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Influência do tempo de exposição à obesidade induzida por dieta hiperlipídica sobre os colágenos tipo I e III miocárdico

Resumos

FUNDAMENTO:

A obesidade é um fator de risco para muitas complicações médicas; a pesquisa médica demonstrou que as alterações hemodinâmicas, morfológicas e funcionais estão correlacionadas com a duração e gravidade da obesidade.

OBJETIVO:

O presente estudo determinou a influência do tempo de exposição à obesidade induzida por dieta com alto teor de gordura no colágenos tipo I e III miocárdico.

MÉTODOS:

Ratos machos com trinta dias de idade, da raça Wistar, foram distribuídos aleatoriamente em dois grupos: um grupo de controle (C) alimentado com ração padrão e um grupo de ratos obesos (Ob) alternadamente alimentados com uma de quatro dietas palatáveis ricas em gordura. Cada dieta foi mudada diariamente, e os ratos foram mantidos em suas respectivas dietas por 15 (C15 e Ob15) e 30 (C30 e Ob30) semanas consecutivas. A obesidade foi determinada pelo índice de adiposidade.

RESULTADOS:

O grupo Ob15 foi similar ao grupo C15 em relação à expressão de colágeno miocárdico tipo I; contudo, a expressão no grupo Ob30 foi menor do que no grupo C30. O tempo de exposição à obesidade foi associado com uma redução de colágeno do tipo I no grupo Ob30, quando comparado com o Ob15. A obesidade não afetou a expressão do colágeno tipo III.

CONCLUSÃO:

Este estudo mostrou que o tempo de exposição à obesidade por 30 semanas induzida por uma dieta rica em gordura insaturada causou uma redução na expressão do colágeno miocárdico tipo I em ratos obesos. No entanto, nenhum efeito foi observado em relação à expressão do colágeno miocárdico tipo III

Obesidade; Dieta hiperlipídica / normas; Colágeno Tipo I; Colágeno Tipo III; Miocárdio


BACKGROUND:

Obesity is a risk factor for many medical complications; medical research has shown that hemodynamic, morphological and functional abnormalities are correlated with the duration and severity of obesity.

OBJECTIVE:

Present study determined the influence of term of exposure to high-fat diet-induced obesity on myocardial collagen type I and III.

METHODS:

Thirty-day-old male Wistar rats were randomly distributed into two groups: a control (C) group fed a standard rat chow and an obese (Ob) group alternately fed one of four palatable high-fat diets. Each diet was changed daily, and the rats were maintained on their respective diets for 15 (C15 and Ob15) and 30 (C30 and Ob30) consecutive weeks. Obesity was determined by adiposity index.

RESULTS:

The Ob15 group was similar to the C15 group regarding the expression of myocardial collagen type I; however, expression in the Ob30 group was less than C30 group. The time of exposure to obesity was associated with a reduction in collagen type I in Ob30 when compared with Ob15. Obesity did not affect collagen type III expression.

CONCLUSION:

This study showed that the time of exposure to obesity for 30 weeks induced by unsaturated high-fat diet caused a reduction in myocardial collagen type I expression in the obese rats. However, no effect was seen on myocardial collagen type III expression.

Obesity; High-fat diet; Collagen Type I; Collagen Type III; Myocardium


Introdução

A obesidade é uma doença metabólica crônica, caracterizada por um acúmulo excessivo de tecido adiposo em relação à massa magra. Atualmente, é uma epidemia global e um importante problema de saúde pública, que afeta tanto os países desenvolvidos quanto os em desenvolvimento11. Eckel RH, Barouch WW, Ershow AG. Report of the National Heart, Lung, and Blood Institute-National of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases Working Group on the pathophysiology of obesity-associated cardiovascular disease. Circulation. 2002;105(24):2923-8. , 22. Wong CY, O' Moore-Sullivan T, Leano R, Byrne N, Beller E, Marwick TH. Alterations of left ventricular myocardial characteristics associated with obesity. Circulation. 2004;110(19):3081-7.. Comportamentos associados a uma sociedade industrializada moderna, incluindo um estilo de vida sedentário, hábitos alimentares inadequados ou uma combinação de ambos, levaram a um aumento da prevalência da obesidade33. Stein CJ, Colditz GA. The epidemic of obesity. J Clin Endocrinol Metab. 2004;89(6):2522-5..

