Disfunção miocárdica e alterações no trânsito de cálcio intracelular em ratos obesos

Resumos

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.

Ventricular dysfunction; rats; obesity; hypercalcemia; receptors, adrenergic, beta

Disfunção miocárdica e alterações no trânsito de cálcio intracelular em ratos obesos

Ana Paula Lima-Leopoldo; André S. Leopoldo; Mário M. Sugizaki; Alessandro Bruno; André F. Nascimento; Renata A. M. Luvizotto; Silvio A. de Oliveira Júnior; Edson Castardeli; Carlos R. Padovani; Antonio C. Cicogna

^IDepartamento de Desportos, Centro de Educação Física e Desportos, UFES - Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, Espírito Santo - Brasil

^IIDepartamento de Clínica Médica, Faculdade de Medicina, Unesp - Universidade Estadual Paulista "Júlio Mesquita Filho", Botucatu, São Paulo - Brasil

^IIIInstituto de Ciências da Saúde, UFMT - Universidade Federal de Mato Grosso, Sinop, Mato Grosso - Brasil

^IVDepartamento de Fisioterapia, UFMS - Universidade Federal do Mato Grosso do Sul, Campo Grande, Mato Grosso do Sul - Brasil

^VDepartamento de Bioestatística, Instituto de Biociências, Unesp - Universidade Estadual Paulista "Júlio Mesquita Filho", Botucatu, São Paulo - Brasil

^{Correspondência}

RESUMO

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. (Arq Bras Cardiol. 2011; [online].ahead print, PP.0-0)

Palavras-chave: Disfunção ventricular, ratos, obesidade, hipercalcemia, receptores beta-adrenérgicos.

Introdução

A obesidade pode ser definida como uma doença crônica metabólica caracterizada pelo excesso de gordura, que compromete a indivíduos saudáveis¹. Está associada a várias comorbidades e tem sido reconhecida como um fator de risco independente para diversas doenças cardiovasculares^2-4.

Pesquisas anteriores relacionando a função cardíaca e obesidade induzida por dieta apresentam resultados controversos. Ratos submetidos a dieta hipercalórica por 8 a 14 semanas revelaram, por meio de ecocardiograma^5,6 e miócito isolado⁷ que a obesidade não alterou a função cardíaca. No entanto, Ouwens e cols.⁸ mostraram que os músculos papilares de ratos submetidos a dieta hipercalórica para sete semanas apresentaram maior força contrátil basal e uma recuperação prejudicada após o aumento da carga de trabalho. Além disso, outros pesquisadores encontraram prejuízo da contração cardíaca em corações isolados⁹, músculos papilares¹⁰ e cardiomiócitos¹¹ de coelhos e ratos obesos, respectivamente.

Poucos estudos avaliaram a relação entre o trânsito de Ca⁺², o sistema beta-adrenérgico e a função miocárdica em animais obesos^11,12. Ren e cols.¹² verificaram depressão do estado funcional no miocárdio de ratos geneticamente obesos após o uso de manobras inotrópicas. Portanto, não está claro se mecanismos similares ocorrem com modelos humanos e animais de obesidade induzida por dieta.

É evidente que uma série de alterações na estrutura e função cardíaca ocorre com elevações do tecido adiposo. Entretanto, os mecanismos responsáveis por essas alterações não estão bem estabelecidos. Vários agentes têm sido propostos contribuir para a disfunção cardíaca em modelos de obesidade, tais como redução da sensibilidade do Ca⁺² aos miofilamentos, assim como alterações nas proteínas do trânsito de Ca⁺² e nos receptores beta-adrenérgicos^11-14. Todavia, ainda não está claro se esses fatores desempenham um papel crucial no desenvolvimento de disfunção miocárdica induzida pela obesidade.

Considerando os dados divergentes, a proposta deste estudo foi obter informações adicionais acerca da influência da obesidade induzida por dieta hipercalórica sobre a função miocárdica. Além disso, o objetivo deste trabalho foi verificar a participação do trânsito de Ca⁺² e do sistema beta-adrenérgico na função miocárdica de ratos obesos. Assim, a hipótese deste estudo foi que a obesidade provoca disfunção miocárdica por meio de alterações no trânsito de Ca⁺² e no sistema beta-adrenérgico.

