Increased ROS production and DNA damage in monocytes are biomarkers of aging and atherosclerosis

BACKGROUND: New evidence demonstrates that aging and dyslipidemia are closely associated with oxidative stress, DNA damage and apoptosis in some cells and extravascular tissues. However, in monocytes, which are naturally involved in progression and/or resolution of plaque in atherosclerosis, this concurrence has not yet been fully investigated. In this study, we evaluated the influence of aging and hypercholesterolemia on serum pro-inflammatory cytokines, oxidative stress, DNA damage and apoptosis in monocytes from apolipoprotein E-deficient (apoE-/-) mice compared with age-matched wild-type C57BL/6 (WT) mice. Experiments were performed in young (2-months) and in old (18-months) male wild-type (WT) and apoE-/- mice. RESULTS: Besides the expected differences in serum lipid profile and plaque formation, we observed that atherosclerotic mice exhibited a significant increase in monocytosis and in serum levels of pro-inflammatory cytokines compared to WT mice. Moreover, it was observed that the overproduction of ROS, led to an increased DNA fragmentation and, consequently, apoptosis in monocytes from normocholesterolemic old mice, which was aggravated in age-matched atherosclerotic mice. CONCLUSIONS: In this study, we demonstrate that a pro-inflammatory systemic status is associated with an impairment of functionality of monocytes during aging and that these parameters are fundamental extra-arterial contributors to the aggravation of atherosclerosis. The present data open new avenues for the development of future strategies with the purpose of treating atherosclerosis.

Manipulaçäo da expressäo gênica para o entendimento e tratamento de doenças cardiovasculares / Manipulation of gene expression for the under-standing and treatment of cardiovascular diseases

O recente anúncio do sucesso do projeto Genoma Humano constitui-se num grande estímulo para os estudos que visam utilizar a transferência de genes com fins terapêuticos clínicos. Devido ao crescente acúmulo de conhecimento sobre técnicas de biologia molecular e de como manipular a expressäo dos genes, os pesquisadores também desenvolveram estratégias para a transferência de genes, com as quais esperamos que num futuro próximo possamos corrigir, prevenir e tratar as doenças do ser humano. Os sistemas de transferência de genes baseiam-se no uso de diferentes vetores virais transformados em replicantes-deficientes (tais como o adenovírus, o vírus adeno-associado, o retrovírus e o vírus herpes simples) e vetores näo-virais (tais como oligonucleotídeos antisense, DNA de plasmídio e lipossomos), os quais vêm sendo estudados durante os últimos dez anos em fisiologia e testados na clínica. Atualmente também estäo disponíveis muitos animais transgênicos, os quais um gene específico foi adicionado (ratos e camundongos) ou retirado (camundongos knock-out). Esses animais podem ser usados como modelos de estudo para as diferentes fisiopatologias do ser humano, tais como: insuficiência cardíaca, hipertensäo arterial e aterosclerose. Além disso, a estratégia de transferência de genes através de vetores adenovirais pode ser associada com a tecnologia de animais transgênicos para estudar a eficácia da terapia gênica no tratamento de diversas doenças genéticas.

Avaliação da via eferente vagal em ratos nas fases aguda e crônica do infarto do miocárdio / Evaluation of the Efferent Vagal Limb in Acutely and Chronically Infarcted Rats

PURPOSE--To investigate the sensitivity of the muscarinic receptors to acetylcholine (Ach) and to vagal stimulation in rats during the acute and the chronic phases of myocardial infarction (MI). METHODS--Male albino rats were submitted to ligature of the descending anterior branches of the left coronary artery to produce MI. Control rats (Con) were submitted to a sham surgery. The animals were studied 1-3 days (acute phase) or 30 days (chronic phase) after surgery. Under anesthesia (ketamine+xylazine) the right vagus nerve was isolated at the neck and stimulated with suprathreshold pulses (2ms, 1-64Hz). Atrial and ventricular rates were measured in the ECG recording. Dose-response curve to Ach (5-80 micrograms) was studied in the isolated hearts perfused according to the Langendorftechnique. Atrial and ventricular rates were evaluated through the surface electrogram recording. The left ventricular pressure was measured with an intraventricular balloon. RESULTS--Basal heart rate in the anesthetized animals was similar in Con and MI rats. The vagal stimulation produced a frequency dependent reduction of the heart rate. This reduction was less intense in the MI groups to stimulation rates of 32 and 64Hz. It was not observed any difference in the sensitivity of sinus and AV nodes to exogenous Ach in infarcted hearts. The reduction of the systolic pressure obtained after Ach administration to the hearts paced artificially (3.3Hz) was similar in MI and Con hearts. CONCLUSION--MI hearts were less sensitive to vagal stimulation than Con hearts. Since the in vitro effects of Ach remained unchanged after infarction, these results suggest an impairment of the cardiac neuroeffector vagal synapse. This may contribute to a less efficient control of the heart rate by the parasympathetic pathway in infarcted individuals.