A obesidade também é considerada um fator de risco para muitas complicações médicas, entre elas as doenças cardiovasculares44. Malnick SD, Knobler H. The medical complications of obesity. QJM. 2006;99(9):565-79. , 55. Poirier P, Giles TD, Bray GA, Hong Y, Stern JS, Pi-Sunyer X, et al; American Heart Association; Obesity Committee of the Council on Nutrition, Physical Activity, and Metabolism. Obesity and cardiovascular disease: pathophysiology, evaluation, and effect of weight loss: an update of the 1997 American Heart Association Scientific Statement on Obesity and Heart Disease from the Obesity Committee of the Council on Nutrition, Physical Activity, and Metabolism. Circulation. 2006;113(6):898-918.. Alterações hemodinâmicas associadas a alterações hormonais alteram a expressão gênica do miocárdio, promovendo o remodelamento da matriz extracelular miocárdica66. Galinier M, Pathak A, Roncalli J, Massabuau P. [Obesity and cardiac failure]. Arch Mal Coeur Vaiss. 2005;98(1):39-45.. Estudos usando coelhos tornados obesos tanto através de uma dieta rica em gordura77. Carroll JF, Tyagi SC. Extracellular matrix remodelling in the heart of the homocysteinemic obese rabbit. Am J Hypertens. 2005;18(5 Pt 1):692-8. ou através de engenharia genética, ratos Zucker88. Toblli JE, Cao G, DeRosa G, Forcada P. Reduced cardiac expression of plasminogen activator inhibitor 1 and transforming growth factor b1 in obese Zucker rats by perindopril. Heart. 2005;91(1):80-6., relataram um aumento no colágeno miocárdico tipo I e III ao longo de 12 e 24 semanas, respectivamente. Em contraste, Carroll e cols.99. Carroll JF, Zenebe WJ, Strange TB. Cardiovascular function in a rat model of diet-induced obesity. Hypertension. 2006;48(1):65-72. não encontraram nenhuma mudança na fração de colágeno total em ratos obesos submetidos a uma dieta rica em gordura durante 12 semanas. Estudos anteriores realizados em nosso laboratório demonstraram que ratos Wistar tornados obesos por uma dieta de 15 semanas rica em gordura1010. Leopoldo AS, Sugizaki MM, Lima-Leopoldo AP, do Nascimento AF, Luvizotto Rde A, de Campos DH, et al. Cardiac remodeling in a rat model of diet-induced obesity. Can J Cardiol. 2010;26(8):423-9. e ratos Wistar- Kyoto tornados obesos por uma dieta de 20 semanas com alto teor de gordura e carboidratos1111. Oliveira SA Jr, Okoshi K, Lima-Leopoldo AP, Leopoldo AS, Campos DH, Martinez PF, et al. Nutritional and cardiovascular profiles of normotensive and hypertensive rats kept on a high fat diet. Arq Bras Cardiol. 2009;93(5):526-33. mostraram aumento de colágeno total miocárdico. Nesses estudos, no entanto, as frações de colágeno tipos I e II não foram avaliadas.

A pesquisa médica demonstrou que anormalidades hemodinâmicas, morfológicas e funcionais estão correlacionadas com a duração e a gravidade da obesidade1212. Alpert MA. Obesity cardiomyopathy: pathophysiology and evolution of the clinical syndrome. Am J Med Sci. 2001;321(4):225-36.

13. Scaglione R, Dichiara A, Indovina A, Lipari R, Ganguzza A, Parrinello G, et al. Left ventricular diastolic and systolic function in normotensive obese subjects: influence of degree and duration of obesity. Eur Heart J. 1992;13(6):738-42.
- 1414. Nascimento AF, Luvizotto RA, Leopoldo AS, Lima-Leopoldo AP, Seiva FR, Justulin LA Jr, et al. Long-term high-fat diet-induced obesity decreases the cardiac leptin receptor without apparent lipotoxicity. Life Sci. 2011;88(23-24):1031-8.. Por causa da escassez de estudos que avaliaram o efeito do tempo de exposição à obesidade induzida por dieta rica em gordura nas frações de colágeno tipo I e III miocárdico, o presente estudo foi planejado para testar a hipótese de que o tempo de exposição à obesidade promove um aumento progressivo da quantidade de colágeno tipo I e tipo III miocárdico.

Métodos

Animais e Protocolo Experimental

Depois de um período de 7 dias para aclimatação, ratos machos de 30 dias de idade da raça Wistar foram divididos aleatoriamente em dois grupos: controle (C) e obeso (Ob). O grupo C foi alimentado com uma ração padrão (RC Focus 1765, Agroceres®, Rio Claro, SP, Brasil), contendo 12,3% de quilocalorias de gordura, 57,9% de carboidratos e 29,8% de proteína, enquanto o grupo Ob foi alimentado com uma de quatro dietas alternadas, ricas em gordura (RC Focus 2413, 2414, 2415 e 2416, Agroceres ®, Rio Claro, SP, Brasil), contendo 49,2% de quilocalorias de gordura, 28,9% de carboidratos e 21,9 % de proteína. Cada dieta foi mudada diariamente, e os ratos foram mantidos em suas respectivas dietas por 15 (Ob15 e C15, n = 22) e 30 (C30 e Ob30, n = 25) semanas consecutivas. A dieta rica em gorduras foi caloricamente mais rica em comparação com a dieta padrão (3,65 kcal/g vs. 2,95 kcal/g) devido à composição mais elevada de gordura. A dieta rica em gorduras consistiu em ácidos graxos saturados e insaturados, que proporcionava 20% e 80% das calorias derivadas da gordura, respectivamente.