Métodos

Animais e protocolo experimental

Ratos Wistar machos, com 30 dias de idade, foram randomizados em dois grupos: controle (C, n = 8) e obeso (Ob, n = 8). Os animais C receberam dieta padrão Labina (Purina, Paulínia, SP, Brasil) e os Ob, ciclos de cinco dietas hipercalóricas que se sucediam de forma rotativa, semanalmente, conforme previamente descrito¹⁵. As dietas hipercalóricas fornecidos ao grupo Ob foram mais calóricas (dietas hipercalóricas = 4,6 kcal/g versus dieta padrão = 3,5 kcal/g), em razão da maior quantidade de gordura. Na dieta hipercalórica 3, o aumento do valor calórico foi pela adição de sacarose na água (1,2 kcal/ml). Cada grupo foi alimentado com suas respectivas dietas por 15 semanas consecutivas. Os animais foram alojados em gaiolas individuais em um ambiente limpo, sob condições monitoradas de temperatura de 23 ± 3º C, luminosidade (fases ciclo claro/escuro de 12 horas) e 60% ± 5 de umidade relativa. O consumo alimentar foi mensurado diariamente e o peso corporal, registrado semanalmente. A ingestão calórica semanal foi calculada pela média semanal do consumo alimentar multiplicado pelo valor calórico de cada dieta. A eficiência alimentar, capacidade de converter calorias consumidas em ganho de peso corporal, foi avaliada pela seguinte fórmula: ganho de peso corporal médio (g) dividido pelo consumo total de calorias. O peso corporal inicial e final (PCI e PCF, respectivamente), comprimento naso-anal, pesos dos ventrículos esquerdo (VE) e direito (PVD) e a área seccional transversa do músculo papilar (AST) foram registrados.

Todos os experimentos e os procedimentos foram realizados de acordo com o Guide for the Care and Use of Laboratory Animals published by the National Research Council¹⁶ e aprovados pelo Comitê de Ética em Experimentação Animal da Faculdade de Medicina de Botucatu (Unesp, Botucatu, SP, Brasil).

Pressão arterial sistólica (PAS)

Após 15 semanas de protocolo experimental, antes da eutanásia, a pressão arterial sistólica foi aferida por meio de pletismografia de cauda¹⁷, utilizando-se eletroesfigmomanômetro Narco Bio-System^®, modelo 709-0610 (International Biomedical, Austin, TX, USA).

Teste oral de tolerância a glicose

No final do protocolo experimental, o teste oral de tolerância a glicose foi realizado. Os ratos foram mantidos em jejum por um período de 12 a 15 horas e as coletas sanguíneas foram realizadas na artéria caudal. O sangue foi coletado em condições basais e após administração de 3 g/kg de glicose por gavage¹⁸. As amostras sanguíneas foram coletadas no momento 0, 60, 120, 180 e 240 minutos, e analisadas usando um glicosímetro (Accu-Check Go Kit; Roche Diagnostic Brasil Ltda., SP, Brasil).

Análise da gordura corporal e Índice de Lee

Após os animais serem anestesiados com pentobarbital sódico (50 mg/kg IP), decapitados e toracotomizados, descartaram-se as vísceras, restando apenas a carcaça. A carcaça foi secada a 100 ± 5º C durante 72 horas em estufa ventilada Fanem^® (Fanem, Guarulhos, SP, Brasil). Após a secagem, a carcaça foi embrulhada em papel filtro e a gordura extraída em aparelho Extrator de Soxhlet (Corning Incorporated Life Sciences, Lowell, MA, USA). A porcentagem de gordura na carcaça foi determinada pela seguinte fórmula: PP-PSSG/PPr x 100%, onde PP = peso pós-secagem, PSSG = peso seco após extração da gordura, e PPr = peso pré-secagem¹⁹. O índice de Lee foi calculado: ³√peso corporal (g)/comprimento naso-anal (cm)²⁰.