Objetivo − Determinar a sensibilidade dos receptores muscarínicos à acetilcolina (Ach) e ao estímulo vagal em ratos nas fases aguda e crônica do infarto do miocárdio (IM). Métodos −Ratos albinos machos submetidos à ligadura dos ramos descendentes anteriores da artéria coronária esquerda para produção do IM. Os ratos controles (Con) foram submetidos a cirurgia fictícia. Grupos de animais foram estudados 1-3 (fase aguda) ou 30 dias (fase crônica) após a cirurgia. Sob anestesia (ketamina + xilazina), o nervo vago direito era isolado na altura do pescoço e estimulado com pulsos supralimiares (2ms) nas freqüências de 1 a 64Hz. A redução das freqüências atrial e ventricular foi analisada pelo registro contínuo do ECG. A sensibilidade dos marcapassos sinusal e AV à Ach (5-80µg) foi estudada em corações isolados, perfundidos pela técnica de Langendorf, registrando-se o eletrograma de superfície e a pressão ventricular desenvolvida em sístoles isovolúmicas. Resultados − A freqüência cardíaca (FC) basal sob anestesia foi similar nos animais Con e IM. A estimulação vagal produziu redução progressiva da freqüência sinusal em todos os grupos. Nos animais com IM, entretanto, a redução de FC foi significantemente menor (p<0,05) na estimulação de 32 e 64Hz. Não se detectou nenhuma diferença na sensibilidade dos nódulos cardíacos ao efeito da Ach in vitro. Além disso, a redução da pressão desenvolvida pelo ventrículo esquerdo, sob efeito de Ach nos corações estimulados artificialmente (3,3Hz), foi similar nos corações Con e IM. Conclusão − Os corações com IM foram sensíveis à descarga vagal. Uma vez que não se detectou alteração ao nível dos receptores muscaríneos pós-juncionais, estes dados sugerem existir alteração da sinapse neuro-efetora vagal cardíaca. Isso poderia contribuir para reduzir a participação do controle vagal sobre a FC após o infarto

Avaliação do reflexo Bezold-Jarisch no infarto experimental do miocárdio / Evaluation of the Bezold-Jarisch Reflex in Experimental Myocardial Infarction

PURPOSE--To evaluate the cardiogenic depressor Bezold-Jarisch reflex in rats with chronic myocardial infarction. METHODS--Adult Wistar rats were submitted to ligation of the anterior descending coronary artery of the left ventricle (group INF, n = 15) and compared with rats submitted to sham-operation (group Sham, n = 15). Thirty days after the surgery, without influence of anesthetics, the basal mean arterial pressure (MAP) and heart rate (HR) were measured. Immediately after, the Bezold-Jarisch reflex was evaluated measuring the falls in diastolic arterial pressure (DAP) and the simultaneous bradycardia induced by injections of 5-hydroxytryptamine (5-HT, 4 to 32 micrograms/kg, i.v.). RESULTS--The INF group showed significantly lower basal MAP and HR values (103 +/- 3 mmHg and 328 +/- 6 bpm) when compared to the Sham group (110 +/- 2 mmHg and 348 +/- 7 bpm). The Bezold-Jarisch reflex was significantly attenuated in the INF group (falls of DAP from 2 +/- 2 to 31 +/- 3 mmHg and HR from 8 +/- 5 to 204 +/- 15 bpm), when compared to the Sham group (falls of DAP from 10 +/- 3 to 41 +/- 3 mmHg and HR from 58 +/- 12 to 276 +/- 16 bpm). The morphological analysis showed a myocardial infarction mainly located at the anterolateral portion of the left ventricle with a maximal extension of 35 of the left ventricle circumference. The INF group showed right ventricular and left atrial hypertrophy when compared to the Sham group. CONCLUSION--The experimental chronic myocardial infarction in rats is followed by significant attenuation of the Bezold-Jarisch reflex, probably as result of a heart failure and, consequently, of functional alterations in the chemosensitive receptors of cardiac unmyelinated vagal afferents.

Modelos experimentais do emprego de antagonistas do cálcio na hipertensäo arterial / Experimental models of the use of calcium antagonists in arterial hypertension

Foi estudada a açäo de antagonistas do cálcio (nifedipina e verapamil) sobre a pressäo arterial e a freqüência cardíaca em ratos acordados, em 3 condiçöes: (a) normotensäo, (b) hipertensäo renovascular, modelo Goldblastt 1 rim e 1 "clip" e (c) hipertensäo neurogênica, por desnervaçäo dos barorreceptores sinu-aórticos. Os animais normotensos mostraram-se relativamente refratários à açäo da nifedipina e do verapamil. Nos dois modelos de hipertensäo arterial, as drogas mostraram-se como potentes anti-hipertensivos. Nos animais normotensos e na hipertensäo renovascular, este efeito foi acompanhado de taquicardia. Na hipertensäo neurogênica, a taquicardia pré-existente foi diminuída pelo verapamil, mas näo pela nifedipina. Os resultados obtidos indicam que o efeito vasodilatador destes antagonistas do cálcio é acompanhado de resposta cronotrópica dependente do estado funcional dos barorreceptores e do marca-passo cardíaco