders, few studies have assessed its influence in normotensive Wistar-Kyoto rats (WKY) and spontaneously hypertensive rats (SHR). OBJECTIVE: To evaluate and compare the nutritional and cardiovascular profiles of WKY and SHR on a high fat diet. METHODS: 20 WKY and 20 SHR were divided into four groups: Control-WKY (C-WKY), HFD-WKY, Control-SHR (C-SHR) and HFD-SHR. The C and HFD groups received, respectively, a normocaloric diet and a HFD for 20 weeks. The following features were evaluated: body weight (BW), adiposity, blood glucose, serum lipids, with measurements of total cholesterol and triacylglycerol levels, insulin and leptin. The cardiovascular study included the systolic blood pressure (SBP), a cardiopulmonary anatomical evaluation, an echocardiography and heart histology. RESULTS: The SHR had BW, adiposity, glucose, cholesterol, triacylglycerol, leptin and insulin levels lower than the WKY. In SHR, the caloric intake increased with HFD. In WKY, the HFD increased energy efficiency, adiposity and blood leptin, and reduced glucose. In the cardiovascular assessment, the SHR had SBP, pulmonary moisture, myocardial hypertrophy and interstitial fibrosis higher than the WKY (p <0.01); the cardiac function was similar in both strains. The HFD reduced the ventricular systolic diameter in the WKY and increased the mitral E/A ratio, the diastolic thickness of the interventricular septum and the posterior wall, as well as the interstitial fibrosis of the left ventricle. (Arq Bras Cardiol 2009; 93(5) : 487-494) CONCLUSION: Although it had not significantly affected the nutritional profile of the SHR, the treatment increased cardiac remodeling and precipitated the emergence of ventricular diastolic dysfunction. In WKY, the diet increased adiposity and leptinemia, and promoted non-significant cardiovascular changes.

FUNDAMENTO: Embora dietas hiperlipídicas (DH) promovam distúrbios nutricionais e cardíacos, poucos estudos avaliaram sua influência em ratos normotensos Wistar-Kyoto (WKY) e espontaneamente hipertensos (SHR). OBJETIVO: Evaluar y comparar el perfil nutricional y cardiovascular de WKY y SHR tratadas con DH. MÉTODOS: Un total de 20 WKY y 20 SHR se distribuyó en cuatro grupos: WKY-control (WKY-C), WKY-DH, SHR-control (SHR-C) y SHR-DH. Los grupos C y DH recibieron, respectivamente, dieta normocalórica y DH durante 20 semanas. Se evaluaron: peso corporal (PC), adiposidad, glucemia, lípidos séricos, con dosificaciones de colesterol total y triacilglicerol, insulina y leptina. El estudio cardiovascular contempló la presión arterial sistólica (PAS), evaluación cardiopulmonar anatómica, ecocardiograma e histología cardiaca. RESULTADOS: Las SHRs presentaron menor PC, adiposidad, glucosa, colesterol, triacilglicerol, leptina e insulina, cuando comparadas a las WKYs. En las SHR, la ingestión calórica aumentó con la DH. Sin embargo en las WKYs, la DH elevó la eficiencia energética, la adiposidad y la leptina y reduzco la glucemia. En la evaluación cardiovascular, las SHR presentaron mayor PAS, humedad pulmonar, hipertrofia y fibrosis intersticial miocárdica en cuanto a las WKYs (p<0,01); sin embargo la función cardiaca se halló similar entre las cepas. La DH reduzco el diámetro sistólico ventricular en los WKY y acentuó la relación E/A mitral, los espesores diastólicos del septo interventricular y de la pared posterior así como la fibrosis intersticial del ventrículo izquierdo. CONCLUSIÓN: Aunque no afectó significativamente el perfil nutricional de las SHRs, el tratamiento acentuó la remodelación cardiaca y precipitó el aparecimiento de disfunción diastólica ventricular. En los WKY, la dieta aumentó la adiposidad y la leptinemia, y promovió modificaciones cardiovasculares no significantes.

O objetivo do estudo foi desenvolver um ciclo de dietas hipercalóricas para promover obesidade em ratos. Ratos Wistar foram distribuídos em dois grupos: dieta normal (ND = 32; 3,5 kcal/g) e dietas hipercalóricas (HD; n = 32; 4,6 kcal/g). O grupo ND recebeu ração comercial e os animais HD um ciclo de diferentes dietas hipercalóricas, por 14 semanas. As variáveis analisadas foram peso corporal, parâmetros metabólicos e hormonais, pressão arterial sistólica e teste oral de tolerância à glicose. O nível de significância foi de 5%. O ciclo de dietas hipercalóricas promoveu aumento de peso e gordura corporal, pressão arterial sistólica e níveis séricos de glicose, triacilglicerol, insulina e leptina no grupo HD. Além disso, o grupo HD apresentou tolerância à glicose diminuída. Em conclusão, os resultados deste estudo mostram que o ciclo de dietas hipercalóricas promove obesidade e exibe várias características comumente associadas com a obesidade humana, como aumento da pressão arterial, resistência à insulina, hiperglicemia, hiperinsulinemia, hiperleptinemia e dislipidemia.

The present study was carried to develop and analyze the consequences of hypercaloric pellet-diet cycle that promotes obesity in rats. Male Wistar rats were randomly distributed into two groups that received either normal diet (ND; n =32; 3,5 Kcal/g) or a hypercaloric diet (HD; n =32; 4,6 Kcal/g). The ND group received commercial Labina rat feeding while the HD animals received a cycle of five hypercaloric diets over a 14-week period. The effects of the diets were analyzed in terms of body weight, body composition, hormone-metabolite levels, systolic arterial pressure and glucose tolerance at the 5% significance level. The hypercaloric pellet diet cycle promoted an increase in body weight and fat, systolic arterial pressure and a high serum level of glucose, triacylglycerol, insulin and leptin. The HD group also presented an impaired glucose tolerance. In conclusion, the results of this study show that the hypercaloric pellet-diet cycle promoted obesity in Wistar rats and displayed several characteristics that are commonly associated with human obesity, such as high arterial pressure, insulin resistance, hyperglycaemia, hyperinsulinaemia, hyperleptinaemia and dyslipidaemia.