Os ratos foram alojados em gaiolas individuais em uma sala com ar limpo em ambiente controlado a 23 (± 3)ºC com ciclo de 12 horas de luz/escuridão e 60 (± 5)% de umidade relativa. Todos os experimentos e os procedimentos foram realizados de acordo com o Guia para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório, publicado pelo Conselho Nacional de Pesquisa (1996) e foram aprovados pelo Comitê de Ética da Faculdade de Medicina de Botucatu (UNESP, Botucatu, SP, Brasil).

Perfis nutricionais, metabólicos e endócrinos

Os perfis nutricionais e metabólicos incluíram o índice de adiposidade, peso corporal final (PCF) e tolerância à glicose; os perfis endócrinos incluíram as concentrações de leptina e insulina. Como a obesidade é definida como uma quantidade excessiva de gordura corporal em relação à massa magra1515. Nascimento TB, Baptista Rde F, Pereira PC, Campos DH, Leopoldo AS, Leopoldo AP, et al. Vascular alterations in high-fat diet-obese rats: role of endothelial L-arginine/NO pathway. Arq Bras Cardiol. 2011;97(1):40-5. foi utilizado um critério baseado no índice de adiposidade para determinar a obesidade, de acordo com dados de estudos anteriores99. Carroll JF, Zenebe WJ, Strange TB. Cardiovascular function in a rat model of diet-induced obesity. Hypertension. 2006;48(1):65-72. , 1616. Boustany-Kari CM, Gong M, Akers WS, Guo Z, Cassis LA. Enhanced vascular contractility and diminished coronary artery flow in rats made hypertensive from diet-induced obesity. Int J Obes (Lond). 2007;31(11):1652-9..

Após um jejum de 12 a 15 horas, os animais foram anestesiados (por via intraperitoneal com pentobarbital de sódio 50 mg/kg), decapitados, e toracotomizados; as depósitos de gordura de tecido adiposo foram dissecadas e pesadas. O índice de adiposidade foi calculado pela seguinte fórmula: índice de adiposidade = (gordura corporal [GC]/PCF) × 1001717. Taylor BA, Phillips SJ. Detection of obesity QTLs on mouse chromosomes 1 and 7 by selective DNA pooling. Genomics. 1996;34(3):389-98.. A gordura corporal foi calculada como a soma do peso das depósitos de gordura individuais, conforme indicado a seguir: GC = gordura epididimal + gordura retroperitoneal + gordura visceral.

Como a obesidade pode ser acompanhada por alterações metabólicas e endócrinas1818. Kopelman PG. Obesity as a medical problem. Nature. 2000;404(6778):635-43., todos os animais foram submetidos a testes de tolerância à glicose, leptinemia e hiperinsulinemia. Depois de 15 e 30 semanas de tratamento, a tolerância à glicose e a resistência à insulina foram avaliadas em todos os animais com um teste de tolerância à glicose (TTG). Após 4 a 6 horas de jejum, uma amostra de sangue foi tirada a partir da ponta da cauda do animal e coletada em um tubo heparinizado. A concentração da glicose no sangue (como a condição basal) de cada animal foi imediatamente determinada usando um glicosímetro portátil (Accuchek Advantage; Roche Diagnostics Co., Indianapolis, IN, EUA). Subsequentemente, 2 g/kg de glicose (Sigma-Aldrich®, St. Louis, MO, EUA) foi administrada por via intravenosa, e as concentrações de glicose no sangue foram medidas após 15, 30, 60, 90, e 120 minutos1919. Ouwens DM, Boer C, Fodor M, de Galan P, Heine RJ, Maassen JA, et al. Cardiac dysfunction induced by high-fat diet is associated with altered myocardial insulin signalling in rats. Diabetologia. 2005;48(6):1229-37.. A intolerância à glicose foi avaliada utilizando a área sob a curva (AUC) para a glicose.

Para análises hormonais, o sangue do tronco foi recolhido em tubos heparinizados e centrifugado a 3000 g por 15 minutos a 4ºC. As concentrações séricas de leptina e insulina foram determinadas por ensaio imunoenzimático (ELISA), utilizando kits disponíveis comercialmente (Linco Research Inc., St. Louis, MO, EUA).

Perfil cardiovascular

Como a obesidade pode estar associada à comorbidades cardiovasculares, o perfil cardiovascular dos animais também foi avaliado, usando a pressão arterial sistólica, morfologia do tecido cardíaco e a expressão da proteína do colágeno tipo I e III do ventrículo esquerdo.