Músculo papilar isolado

O desempenho mecânico foi avaliado pelo estudo do músculo papilar isolado do ventrículo esquerdo (VE) conforme descrito previamente^21,22. Em síntese, os ratos foram anestesiados com pentobarbital sódico (50 mg/kg intraperitonial) e eutanasiados. Os corações foram rapidamente removidos e mantidos em solução de Krebs-Henseleit previamente oxigenada a 28º C. Os músculos papilares dissecados do VE foram presos entre dois anéis de aço inoxidável e colocados verticalmente em uma câmara de vidro contendo solução de Krebs-Henseleit a 28° C, continuamente oxigenada com 95% de O₂ e 5% de CO₂. A composição da solução de Krebs foi a seguinte: 118,5 mM NaCl; 4,69 mM KCl; 1,25 mM CaCl₂; 1,16 mM MgSO₄; 1,18 mM KH₂PO₄; 5,50 mM glicose; e 24,88 mM NaCO₃. A extremidade inferior do anel foi acoplada a um transdutor de força 120T-20B (Kyowa, Tokyo, Japan) por um fio de aço (1/15,000), que atravessava uma fenda preenchida por mercúrio, existente no assoalho da câmara de vidro. A extremidade superior do anel foi conectada por um fino fio de aço a uma alavanca rígida, acima da qual existia um micrômetro montado para ajustar o comprimento de repouso do músculo. O músculo papilar foi acoplado entre dois eletrodos paralelos de platina e estimulados a uma frequência de 0,2 Hz (12 vezes por minuto), usando pulsos elétricos regulares de 5 ms de duração. A voltagem correspondia a 10% acima do valor mínimo necessário para provocar a resposta mecânica máxima do músculo.

Os músculos contraíam isotonicamente com uma carga leve por 60 minutos; a seguir, esses foram colocados em contração isométrica e estirados gradualmente até a tensão desenvolvida atingir seu valor máximo. Após um período de 5 minutos, nos quais as preparações foram submetidas a contrações isotônicas, os músculos foram colocados novamente em contração isométrica e o pico da curva comprimento-tensão (L_max) foi cuidadosamente determinado. Um período de 15 minutos de contração isométrica em que o músculo permanecia estável foi imposto anteriormente ao período experimental e uma contração isométrica foi registrado.

O comportamento dos músculos papilares foi avaliado em situação basal com concentração de cálcio ([Ca⁺²]_o) de 1,25 mM e após manobras inotrópicas: potencial pós-pausa (PPP), elevação da [Ca⁺²]_o extracelular de 0,625 até 8,0 mM e durante estimulação beta-adrenérgica com 10^-8 até 10^-6 M de isoproterenol. O potencial pós-pausa foi estudado em [Ca⁺²]_o) extracelular de 1,25 mM, em que o estímulo foi cessado por 30 segundos antes do estímulo ser reiniciado. Durante o período de repouso no miocárdio dos ratos, o retículo sarcoplasmático (RS) acumula cálcio acima e além do que se acumularia durante a estimulação regular, e a primeira batida após o intervalo de descanso (B1) é mais forte que o ritmo antes do intervalo de descanso (B0)²³. O estudo do PPP pode fornecer algumas informações sobre a função do RS em uma preparação bioquimicamente intacta²⁴. Depois do PPP, a resposta do músculo papilar, após elevação da [Ca⁺²]_o extracelular, foi avaliada para testar seu efeito sobre a maquinaria contrátil²⁵. Os parâmetros contráteis isométricos foram registrados 10 minutos após a adição de cada dose de cálcio extracelular (0,625 até 8,0 mM) na solução. Além disso, a estimulação do sistema beta-adrenérgico foi também estudada para testar a integridade do complexo beta-adrenérgico, a sensibilidade da troponina C e a absorção de cálcio pelo retículo sarcoplasmático²⁵. A estimulação dos receptores adrenérgicos beta foi induzida usando concentrações cumulativas de isoproterenol (10^-8 a 10^-6 M) na presença da [Ca⁺²]₀ de 1,0 mM.

Parâmetros mecânicos

Parâmetros mecânicos covencionais em L_máx foram calculados em contração isométrica: tensão máxima desenvolvida normalizada pela área seccional transversa do músculo papilar (TD [g/mm²]), tensão de repouso normalizada pela área seccional transversa do músculo papilar (TR [g/mm²]), tempo para atingir o pico da tensão desenvolvida (TPT [ms]), velocidade máxima de variação positiva (+dT/dt [g/mm²/s]) e negativa (-dT/dt [g/mm²/s]) da tensão desenvolvida normalizada pela área seccional transversa do músculo papilar e tempo para a tensão desenvolvida decrescer 50% de seu valor máximo (TR₅₀ [ms]).

Os parâmetros usados para caracterizar o tamanho dos músculos papilares foram comprimento (mm), peso do músculo (mg) e área seccional transversa (AST [mm²]). Após o término de cada experimento, o comprimento do músculo em L_máx foi mensurado com auxílio de um catetômetro Gartner (Gartner Scientific Corporation, Chicago, IL, USA), e a porção do músculo entre os anéis de aço foi cortada, submetida a secagem com papel filtro e pesada. A AST foi calculada dividindo-se o peso do músculo pelo seu comprimento, assumindo uniformidade e uma gravidade específica de 1,0.

