Treinamento em natação atenua a disfução contrátil de cardiomiócitos de ratos diabéticos

Resumos

BACKGROUND: Experimental diabetes promotes contractile dysfunction in cardiomyocytes, but the effects of swimming in this disorder are not known. OBJECTIVE: To test the effects of a swimming training program (STP) on cardiomyocyte contractile dysfunction in rats with experimental diabetes. METHODS: Wistar rats (age: 30 days; mean body weight: 84.19 g) with diabetes induced by streptozotocin (60 mg/kg body weight; glucose > 300 mg/dl) were divided into sedentary diabetic rats (SD, n = 10) and exercised diabetic rats (ED, n = 13). Animals of same age and weight served as sedentary controls (SC, n = 10) and exercised controls (EC, n = 06). Animals and ED and EC underwent a STP (05 days/week, 90 min/day) for 08 weeks. Left ventricular (LV) myocytes were isolated and electrically stimulated at 3.0 Hz at room temperature (∼ 25º C). RESULTS: Diabetes reduced contractile function in cardiomyocytes of animals compared to controls (i.e., lower amplitude of contraction, longer duration of contraction and relaxation). The STP attenuated the reduced amplitude of contraction (SC, 11 ± 0.2% vs ED, 11.6 ± 0.2%), time to peak contraction (SC, 319 ± 5.8 ms vs ED, 333 ± 4.8 ms) and time to 50.0% of relaxation (SC, 619 ± 22.2 ms vs ED 698 ± 18.6 ms) of cardiomyocytes of diabetic rats. Diabetes reduced the size of cardiomyocytes, however, the STP minimized the reduction of cell volume and width, without changing length. CONCLUSION: The swimming training program attenuated the contractile dysfunction of the LV myocytes of rats with experimental diabetes.

Swimming; physical exertion; myocytes, cardiac; rats; diabetes mellitus

FUNDAMENTO: La diabetes experimental promueve el trastorno contráctil de los cardiomiocitos, pero los efectos del entrenamiento en natación en este trastorno no se conocen. OBJETIVO: Probar los efectos de un programa de capacitación en natación (PTN) sobre el trastorno contráctil de cardiomiocitos de ratas con diabetes experimental. MÉTODOS: Ratas Wistar (edad: 30 días, peso corporal medio: 84,19 g) con diabetes inducida por estreptozotocina (60 mg/kg de peso corporal, glucosa > 300 mg/dl) fueron divididos en diabéticos sedentarios (DS, n = 10) y diabéticos ejercitados (DE, n = 13). Animales de la misma edad y peso sirvieron de controles sedentarios (CS, n = 10) y controles ejercitados (CE, n = 06). Los animales DE y CE se sometieron a un PTN (05 días/semana, 90 min/día), por 08 semanas. Los miocitos del ventrículo izquierdo (VI) fueron aislados y estimulados eléctricamente a 3,0 Hz en temperatura ambiente (~ 25º C). RESULTADOS: La diabetes disminuyó la función contráctil de los cardiomiocitos de los animales en comparación con los controles (es decir, menor amplitud de la contracción, la duración de la contracción y relajación). El PTN atenuó la reducción de la amplitud de la contracción (CS, 11 ± 0,2% frente a la DE, 11,6 ± 0,2%), el tiempo para la contracción máxima (CS, 319 ± 5,8 ms vs DE, 333 ± 4,8 ms) y el tiempo para el 50% de relajación (CS, 619 ± 22,2 ms vs DE, 698 ± 18,6 ms) de los cardiomiocitos de los animales diabéticos. La diabetes redujo las dimensiones de los cardiomiocitos, sin embargo, el PTN minimizó la reducción de la anchura y volumen celular, sin cambiar la longitud. CONCLUSIÓN: El programa de entrenamiento de natación atenuó la disfunción contráctil de los miocitos del VI de las ratas con diabetes experimental.

Natación; esfuerzo físico; miocitos cardíacos; ratones; diabetes mellitus

Treinamento em natação atenua a disfução contrátil de cardiomiócitos de ratos diabéticos

Márcia Ferreira da Silva; Maria do Carmo Gouveia Pelúzio; Paulo Roberto dos Santos Amorim; Vitor Neiva Lavorato; Natália Pereira do Santos; Luiz Henrique Marchesi Bozi; Arlete Rita Penitente; Daniel Luciano Falkoski; Felipe Gomes Berfort; Antonio Jose Natali

Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, MG - Brasil

^{Correspondência}

RESUMO

FUNDAMENTO: O diabete experimental promove disfunção contrátil em cardiomiócitos, mas os efeitos do treinamento em natação nesta disfunção não são conhecidos.