Pressão arterial sistólica

Ao final da experiência, a pressão arterial sistólica foi avaliada usando o método não invasivo de manguito de cauda, com um eletro-esfigmomanômetro Narco BioSystems® (International Biomédica, Austin, TX, EUA) 2020. Pfeffer JM, Pfeffer MA, Frohlich ED. Validity of an indirect tail-cuff method for determining systolic arterial pressure in unanesthetized normotensive and spontaneously hypertensive rats. J Lab Clin Med. 1971;78(6):957-62.. A média de duas leituras foi registrada para cada medição.

Estudos morfológicos

O coração foi removido e dissecado no momento da eutanásia. Os pesos do ventrículo esquerdo, bem como suas respectivas razões com a tíbia foram determinados como índice de remodelamento cardíaco.

Expressão da proteína do colágeno miocárdico tipo I e III

O tecido ventricular esquerdo foi analisado por Western Blot77. Carroll JF, Tyagi SC. Extracellular matrix remodelling in the heart of the homocysteinemic obese rabbit. Am J Hypertens. 2005;18(5 Pt 1):692-8. para quantificar a expressão da proteína do colágeno tipo I e III. Resumidamente, os ventrículos isolados dos ratos controle (C15 e C30, n = 6 em cada grupo) e obesos (Ob15 e Ob30, n = 6 em cada grupo) foram congelados com nitrogênio líquido e homogeneizados em um buffer contendo 10 mM Tris (pH 7,4), 100 mM de NaCl, 1 mM de EDTA , 1 mM de EGTA, 1% de Triton X -100, glicerol a 10%, dodecilsulfato de sódio (SDS) a 0,1% e 0,5% de desoxicolato. O homogeneizado foi centrifugado a 4ºC por 20 minutos a 12000 rpm. O sobrenadante foi recolhido e o conteúdo total de proteína foi determinado pelo método de Bradford (Bradford, 1976). As amostras foram submetidas a eletroforese em gel de poliacrilamida-SDS (SDS-PAGE) em géis de poliacrilamida (6% ou 10%, dependendo do peso molecular de proteína). Após a eletroforese, as proteínas foram eletro-transferidas para a membrana de nitrocelulose (BioRad Biosciences; NJ, USC ). Os pesos das amostras (50 ug) e as transferências foram monitorados em relação à igualdade e eficiência, respectivamente, com a utilização de 0,5% de corante de Ponceau S na membrana de blot. A membrana de blot foi então bloqueada (usando 5% de leite em pó desnatado, 10 mmol/L Tris-HCl [pH 7,6], 150 mmol/L de NaCl, e 0,1% de Tween 20) por 2 horas à temperatura ambiente e incubada durante a noite com anticorpos específicos a 4ºC. A ligação do anticorpo primário foi detectado com a utilização de anticorpos secundários conjugados com peroxidase (anti-coelho ou anti-camundongo, dependendo da proteína a uma diluição de 1:10000 e incubados por 1,5 horas à temperatura ambiente), desenvolvidos por quimiluminescência aumentada (Amersham Biosciences, NJ, EUA) e detectados por autorradiografia. A análise de quantificação dos blots foi realizada com a utilização do software Scion Image (Scion, com base em imagem NIH). Anticorpos monoclonais de camundongos para colágeno tipo I e III (1:10000) e anticorpos monoclonais de camundongos para β-actina (1:1000) foram obtidos de Abcam (Reino Unido, Cambridge) e Santa Cruz Biotechnology (CA, EUA), respectivamente. Bandas alvo foram normalizadas para a expressão da β-actina cardíaca.

A análise estatística

Todos os resultados foram apresentados como média ± desvio padrão e os grupos foram avaliados através da análise de variância (ANOVA) de dois fatores para amostras independentes. Quando encontradas diferenças significativas (p < 0,05), foi realizado o teste de Bonferroni post hoc para comparações múltiplas2121. Bayley BJ. Tables of the Bonferroni "t" statistic. J Am Stat Assoc. 1977;72:469-78.. O nível de significância foi de 5% (α = 0,05).

Resultados

A Figura 1 mostra as características gerais dos animais nos grupos C15, C30, Ob15 e Ob30. A dieta de alto teor de gordura causou um aumento no PCF e no índice de adiposidade em animais obesos em comparação com os respectivos controles em todos os tempos avaliados. A duração da exposição à obesidade não resultou em uma diferença significativa no PCF e índice de adiposidade entre os grupos C15 e C30 e entre os grupos Ob15 e Ob30. Não houve diferença na pressão arterial sistólica entre os grupos C e Ob nos dois períodos de estudo, e isso também não se alterou com o tempo de exposição à obesidade. A AUC para a glicose foi maior nos grupos Ob em comparação com os controles; o tempo de exposição não afetou os níveis de glicose. A obesidade promoveu um aumento nos níveis de insulina e leptina nos grupos Ob em relação aos respectivos controles. Os níveis de insulina não se alteraram com o tempo de exposição à obesidade; o nível de leptina foi maior no grupo Ob30 em comparação com os grupos Ob15.