Análise estatística

Os dados foram expressos como média ± desvio padrão. As comparações entre os grupos foram realizadas usando o teste "t" de Student para amostras independentes. O perfil glicêmico entre os grupos foi comparado pela análise de variância (ANOVA) para o modelo de medidas repetidas. Quando diferenças significantes foram encontradas (p < 0,05), o teste de comparações múltiplas de Bonferroni foi executado²⁶. Todos os valores mecânicos das manobras foram expressos como percentuais médios em relação aos valores basais e calculados da seguinte forma: D = (M2-M1)/M1x100, onde M1 foi o valor encontrado em situação basal e M2, o valor resultante após as manobras inotrópicas e lusinotrópicas. Os efeitos da elevação de cálcio extracelular e da concentração de isoproterenol foram analisados pela análise de variância (ANOVA) no modelo de medidas repetidas para esquema de dois fatores independentes e complementada pelo teste de comparações múltiplas de Tukey para as diferenças específicas. A comparação do PPP foi realizada usando o teste "t" de Student para amostras independentes. O nível de significância considerado foi de 5% (α = 0,05).

Resultados

Características gerais dos ratos

As características gerais dos ratos estão apresentadas na tabela 1. Após 15 semanas, não houve diferenças significativas no peso corporal final (PCF), na razão peso corporal final pelo comprimento naso-anal, no índice de Lee, na pressão arterial sistólica (PAS), na ingestão calórica, no peso do ventrículos esquerdo (VE) e direito (VD) entre os ratos. Os ratos Ob ingeriram menos alimento do que os ratos controle, e a eficiência alimentar foi maior nos Ob comparada com a dos ratos controle, embora essas diferenças não tenham sido estatisticamente significativas (p = 0,06). Além disso, o percentual de gordura corporal encontrado na carcaça foi significativamente maior (96,1%) nos ratos Ob. A intolerância a glicose, comorbidade associada à obesidade, foi observada neste estudo (fig. 1).

Estudo funcional do músculo papilar

Condições basais

Os valores basais de vários parâmetros foram obtidos das preparações dos músculos papilares isolados (tab. 2). O desempenho funcional dos músculos papilares em condições basais foi semelhante para todos os parâmetros (TD, TR, TPT, + dT/dt, -dT/dt e TR₅₀) entre os dois grupos.

Estimulação de cálcio extracelular

Os efeitos da elevação das concentrações de cálcio sobre a função dos músculos papilares estão sumarizados e ilustrados na figura 2. O aumento da [Ca⁺²]₀ de 0,625 para 8,0 mM promoveu maior resposta da TD e da -dT/dt no grupo controle do que nos ratos obesos. Em concentrações de cálcio de 2,5 mM, 5,0 mM e 8,0 mM, o percentuais médios da TD em relação aos valores basais no grupo obeso foram 59 ± 20%, 51 ± 14% e 43 ± 14%, respectivamente, versus 105 ± 43% , 101 ± 47% e 92 ± 50%, respectivamente, no grupo controle. Na [Ca⁺²]₀ de 1,25 mM, o miocárdio do grupo obeso apresentou uma tendência a diminuir a TD em resposta ao cálcio extracelular (41 ± 20% versus 72 ± 24%, p = 0,09).

O comprometimento do relaxamento nos ratos obesos foi constatado pela menor resposta da -dT/dt quando comparada ao grupo controle. Após o aumento da [Ca⁺²]₀ para 2,5 mM, 5,0 mM e 8,0 mM, as porcentagens médias da -dT/dt em relação aos valores basais no grupo obeso foram 28 ± 14%, 25 ± 13% e 18 ± 15%, respectivamente, versus 88 ± 55%, 67% ± 22 e 59 ± 21%, respectivamente, no grupo controle. Semelhante à tendência observada para a TD, o comportamento mecânico tendeu a mostrar uma diminuição da -dT/dt em resposta ao cálcio extracelular na concentração de cálcio de 1,25 mM (27% ± 11 versus 53 ± 26%, p = 0,06). Não foram observadas diferenças entre os grupos para os outros parâmetros (TR, +dT/dt, TPT, TR₅₀).