OBJETIVO: Testar os efeitos de um programa de treino em natação (PTN) sobre a disfunção contrátil de cardiomiócitos de ratos com diabete experimental.

MÉTODOS: Ratos Wistar (idade: 30 dias; peso corporal médio: 84,19 g) com diabete induzida por estreptozotocina (60 mg/kg de peso corporal; glicemia > 300 mg/dl) foram alocados em diabéticos sedentários (DS, n = 10) e diabéticos exercitados (DE, n = 13). Animais da mesma idade e peso serviram de controles sedentários (CS, n = 10) e controles exercitados (CE, n = 06). Os animais DE e CE foram submetidos a um PTN (05 dias/semana, 90 min/dia), por 08 semanas. Os miócitos do ventrículo esquerdo (VE) foram isolados e estimulados eletricamente a 3,0 Hz em temperatura ambiente (∼ 25º C).

RESULTADOS: O diabete reduziu a função contrátil nos cardiomiócitos dos animais em relação aos controles (i.e., menor amplitude de contração, maior tempo de contração e relaxamento). O PTN atenuou a redução na amplitude de contração (CS, 11 ± 0,2% vs DE, 11,6 ± 0,2%), o tempo para o pico de contração (CS, 319 ± 5,8 ms vs DE, 333 ± 4,8 ms) e o tempo para 50% de relaxamento (CS, 619 ± 22,2 ms vs DE, 698 ± 18,6 ms) dos cardiomiócitos dos animais diabéticos. O diabete reduziu as dimensões dos cardiomiócitos, porém, o PTN minimizou a redução da largura e volume celular, sem alterar o comprimento.

CONCLUSÃO: O programa de treino em natação atenuou a disfunção contrátil dos miócitos do VE de ratos com diabete experimental.

Palavras-chave: Natação, esforço físico, miócitos cardíacos, ratos, diabete melito.

Introdução

O diabete melito do tipo 1 é um fator de risco para eventos cardiovasculares, incluindo o desenvolvimento da cardiomiopatia diabética. A incapacidade em manter a homeostase da glicose no miocárdio compromete a estrutura e a função cardíaca em humanos e em animais com diabete experimental^1-4. Em nível celular, foi demonstrado que o diabete prejudica a função contrátil dos cardiomiócitos, principalmente por provocar alterações estruturais e funcionais na regulação do cálcio (Ca²⁺) intracelular^5-7.

O exercício físico regular tem sido usado como um agente efetivo de proteção cardíaca para diabéticos, uma vez que as anormalidades estruturais e funcionais do coração diabético respondem favoravelmente ao exercício^8-10. Por exemplo, em animais diabéticos, o exercício crônico atenuou alterações na função ventricular esquerda, tais como redução nos volumes sistólico, diastólico final e de ejeção, no débito cardíaco e na fração de encurtamento^7,11,12.

Em nível celular, entretanto, poucos estudos sobre os efeitos do exercício crônico na função contrátil de cardiomiócitos de animais diabéticos foram realizados e, além de usarem exclusivamente a corrida em esteira, apresentaram resultados controversos. Por exemplo, programas de corrida contínua em esteira com intensidade leve (09 m/min, 0% de inclinação, 30 min/dia) ou moderada (18 m/min, 0% de inclinação) não afetaram a contração dos cardiomiócitos de ratos¹³. Outro programa de corrida contínua com intensidade alta (18 m/min, 5% de inclinação, 60 min/dia) provocou adaptações negativas, pois prolongou o tempo de contração celular e não alterou a amplitude de contração dos cardiomiócitos de ratos¹⁴. Entretanto, programas de corrida em esteira com intensidade mais alta (20-25 m/min, 5% de inclinação, 60 min/dia) foram capazes de restaurar a função contrátil dos cardiomiócitos de ratos e camundongos^7,15. Portanto, até o momento, os efeitos do exercício contínuo com duração superior a 60 minutos diários, especificamente a natação, sobre a função contrátil de cardiomiócitos de ratos diabéticos não são conhecidos.