Figura 1
Peso corporal final (A), índice de adiposidade (B), leptina (C), insulina (D), área sob a curva (AUC) do teste de tolerância à glicose intraperitoneal (E), pressão arterial sistólica (PAS) (F) em ratos controle (barras brancas) e obesos (barras pretas) após 15 e 30 semanas de tratamento. Os dados são apresentados em média ± DP, teste de Bonferroni post hoc e ANOVA de 2 fatores. *p < 0,05 vs. grupo controle; # p < 0,05 Ob15 vs Ob30.

Como mostrado na Figura 2, a presença de obesidade aumentou o peso do ventrículo esquerdo, assim como a razão VE/comprimento da tíbia no grupo Ob15, em comparação com o grupo C15. No entanto, a razão VE/comprimento da tíbia foi semelhante nos grupos Ob30 e C30, sugerindo que a exposição à obesidade não têm qualquer efeito sobre esta variável.

Figura 2
Dimensões do ventrículo esquerdo. Peso do ventrículo esquerdo (VE) (A), e razão peso do ventrículo esquerdo/tíbia (B) nos ratos controle (barras brancas) e obesos (barras pretas) após 15 e 30 semanas de tratamento. Os dados são apresentados em média ± DP, teste de Bonferroni post hoc e ANOVA de 2 fatores. *p < 0,05 vs. grupo de controle.

Não houve diferença na expressão do colágeno miocárdico tipo I entre os grupos Ob15 e C15 (Figura 3); no entanto, a expressão da proteína foi menor no grupo Ob30 comparada com o grupo C30. O tempo de exposição a obesidade também resultou em uma redução da expressão do colágeno tipo I no grupo Ob30 em comparação com o grupo Ob15. A obesidade não alterou a expressão do colágeno tipo III, e o tempo de exposição à obesidade não influenciou a expressão desse colágeno.

Figura 3
Análise Western blot do colágeno tipo I e III no coração de ratos controle (barras brancas) e obesos (barras pretas) após 15 e 30 semanas de tratamento. Blots foram escaneados. Apresentação histográfica das razões colágeno I/β-actina (A) e colágeno III/β-actina. (B) Dados são apresentados em médias ± DP de seis animais diferentes por grupo; ANOVA de 2 fatores e teste de Bonferroni post hoc. *p < 0,05 vs. Grupo controle; # p < 0,05 Ob15 vs Ob30

Discussão

O principal achado desse estudo foi que o tempo de exposição à obesidade induzida por uma dieta rica em gordura insaturada afetou a expressão do colágeno tipo I no miocárdio, mas não teve efeito sobre o colágeno miocárdico tipo III. A obesidade induzida experimentalmente pela dieta é a que mais se assemelha à obesidade encontrada na população humana, e tem sido frequentemente utilizada para reproduzir as possíveis alterações morfológicas, moleculares, bioquímicas e funcionais em diferentes órgãos do corpo humano99. Carroll JF, Zenebe WJ, Strange TB. Cardiovascular function in a rat model of diet-induced obesity. Hypertension. 2006;48(1):65-72. , 1616. Boustany-Kari CM, Gong M, Akers WS, Guo Z, Cassis LA. Enhanced vascular contractility and diminished coronary artery flow in rats made hypertensive from diet-induced obesity. Int J Obes (Lond). 2007;31(11):1652-9. , 2222. Ghibaudi L, Cook J, Farley C, van Heek M, Hwa JJ. Fat intake affects adiposity, comorbidity factors, and energy metabolism of sprague-dawley rats. Obes Res. 2002;10(9):956-63..

A dieta de alto teor calórico usada nessa experiência continha uma quantidade suficiente de calorias e sua duração foi suficiente para promover a obesidade em ratos; isso provavelmente ocorreu devido ao alto teor de gorduras insaturadas da dieta, que contêm uma densidade energética mais elevada e uma maior capacidade de armazenagem no corpo.

Esse estudo mostrou que o peso corporal final e o índice de adiposidade de animais obesos estavam aumentados em comparação com os respectivos controles em todos os momentos avaliados, e esses dados são consistentes com a literatura2222. Ghibaudi L, Cook J, Farley C, van Heek M, Hwa JJ. Fat intake affects adiposity, comorbidity factors, and energy metabolism of sprague-dawley rats. Obes Res. 2002;10(9):956-63.. No entanto, o tempo de exposição à dieta não alterou essas duas variáveis, que foram semelhantes nos dois períodos de tempo estudados - 15 e 30 semanas.