Efeitos do potencial pós-pausa

Os resultados mostrados na figura 3 indicam que o PPP induziu uma maior resposta na TD e na -dT/dt do grupo controle do que dos ratos obesos. A TD e a -dT/dt foram significantemente diminuidas no miocárdio dos ratos obesos após 30 segundos de cessação do estímulo. O percentual médio da DT em relação ao valor basal no grupo obeso foi 24 ± 7% versus 39 ± 15% no grupo controle. Nesse sentido (após o PPP), o percentual da -dT/dt em relação ao valor basal foi 6 ± 3% no grupo obeso versus 24 ± 15% no controle. Não foram observadas diferenças entre os dois grupos para os outros parâmetros (TR, + dT/dt, TPT, TR₅₀).

Estimulação com isoproterenol

Para todos os parâmetros avaliados, o miocárdio do grupo obeso não apresentou diferença na resposta à estimulação β-adrenérgica em relação ao grupo controle (fig. 4). Foi observada uma resposta isolada na +dT/dt dos ratos obesos comparados com a dos ratos controle.

Discussão

Este estudo investigou os efeitos da obesidade induzida por dieta sobre o desempenho funcional do miocárdio, trãnsito de Ca⁺² intracelular e o sistema beta-adrenérgico. O principal achado deste estudo é que a obesidade promove disfunção cardíaca em razão de alterações no trânsito de Ca⁺² intracelular, provavelmente pela redução da ativação Ca⁺² ATPase (SERCA2) via Ca⁺² calmodulina quinase. Embora não tenham ocorrido diferenças no peso corporal final entre os grupos, a dieta hipercalórica utilizado foi de intensidade e duração suficientes para promover a obesidade em ratos, medida pela porcentagem de gordura corporal (tab. 1). O ganho de peso corporal, 8,4%, foi acompanhado pelo maior aumento da gordura corporal total de 96,1% a mais que os ratos controles, descrevendo um modelo de obesidade induzida por dieta. O peso corporal isolado pode levar a falsas interpretações e, nesse caso, subestimar o verdadeiro grau de obesidade que se desenvolve em ratos obesos^19,27. Esses resultados estão de acordo com vários estudos que induziram obesidade em ratos por meio de dietas hipercalóricas^{5,11,19,28,29} e não observaram diferenças no peso corporal final^6,8,30. Além disso, os animais Ob tiveram a presença de um comorbidade associada a obesidade, a intolerância a glicose.

A análise da morfologia cardíaca mostrou que a obesidade não alterou o peso dos VE e VD. Esses dados estão de acordo com estudos anteriores que não mostraram hipertrofia de miócitos em ratos obesos^5,7, mas em discordância com outras publicações que demonstraram maior peso do VE e VD em ratos obesos^11,29.

Um dos principais objetivos desta investigação foi estudar as mudanças no desempenho do miocárdio em uma preparação de músculo papilar isolado. A preparação isolada mede a capacidade do músculo cardíaco de desenvolver força e encurtar, independentemente de mudanças em cargas, frequência cardíaca e geometria da parede que podem modificar o desempenho mecânico do coração in vivo³¹. Além disso, as manobras inotrópicas e lusinotrópicas também foram utilizados para estudar a função mecânica do músculo cardíaco, a fim de identificar alterações na contração e no relaxamento que não poderiam ser observadas em condições basais. Eles ajudam, ainda, na compreensão dos mecanismos envolvidos nas alterações funcionais do miocárdio. As manobras mais comumente utilizadas são: potencial pós-pausa, elevação de Ca⁺² extracelular e estiumlação beta-adrenérgica. No presente estudo, a avaliação da função dos músculos papilares mostrou que a obesidade não promoveu alterações em relação aos dados basais. Este resultado não é consistente com Relling e cols.¹¹, que verificaram diminuição do pico de encurtamento e da velocidade máxima de encurtamento, assim como prolongamento da duração de encurtamento e relaxamento em cardiomiócitos de ratos obesos. Outros pesquisadores encontraram tensão desenvolvida reduzida em condições basais em músculos papilares de coelhos obesos¹⁰.

Neste estudo, o potencial pós-pausa e a elevação da concentração de Ca⁺² extracelular promoveram uma menor resposta nos índices de função miocárdica na sístole (TD) e na díastole (-dT/dt) no grupo obeso. Os achados do PPP e da variação da concentração de cálcio extracelular sugerem que a obesidade promove disfunção dos canais regulatórios de Ca⁺². A resposta comprometida pode estar relacionada com alterações no trocador Na⁺/Ca⁺² (NCX), canais tipo-L do sarcolema, retículo sarcoplasmático (RS) e na sensibilidade dos miofilamentos ao Ca⁺²³².