Assim, este estudo tem como objetivo testar se um programa de natação, com duração diária de 90 minutos, altera a função contrátil de cardiomiócitos isolados do ventrículo esquerdo de ratos com diabete experimental.

Métodos

Animais de experimentação e tratamentos

Ratos Wistar (idade 30 dias; peso corporal médio de 84,19 g) foram divididos em 04 grupos: Controle sedentário (CS, n = 10); Controle exercitado (CE, n = 10); Diabético sedentário (DS, n = 20); e Diabético exercitado (DE, n = 20) e foram mantidos em ambiente com temperatura média de 22º C e regime de luminosidade invertido de 12/12 horas claro/escuro com água e ração comercial ad libitum.

Foram seguidas as normas estabelecidas no Guide for the Care and Use of Laboratory Animals (Institute of Laboratory Animal Resources, National Academy of Sciences, Washington, D.C., 1996) e respeitados os Princípios Éticos na Experimentação Animal do Colégio Brasileiro de Experimentação Animal (COBEA). O estudo foi aprovado pela Comissão de Ética da Universidade Federal de Viçosa (processo nº 03/2009).

Indução do diabete

Após jejum de 12 horas, os animais dos grupos DE e DS receberam uma injeção intraperitoneal (60 mg/kg de peso corporal) de estreptozotocina (STZ, Sigma, St. Louis, EUA), diluída em 1,0 ml de tampão citrato de sódio (0,1 M, pH 4,5). Os animais dos grupos CS e CE receberam a mesma dose de tampão citrato de sódio (0,1 M, pH 4,5) sem STZ. Sete dias após a aplicação de STZ e jejum de 12 horas, a glicose sanguínea de repouso foi aferida (One touch ultra - Johnson & Johnson, México). Animais com níveis de glicose sanguínea de jejum superior a 300 mg/dl foram considerados diabéticos (DS, n = 10; DE, n = 13). A glicose sanguínea de jejum e o peso corporal foram monitorados semanalmente durante o período experimental.

Programa de treino em natação

Após 45 dias de hiperglicemia, os animais do grupo DE e CE foram submetidos a um programa de treinamento em natação (adaptado de Medeiros e cols.¹⁶), por 8 semanas. Na primeira semana, os animais exercitaram-se na água, sem sobrecarga, durante 10-50 min, sendo a duração aumentada em 10 min/dia. Na segunda semana, os animais exercitaram com uma carga de 1% de seu peso corporal e a duração do exercício foi aumentada em 10 min/dia até atingir 90 min de natação ininterruptos. A partir da terceira semana, a carga foi aumentada semanalmente (0,5% do peso corporal) até atingir 4% do peso corporal na 8ª semana. Durante as sessões de natação, os animais dos grupos DS e CN eram colocados em uma caixa de polipropileno com água aquecida (28-30º C) e profundidade de 10 cm.

Quatro animais do grupo CE morreram por afogamento.

Isolamento dos cardiomiócitos

Após eutanásia, o coração foi removido e os miócitos do ventrículo esquerdo foram isolados conforme descrito por Natali e cols.¹⁷. Resumidamente, o coração foi canulado via artéria aorta em um sistema Langendorff e perfundido com solução de isolamento [composição (mM): 130 Na⁺; 5,4 K⁺; 1,4 Mg⁺; 140 Cl^-; 0,75 Ca²⁺; 5,0 Hepes; 10 glicose; 20 taurina; e 10 creatina; pH = 7,3 em temperatura ambiente]. Em seguida, o coração foi perfundido com solução livre de cálcio contendo 0,1 mM de ethylene glycol-bis (ß-aminoethyl ether)-N, N, N', N'-tetraacetic acid (EGTA), por um período de 4-6 min. Na sequência, o coração foi perfundido com solução contendo 1,0 mg.ml^-1 de colagenase tipo 2 (Worthington, EUA) e 100,0 mM de CaCl₂ por 20 a 25 min. As soluções utilizadas foram oxigenadas (O₂ 100% - White Martins, Brasil) e mantidas em temperatura de 35º C. Após perfusões, os ventrículos foram separados dos átrios e pesados. Em seguida, o ventrículo esquerdo foi colocado em frasco contendo 5,0 ml da solução enzimática (colagenase) e albumina sérica bovina (10%). O frasco foi agitado moderadamente durante 05 min, em banho-maria a 37º C, após o qual o tecido foi retirado do frasco e o restante foi centrifugado (3.000 rpm) por 30 s. O sobrenadante foi removido e os cardiomiócitos foram suspendidos na solução de isolamento e armazenados em refrigerador (5º C) até serem utilizados.