A carga de glicose nos grupos obesos resultou em intolerância à glicose durante os dois períodos de tratamento, 15 e 30 semanas. Outro aspecto importante é que o tempo de exposição à obesidade não influenciou o perfil da glicemia entre os animais obesos, pois a intolerância à glicose vista nas primeiras 15 semanas manteve-se estável até a 30ª semana do protocolo experimental. A diminuição da tolerância à glicose, uma fase intermediária entre a homeostase normal da glicose e diabetes mellitus2323. Pereira LO, de Francischi RP, Lancha Jr AH. Obesidade: hábitos nutricionais, sedentarismo e resistência à insulina. Arq Bras Endocrinol Metab. 2003;47(2):111-27. tipo 2 pode estar relacionada com o desenvolvimento de resistência à insulina nos animais obesos. Em apoio a essa hipótese, os nossos dados mostram que a obesidade levou à hiperinsulinemia em ambas as avaliações. Os resultados desse estudo estão de acordo com os autores que observaram que a obesidade induzida por uma dieta rica em gordura insaturada promove a intolerância à glicose, hiperinsulinemia e resistência à insulina em um curto período de tempo2424. Woods SC, Seeley RJ, Rushing PA, D'Alessio DA, Tso P. A controlled high-fat diet induces an obese syndrome in rats. J Nutr. 2003;133(4):1081-7.

25. Huang BW, Chiang MT, Yao HT, Chiang W. The effect of high-fat and high-fructose diets on glucose tolerance and plasma lipid and leptin levels in rats. Diabetes Obes Metab. 2004;6(2):120-6.

26. Li L, Yang G, Li Q, Tang Y, Li K. High-fat- and Lipid-induced insulin resistance in rats: the comparison of glucose metabolism, plasm resistin and adiponectin levels. Ann Nutr Metab. 2006;50(6):499-505.
- 2727. Winzell MS, Ahrén B. The high-fat diet-fed mouse: a model for studying mechanisms and treatment of impaired glucose tolerance and type 2 diabetes. Diabetes. 2004;53 Suppl 3:S215-9. e que esses efeitos são prolongados2828. Nivoit P, Morens C, Van Assche FA, Jansen E, Poston L, Remacle C, et al. Established diet-induced obesity in female rats leads to offspring hyperphagia, adiposity and insulin resistance. Diabetologia. 2009;52(6):1133-42..

Um aumento das concentrações séricas de leptina após 15 e 30 semanas foi observado em animais obesos em comparação com os respectivos controles. O tempo de exposição à obesidade influenciou o nível desse hormônio, com aumentos observados a partir de 15 semanas. As concentrações de leptina estão correlacionadas com a gordura corporal, influenciando tanto a lipogênese quanto a lipólise2929. Ainslie DA, Proietto J, Fam BC, Thorburn AW. Short-term, high-fat diets lower circulating leptin concentrations in rats. Am J Clin Nutr. 2000;71(2):438-42.. Nesse estudo, embora o índice de adiposidade permanecesse o mesmo nos grupos Ob15 e Ob30, as concentrações de leptina foram mais elevadas no grupo Ob30 comparado com o Ob15. Esse fato provavelmente ocorreu devido ao surgimento da resistência à ação desse hormônio após a 30ª semana. Outros estudos têm mostrado que longos períodos de obesidade promovem a resistência à leptina, o que consequentemente conduz ao aumento desse hormônio1414. Nascimento AF, Luvizotto RA, Leopoldo AS, Lima-Leopoldo AP, Seiva FR, Justulin LA Jr, et al. Long-term high-fat diet-induced obesity decreases the cardiac leptin receptor without apparent lipotoxicity. Life Sci. 2011;88(23-24):1031-8. , 2424. Woods SC, Seeley RJ, Rushing PA, D'Alessio DA, Tso P. A controlled high-fat diet induces an obese syndrome in rats. J Nutr. 2003;133(4):1081-7. , 3030. Ren J, Zhu BH, Relling DP, Esberg LB, Ceylan-Isik AF. High-fat diet-induced obesity leads to resistance to leptin-induced cardiomyocyte contractile response. Obesity (Silver Spring). 2008;16(11):2417-23..