O potencial pós-pausa nos permitiu estudar aspectos da participação do RS no ciclo de contração-relaxamento do músculo cardíaco. No músculo ventriculares dos ratos, o PPP é reconhecido como uma função composta de tempo de estímulo e re-estímulo dependente de Ca⁺² dentro do RS³³, combinado com um pequeno ganho celular de Ca⁺² por meio da troca Na⁺/Ca^{+2 34}. A primeira contração é maior do que a contração do estado estacionário, quando estimulada após intervalo de repouso³⁵. Portanto, essa potencialização do PPP é altamente dependente do aumento da liberação de Ca⁺² do retículo sarcoplasmático^35-37.

Neste estudo, o PPP induziu uma resposta significativamente diminuída na -dT/dt e TD no miocárdio de ratos obesos (fig. 3). Os dados são consistentes com estudo prévio que mostrou menor resposta contrátil em ratos obesos Zucker após 60 segundos de cessação do estímulo¹². Como -dT/dt é influenciada pela frequência de absorção de íons cálcio para o RS³², a menor recaptura de Ca⁺² demonstrada pela -dT/dt nos ratos obesos sugere que a atividade SERCA2 foi deprimida. A diminuição da -dT/dt com altas concentrações de Ca⁺² citosólico sugere que a ativação da SERCA2 via Ca⁺² - calmodulina quinase pode estar deprimida pela obesidade. A redução significativa da tensão desenvolvida observada nos ratos obesos poderia ser resultante de estoques diminuídos de Ca⁺² do RS e redução da liberação de Ca⁺² por meio dos receptores rianodina. Além disso, não podemos rejeitar a hipótese de que a obesidade reduz a taxa de dissociação de Ca⁺² pela troponina C. Outros estudos são necessários para esclarecer essa relação entre troponina C e afinidade ao cálcio.

A elevação de Ca⁺² extracelular altera as fases de contração e relaxamento em razão do aumento da concentração de Ca⁺² disponível no citosol, uma vez que essa interfe no funcionamento do canal tipo-L, NCX e RS³². A menor resposta à elevação de Ca⁺² extracelular nos ratos obesos (fig. 2) pode estar relacionada a uma redução do influxo de Ca⁺² por meio dos canais tipo-L e/ou alterações na função de RS, como verificado no PPP. Esses resultados estão de acordo com prévios estudos que observaram disfunção cardíaca e resposta deprimida à elevação de Ca⁺² extracelular em miócitos¹¹ e músculos papilares¹² de ratos obesos. No entanto, outro estudo encontrou resposta elevada em razão do aumento de Ca⁺² extracelular em ratos alimentados com dieta rica em gordura⁸.

O sistema beta-adrenérgico tem papel fundamental no desempenho cardíaco, desde que promova alterações no ciclo de Ca⁺² intracelular. Essa alteração resulta da fosforilação via AMP cíclico, aumentando o influxo de Ca⁺² por meio dos canais tipo L do sarcolema, a recaptura de Ca⁺² pela SERCA2 e facilitando a dissociação de Ca⁺² pela troponina-C. Alterações em um ou mais componentes da via beta-adrenérgica têm sido implicados na redução da resposta contrátil aos beta-agonistas^38-40. Os dados da estimulação com isoproterenol revelam que o sistema beta-adrenérgico e a fosforilação do AMPc das proteínas relacionadas com o trânsito de Ca⁺², incluindo fosfolambam (PLB) e SERCA2, foram preservados nos ratos obesos. Esse resultado reforça a ideia de que a -dT/dt reduzida observada nos ratos obesos provavelemente ocorreu por diminuição da fosforilação do PLB via Ca⁺² calmodulina quinase. Respostas cardíacas semelhantes á estimulação beta-adrenérgica foram observadas previamente em coelhos obesos⁹.

Conclusão

Esta investigação mostra que a obesidade promove disfunção miocárdica e essa alteração pode ser atribuída, possivelmente, à redução da captação de Ca⁺² pela SERCA2 em razão de menor ativação via Ca⁺² - calmodulina quinase. Outros estudos são necessários para confirmar esses dados.

Artigo recebido em 09/12/10, revisado recebido em 03/01/11, aceito em 03/01/11.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  13 Maio 2011
• Data do Fascículo
  Set 2011

Histórico

• Recebido
  09 Dez 2010
• Revisado
  03 Jan 2011
• Aceito
  03 Jan 2011