Função contrátil dos cardiomiócitos

As contrações celulares foram medidas através da técnica de alteração do comprimento dos cardiomiócitos usando-se o sistema de detecção de bordas (Ionoptix, Milton, MA-EUA) montado num microscópio invertido (Nikon Eclipse - TS100, Japão), conforme descrito previamente¹⁸. Resumidamente, os miócitos foram acomodados em uma câmara experimental com a base de vidro e banhados por solução tampão com a seguinte composição (em mM): 136,9 NaCl; 5,4 KCl; 0,37 NaH₂PO₄; 0,57 MgCl₂; 5,0 Hepes = 5; 5,6 Glicose e 1,0 CaCl₂ (pH = 7,4 em temperatura ambiente). Os miócitos foram visualizados em um monitor através de uma câmera (Myocam, Ionoptix, frequência de 240 Hz) acoplada ao microscópio utilizando-se um programa de detecção de imagens (Ionwizard, Ionoptix). Os cardiomiócitos foram estimulados externamente na frequência de 3,0 Hz (10 Volts, duração de 5 min) utilizando-se um par de eletrodos de aço e um estimulador elétrico de campo (Myopacer, Ionoptix). Os movimentos das bordas longitudinais dos miócitos foram capturados pelo sistema de detecção de bordas (Ionwizard, Ionoptix) e armazenados para análise posterior. Foram utilizados para as medidas de contração somente os cardiomiócitos que estavam em boas condições, com as bordas e as estriações sarcoméricas bem definidas, relaxados em repouso, sem apresentar contrações voluntárias. As contrações foram analisadas conforme descrito previamente¹⁹.

Dimensões dos cardiomiócitos

O comprimento e a largura dos miócitos foram medidos usando-se um sistema de captação de imagens, a partir das imagens dos cardiomiócitos visualizados horizontalmente no monitor de um microcomputador, conforme descrito¹⁷. O comprimento celular foi determinado medindo-se a imagem da célula gerada no monitor, desde a borda direita até a borda esquerda, no ponto médio da largura do cardiomiócito. A largura celular foi determinada medindo-se a imagem gerada no monitor, desde a borda superior até a borda inferior, no ponto médio do comprimento dos cardiomiócitos. O volume celular foi calculado usando-se a fórmula: [Volume (pL) = comprimento (mm) x largura (mm) x (7,59 x 10^{- 3} pL/mm²)], conforme Satoh e cols.²⁰.

Análise estatística

Para a comparação das médias das variáveis analisadas entre os 04 grupos (fatores exercício e diabete, dois grupos cada), utilizou-se a análise de variância de duas entradas (ANOVA two-way) e post hoc de Tukey para as comparações múltiplas. Essa análise foi feita através do software Sigma Stat, versão 3,0. Adotou-se o nível de significância de até 5% (p < 0,05).

Resultados

Antes da aplicação de STZ, não houve diferença estatística da glicose sanguínea entre os grupos experimentais (Tabela 1). Quarenta e cinco dias após a aplicação de STZ (início do exercício) e ao final do experimento, os animais diabéticos apresentaram glicose sanguínea superior a dos animais controle. Os níveis de glicose sanguínea não foram alterados pelo exercício, tanto nos animais diabéticos (DE vs DS) quanto nos controle (CE vs CS). Não houve interação entre os fatores exercício e diabete (ANOVA two-way, p > 0,05) para esta ou para as demais variáveis analisadas.

Os pesos corporais iniciais não foram diferentes entre os quatro grupos (Tabela 1). Quarenta e cinco dias após a aplicação de STZ, os animais dos grupos DS e DE apresentaram pesos corporais inferiores aos controles CS e CE. O mesmo ocorreu ao final do experimento. Da mesma forma, o programa de natação não alterou esses parâmetros nos animais tanto do grupo DE, quando comparados a DS, quanto nos CE comparados a CS.