Embora o aumento no tecido adiposo tenha levado a alterações metabólicas e hormonais, a obesidade não resultou em aumento na pressão arterial após 15 e 30 semanas, que se manteve estável durante os dois períodos de estudo. Os mecanismos responsáveis pela alteração da pressão arterial incluem a hiperatividade do sistema nervoso simpático3131. Pausova Z. From big fat cells to high blood pressure: a pathway to obesity-associated hypertension. Curr Opin Nephrol Hypertens. 2006;15(2):173-8., aumento da atividade do sistema renina-angiotensina-aldosterona (RAAS)1616. Boustany-Kari CM, Gong M, Akers WS, Guo Z, Cassis LA. Enhanced vascular contractility and diminished coronary artery flow in rats made hypertensive from diet-induced obesity. Int J Obes (Lond). 2007;31(11):1652-9. , 3232. Boustany CM, Bharadwaj K, Daugherty A, Brown DR, Randall DC, Cassis LA. Activation of the systemic and adipose renin-angiotensin system in rats with diet-induced obesity and hypertension. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2004;287(4):R943-9. , 3333. Smith AD, Brands MW, Wang MH, Dorrance AM. Obesity-induced hypertension develops in young rats independently of the renin-angiotensin-aldosterone system. Exp Biol Med. 2006;231(3):282-7. e estresse oxidativo3131. Pausova Z. From big fat cells to high blood pressure: a pathway to obesity-associated hypertension. Curr Opin Nephrol Hypertens. 2006;15(2):173-8., que pode resultar em vasoconstrição periférica e aumento da reabsorção renal de sódio. A ausência de efeito sobre a pressão arterial sugere que a obesidade não altera os fatores envolvidos no controle da pressão arterial. Esses resultados estão de acordo com alguns autores que não observaram alterações na pressão arterial em animais obesos99. Carroll JF, Zenebe WJ, Strange TB. Cardiovascular function in a rat model of diet-induced obesity. Hypertension. 2006;48(1):65-72.; mas diferem dos estudos que mostraram níveis elevados da mesma3232. Boustany CM, Bharadwaj K, Daugherty A, Brown DR, Randall DC, Cassis LA. Activation of the systemic and adipose renin-angiotensin system in rats with diet-induced obesity and hypertension. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2004;287(4):R943-9.

33. Smith AD, Brands MW, Wang MH, Dorrance AM. Obesity-induced hypertension develops in young rats independently of the renin-angiotensin-aldosterone system. Exp Biol Med. 2006;231(3):282-7.
- 3434. Dobrian AD, Davies MJ, Prewitt RL, Lauterio TJ. Development of hypertension in a rat model of diet-induced obesity. Hypertension. 2000;35(4):1009-15.. No entanto, apesar de a obesidade não ter alterado a pressão arterial, houve uma ligeira remodelação do ventrículo esquerdo, provavelmente devido a um aumento dos fatores neuro-hormonais mencionados acima.

O achado mais importante desse estudo foi que o tempo de exposição à obesidade provocou uma redução na expressão do colágeno miocárdico tipo I no grupo Ob30 comparado com o grupo Ob15 e, em contraste, não alterou a expressão do colágeno miocárdio tipo III. Não encontramos estudos que tenham investigado a associação entre a duração da obesidade e a expressão do colágeno miocárdico tipo I e III. O(s) mecanismo(s) responsável(eis) pela diminuição da expressão do colágeno tipo I permanecem obscuros. Uma possível explicação para essa redução pode ser a diminuição da síntese e/ou um aumento da degradação do colágeno. O tecido adiposo secreta várias substâncias que estão envolvidas na regulação do colágeno miocárdico, incluindo o hormônio leptina, que é produzido principalmente nos adipócitos e também é sintetizado por vários tecidos, incluindo o coração3535. Schram K, De Girolamo S, Madani S, Munoz D, Thong F, Sweeney G. Leptin regulates MMP-2, TIMP-1 and collagen synthesis via p38 MAPK in HL-1 murine cardiomyocytes. Cell Mol Biol Lett. 2010;15(4):551-63.. Os efeitos da leptina no coração não foram completamente elucidados, mas acredita-se que influenciam a hipertrofia de cardiomiócitos e a regulação da produção de vários componentes da matriz extracelular do miocárdio que agem sobre os fibroblastos cardíacos3535. Schram K, De Girolamo S, Madani S, Munoz D, Thong F, Sweeney G. Leptin regulates MMP-2, TIMP-1 and collagen synthesis via p38 MAPK in HL-1 murine cardiomyocytes. Cell Mol Biol Lett. 2010;15(4):551-63.. Embora haja controvérsia sobre a associação entre a leptina e o colágeno miocárdico tipo I tais como o aumento da expressão de procolágeno3535. Schram K, De Girolamo S, Madani S, Munoz D, Thong F, Sweeney G. Leptin regulates MMP-2, TIMP-1 and collagen synthesis via p38 MAPK in HL-1 murine cardiomyocytes. Cell Mol Biol Lett. 2010;15(4):551-63.

36. Schram K, Wong MM, Palanivel R, No EK, Dixon IM, Sweeney G. Increased expression and cell surface localization of MT1-MMP plays a role in stimulation of MMP-2 activity by leptin in neonatal rat cardiac myofibroblasts. J Mol Cell Cardiol. 2008;44(5):874-81.
- 3737. Madani S, De Girolamo S, Muñoz DM, Li RK, Sweeney G. Direct effects of leptin on size and extracellular matrix components of human pediatric ventricular myocytes. Cardiovasc Res. 2006;69(3):716-25. e a diminuição da síntese3838. Schram K, Ganguly R, No EK, Fang X, Thong FS, Sweeney G. Regulation of MT1-MMP and MMP-2 by leptin in cardiac fibroblasts involves Rho/ROCK-dependent actin cytoskeletal reorganization and leads to enhanced cell migration. Endocrinology. 2011;152(5):2037-47., há um consenso entre os autores de que a leptina aumenta a atividade das metaloproteinases (MMP) 23535. Schram K, De Girolamo S, Madani S, Munoz D, Thong F, Sweeney G. Leptin regulates MMP-2, TIMP-1 and collagen synthesis via p38 MAPK in HL-1 murine cardiomyocytes. Cell Mol Biol Lett. 2010;15(4):551-63.