Os animais DS apresentaram menores pesos ventriculares (p < 0,05) que os CS (Tabela 1). O programa de natação não alterou o peso ventricular dos animais diabéticos (DS vs DE). Entretanto, nos animais controles, o peso ventricular foi maior nos animais CE que nos CS. O peso dos ventrículos relativo ao peso corporal, índice de hipertrofia ventricular, foi maior no grupo DS que no CS. Entre os animais diabéticos, os DE apresentaram peso relativo dos ventrículos maior que os DS. Entre os controles, os animais CE exibiram maior peso relativo dos ventrículos que os CS.

De forma independente, o diabete reduziu o comprimento dos cardiomiócitos nos animais sedentários (DS vs CS) e treinados (DE vs CE; Tabela 2). Todavia, o programa de natação não alterou o comprimento dos cardiomiócitos nos animais diabéticos (DE vs DS) e nos não diabéticos (CS vs CE). O diabete reduziu a largura dos miócitos nos animais sedentários (DS vs CS) e treinados (DE vs CE). Todavia, o programa de natação aumentou a largura dos cardiomiócitos nos animais diabéticos (DE vs DS). Isso não ocorreu nos animais controles (CE vs CS). Houve redução do volume celular no grupo DS comparado ao grupo CS. O programa de natação aumentou o volume celular nos animais diabéticos (DE vs DS), mas não nos animais controles (CE vs CS). Observa-se que a razão comprimento/largura dos cardiomiócitos não foi afetada pelo diabete ou pelo programa de natação.

A análise da função contrátil dos cardiomiócitos mostrou que a amplitude de contração celular foi reduzida pelo diabete (CS, 11,0 ± 0,2% vs DS, 10,2 ± 0,2%, p < 0, 001) (Figura 1 A). O programa de natação aumentou a amplitude de contração dos cardiomiócitos em tais animais (DS, 10,2 ± 0,2% vs DE, 11,6 ± 0,2%, p < 0,001). Entre os animais controles, o programa de natação aumentou a amplitude de contração (CS, 11,0 ± 0,2% vs CE, 12,4 ± 0,2%, p < 0, 001).

   

Os cardiomiócitos dos animais do grupo DS apresentaram tempo para o pico de contração mais longo do que os do grupo CS (361 ± 5,7 ms vs 319,0 ± 5,8 ms, respectivamente, p < 0,001) (Figura 1 B). O programa de natação reduziu o tempo para o pico de contração nos animais diabéticos (DS, 361 ± 5,7 ms vs DE, 333,0 ± 4,8 ms, p < 0,001). O mesmo foi efeito observado nos cardiomiócitos dos animais controles (CE, 289,0 ± 6,8 ms vs CS, 319,0 ± 5,8 ms, p < 0,001).

Para 50% do relaxamento, o tempo foi maior nos cardiomiócitos dos animais diabéticos sedentários do que nos controles sedentários (DS, 756 ± 22,1 ms vs CS, 619,0 ± 22,2 ms, p < 0,001) (Figura 1 C). O programa de natação reduziu o tempo para 50% do relaxamento nos cardiomiócitos desses animais (DS, 756 ± 22,1 ms vs DE, 698 ± 18,6 ms, p = 0,044). O mesmo ocorreu nos cardiomiócitos dos animais controles (CE, 516,0 ± 26,1 ms vs CS, 619,0 ± 22,2 ms, p = 0,003).

Discussão

Nossos dados demonstram que a disfunção contrátil dos cardiomiócitos, provocada pelo diabete, foi atenuada pelo programa de treino em natação com duração de 90 minutos. Além disso, houve aumento da largura e do volume dos cardiomiócitos, sem alterar o comprimento celular, em resposta ao exercício crônico.

A redução na amplitude de contração observada aqui reflete alterações importantes no miocárdio de ratos diabéticos in vivo, tais como redução na fração de encurtamento, no diâmetro diastólico final, no diâmetro sistólico final do ventrículo esquerdo e no débito cardíaco^7,11. Apesar de não termos testado os mecanismos, sabe-se que a redução da sensibilidade dos miofilamentos contráteis ao Ca²⁺ e a redução da concentração intracelular de Ca²⁺ estão envolvidos²¹. Entretanto, cardiomiócitos de ratos Goto-Kakizaki apresentaram aumento da amplitude de contração associada à redução do transiente de Ca²⁺. Isto sugere que a sensibilidade dos miofilamentos ao Ca²⁺ estava aumentada, o que poderia ser um mecanismo compensatório para preservar a função mecânica do coração no diabete²². Há evidências de que a concentração intracelular de Ca²⁺ apresenta-se reduzida em cardiomiócitos de animais com diabete experimental²³. Isto ocorre em função do aumento da atividade do trocador de sódio e cálcio (NCX) e da diminuição da recaptação de Ca²⁺ pelo retículo sarcoplasmático (RS), via cálcio ATPase do RS (SERCA2)¹⁵ e da redução da liberação de Ca²⁺ do RS, via receptores de rianodina (RyR2)²⁴. Além disso, é possível que a redução da densidade de túbulos transversos dos cardiomiócitos de animais diabéticos possa alterar o espaço entre os canais de cálcio tipo L e os RyR2, o que reduz a eficiência do acoplamento excitação-contração¹⁵.

Em contrapartida, o exercício crônico empregado aumentou a amplitude de contração nos animais diabéticos e controles. Para os animais diabéticos, tal fato indica que o exercício promoveu adaptações positivas nos cardiomiócitos que contribuem para atenuar algumas anormalidades mecânicas do miocárdio diabético observadas in vivo^7,11,12. Alguns mecanismos têm sido propostos como responsáveis pelo aumento da amplitude de contração dos cardiomiócitos de ratos diabéticos em resposta ao exercício crônico: há evidências que o exercício físico crônico pode normalizar o funcionamento do NCX e do cálcio calmodulina quinase II (CaMKII), reduzir o vazamento de Ca²⁺ do RS e aumentar o conteúdo de Ca²⁺ do RS^7,15.

O diabete experimental prolongou o tempo necessário para o pico de contração celular. Isso indica que cardiomiócitos de animais diabéticos contraiam mais lentamente do que os de seus controles. Essa alteração tem implicações negativas na função cardíaca desses animais. A velocidade de contração dos cardiomiócitos é controlada pelas proteínas reguladoras da movimentação de Ca²⁺ intracelular e pela taxa de hidrólise de ATP que, por sua vez, regula a taxa de formação de pontes cruzadas²¹. Cardiomiócitos de animais diabéticos apresentam redução na expressão de proteínas regulatórias, tais como CaMKII, NCX, RyR2, SERCA2 e fosfolambana (PLB)^5,7,15,24-26, o que pode retardar a disponibilidade de Ca²⁺ para a contração celular.

Entretanto, o programa de natação reduziu o tempo para o pico de contração nos animais diabéticos. As adaptações ao exercício regular, que aceleram a disponibilidade de Ca²⁺ no citosol e aumentam a taxa de hidrólise de ATP, contribuem para tal redução. A velocidade de disponibilidade de Ca²⁺ no citosol é regulada principalmente pela velocidade de saída de Ca²⁺ do RS, via RyR2²¹. Há evidências de que o exercício físico regular aumenta a expressão e/ou a atividade dos RyR2 e a sensibilidade dos RyR2 e dos miofilamentos contráteis ao Ca²⁺ em animais diabéticos⁷. Além disso, o exercício físico é capaz de aumentar a densidade e a responsividade dos receptores betadrenérgicos em ratos diabéticos¹², o que pode afetar a velocidade de contração celular.

Demonstramos também que o diabete experimental prolongou o tempo de relaxamento celular. O relaxamento dos cardiomiócitos depende da remoção do Ca²⁺ do citosol para o RS (via SERCA2, PLB), para o meio extracelular (via NCX, Ca²⁺ ATPase do sarcolema) e para a mitocôndria (via transporte de Ca²⁺ mitocondrial)²¹. A expressão e a função dessas estruturas celulares estão diminuídas nos cardiomiócitos de animais diabéticos^12,25-28. Tal fato diminui a velocidade com que o Ca²⁺ é removido do citosol. Essas alterações estão associadas ainda à depressão da proteína quinase A (PKA) e CaMKII, proteínas estas responsáveis pela fosforilação da PLB. Além disso, a não fosforilação de PLB por CaMKII diminui a afinidade de SERCA2 por Ca²⁺ e inibe a recaptação de Ca²⁺ pelo RS, o que contribui para tornar mais lento o relaxamento celular²⁶. Tais achados em nível celular são compatíveis com as disfunções diastólicas observadas em corações diabéticos in vivo^7,11.