36. Schram K, Wong MM, Palanivel R, No EK, Dixon IM, Sweeney G. Increased expression and cell surface localization of MT1-MMP plays a role in stimulation of MMP-2 activity by leptin in neonatal rat cardiac myofibroblasts. J Mol Cell Cardiol. 2008;44(5):874-81.

37. Madani S, De Girolamo S, Muñoz DM, Li RK, Sweeney G. Direct effects of leptin on size and extracellular matrix components of human pediatric ventricular myocytes. Cardiovasc Res. 2006;69(3):716-25.
- 3838. Schram K, Ganguly R, No EK, Fang X, Thong FS, Sweeney G. Regulation of MT1-MMP and MMP-2 by leptin in cardiac fibroblasts involves Rho/ROCK-dependent actin cytoskeletal reorganization and leads to enhanced cell migration. Endocrinology. 2011;152(5):2037-47. e a expressão do mRNA do MMP-93939. Tao M, Yu P, Nguyen BT, Mizrahi B, Savion N, Kolodgie FD, et al. Locally applied leptin induces regional aortic wall degeneration preceding aneurysm formation in apolipoprotein E-deficient mice. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2013;33(2):311-20. , 4040. Schroeter MR, Stein S, Heida NM, Leifheit-Nestler M, Cheng IF, Gogiraju R, et al. Leptin promotes the mobilization of vascular progenitor cells and neovascularization by NOX2-mediated activation of MMP9. Cardiovasc Res. 2012;93(1):170-80., participantes da degradação do colágeno do tipo I. Portanto, é possível que o aumento da atividade tanto de MMP -2 e MMP-9 seja responsável pela redução do colágeno tipo I no miocárdio. Como referido acima, o colágeno miocárdico tipo III não se alterou na obesidade. Nenhuma informação foi encontrada na literatura como uma possível explicação para esse achado.

É importante mencionar que o nosso achado pode ter relevância clínica, uma vez que demonstra que a obesidade de longa duração, comum em pacientes, não acompanhada de hipertensão arterial, pode causar uma diminuição na complacência ventricular devido à redução do colágeno tipo I. Esse fenômeno pode resultar em uma melhor adaptação do coração à obesidade, devido ao fato dessa patologia estar associada ao aumento do volume de sangue.

Como conclusão, o presente estudo mostra que o tempo de exposição à obesidade induzida por uma dieta rica em gordura insaturada provoca uma redução na expressão do colágeno miocárdico tipo I após 30 semanas, mas não se verificaram alterações no colágeno miocárdico tipo III. Estudos futuros são necessários para determinar o mecanismo responsável pela diminuição do colágeno miocárdico tipo I e a ausência de efeito sobre o colágeno tipo III.

Fontes de Financiamento

FAPESP - processo nº 07/53267-3 e 08/50172-4.

Contribuição dos autores

Concepção e desenho da pesquisa: da Silva DCT, Padovani CR, Cicogna AC; Obtenção de dados: da Silva DCT, Lima-Leopoldo AP, Leopoldo AS, de Campos DHS; Análise e interpretação dos dados: da Silva DCT, Lima-Leopoldo AP, Leopoldo AS, de Campos DHS, Nascimento AF, Oliveira Junior SA, Padovani CR, Cicogna AC; Análise estatística: da Silva DCT, Padovani CR; Obtenção de financiamento: Cicogna AC; Redação do manuscrito: da Silva DCT; Revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo intelectual: da Silva DCT, Lima-Leopoldo AP, Nascimento AF, Oliveira Junior SA, Cicogna AC.

Somos gratos a José C. Georgette, Mário B. Bruno, Sandra A. Fabio, Elenize J. Pereira, Sueli A. Clara, Vitor M. Souza, Camila RC Camacho e Corina J. Correa por seu auxílio técnico. Esse manuscrito foi revisado e editado por nativos da língua inglesa com experiência biomédica no BioMed Proofreading (Cleveland, Ohio, EUA).

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  • Potencial Conflito de Interesses
    Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.
  • Fontes de Financiamento
    O presente estudo foi financiado pela FAPESP.
  • Vinculação Acadêmica
    Não há vinculação deste estudo com dissertações e teses de pós-graduação.

Datas de Publicação

  • Publicação nesta coleção
    09 Nov 2013
  • Data do Fascículo
    Mar 2014

Histórico

  • Recebido
    02 Abr 2013
  • Revisado
    21 Ago 2013
  • Aceito
    22 Ago 2013
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