O programa de natação aplicado, por sua vez, reduziu o tempo de relaxamento dos cardiomiócitos dos animais diabéticos. Esse efeito tem sido atribuído à capacidade do exercício regular de aumentar a velocidade de remoção de Ca²⁺ do citosol via aumento da expressão de SERCA2 e PLB^7,15, normalização da expressão e função dos NCX, redução na fosforilação de CaMKII e restauração da densidade de túbulos transversos¹⁵.

O programa de natação aplicado não alterou a glicemia de jejum dos animais controles e diabéticos em repouso. Nos animais diabéticos, a STZ induz a apoptose das células β-pancreáticas²⁹, o que inibe a secreção de insulina. É possível também que tenha havido um aumento na secreção de glucagon em tais animais³⁰ e sua ação contrarregulatória tenha auxiliado na manutenção da hiperglicemia. Nossos resultados são coerentes com os de outros estudos^7,11-14,31, apesar destes terem utilizado protocolos de exercício diferentes (i.e., esteira rolante). Por outro lado, alguns estudos demonstraram que o exercício foi capaz de melhorar o metabolismo de glicose em ratos diabéticos^32,33. Provavelmente, a falta de consenso entre os resultados desses estudos é devida ao uso de diferentes procedimentos metodológicos.

Os animais diabéticos apresentaram poliúria e polidipsia características do diabete, mas, apesar de alimentarem-se normalmente, sem restrição alimentar [ex., consumo semanal de ração (diabéticos: 199,47 ± 3,55 g vs controles: 194,36 ± 4,4 g)], movimentarem-se livremente dentro da caixa de alojamento (grupo DS) e exercitarem-se (grupo DE), não ganharam tanto peso quanto os controles não diabéticos. Os menores pesos corporais e ventriculares dos animais diabéticos indicam que eles tiveram o crescimento prejudicado. Em ratos com diabete induzida por STZ, além da secreção de insulina, a secreção de hormônios, tais como o hormônio de crescimento, o glucagon, o polipeptídeo pancreático e, por consequência, o fator de crescimento similar à insulina, são alteradas e afetam o crescimento^34-36. Sabe-se também que o diabete induz o aumento da utilização de ácidos graxos e acelera o catabolismo proteico³⁷.

Ainda assim, o programa de natação aplicado não foi capaz de alterar significativamente o peso corporal dos animais diabéticos ou não diabéticos, mas aumentou o peso absoluto dos ventrículos nos animais não diabéticos. Entretanto, mais importante, tanto o diabete quanto o programa de natação aumentaram o peso relativo dos ventrículos nos animais diabéticos e o programa de natação aumentou este parâmetro nos animais controles não diabéticos, o que denota hipertrofia ventricular. Hipertrofia cardíaca induzida por diabete experimental (patológica) e por exercício crônico (fisiológica) já foram documentadas em estudos prévios^7,14,17,31.

A redução nas dimensões dos cardiomiócitos nos animais diabéticos em relação aos controles, observada no presente estudo, é coerente com o menor peso ventricular apresentado pelos animais diabéticos. Todavia, o programa de natação utilizado aumentou o volume dos cardiomiócitos dos ratos diabéticos. Tal fato sugere que a inibição do crescimento celular provocada pelo diabete foi afetada pelo exercício físico aplicado e denota hipertrofia celular. De fato, o aumento do peso relativo do ventrículo nos animais do grupo DE foi mais pronunciado que nos animais CE (33,3% vs 31,5%, respectivamente).

Conclusão

Concluímos que o programa de treinamento em natação aplicado atenuou a disfunção contrátil dos cardiomiócitos do VE de ratos com diabete experimental. Esses achados são relevantes para o conhecimento, em nível celular, dos benefícios do exercício físico na função contrátil do músculo cardíaco de indivíduos com diabete tipo I.

Potencial Conflito de Interesses

Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.

Fontes de Financiamento

O presente estudo foi financiado pela FAPEMIG.

Vinculação Acadêmica

Este artigo é parte de dissertação de Mestrado de Márcia Ferreira da Silva pela Universidade Federal de Viçosa.

Artigo recebido em 06/08/10; revisado recebido em 29/10/10; aceito em 21/12/10.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  06 Maio 2011
• Data do Fascículo
  Jul 2011

Histórico

• Revisado
  29 Out 2010
• Recebido
  06 Ago 2010
• Aceito
  21 Dez 2010