Cenário Disfuncional dos Principais Componentes Responsáveis pelo Equilíbrio do Trânsito de Cálcio Miocárdico na Insuficiência Cardíaca Induzida por Estenose Aórtica / The Dysfunctional Scenario of the Major Components Responsible for Myocardial Calcium Balance in Heart Failure Induced by Aortic Stenosis

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

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

Bloqueio de Receptores AT1 Melhora o Desempenho Funcional Miocárdico na Obesidade / AT1Receptor Blockade Improves Myocardial Functional Performance in Obesity

Resumo Fundamento A obesidade tem sido associada com ativação crônica do sistema renina-angiotensina-aldosterona e importantes alterações no desempenho cardíaco. Objetivo Avaliar a influência do bloqueio de receptores de angiotensina-II do tipo 1 (AT1) sobre a morfologia e desempenho cardíaco de ratos obesos por dieta Métodos Ratos Wistar (n=48) foram submetidos a dieta controle (2,9 kcal/g) ou hiperlipídica (3,6 kcal/g) durante 20 semanas. Após a 16ª semana, foram distribuídos em quatro grupos: Controle (CO), Obeso (OB), Controle Losartan (CL) e Obeso Losartan (OL). CL e OL receberam losartan (30 mg/kg/dia) na água durante quatro semanas. Posteriormente, foram analisadas composição corporal, pressão arterial sistólica (PAS) e ecocardiograma. A função de músculos papilares foi avaliada em situação basal com concentração de cálcio ([Ca2+]o) de 2,50 mM e após manobras inotrópicas: potencial pós-pausa (PPP), elevação da [Ca2+]o e durante estimulação beta-adrenérgica com isoproterenol. A análise dos resultados foi feita por meio de Two-Way ANOVA e teste de comparações apropriado. O nível de significância considerado foi de 5%. Resultados Embora a alteração da PAS não tenha se mantido ao final do experimento, a obesidade se associou com hipertrofia cardíaca e maior velocidade de encurtamento da parede posterior do ventrículo esquerdo.No estudo de músculos papilares em condição basal, CL mostrou menor velocidade máxima de variação negativa da tensão desenvolvida (-dT/dt) do que CO. O PPP de 60s promoveu menor -dT/dt e pico de tensão desenvolvida (TD) em OB e CL, comparados ao CO, e maior variação relativa de TD e velocidade máxima de variação positiva (+dT/dt) no OL em relação a CL e OB. Sob 1,5, 2,0 e 2,5mM de [Ca2+]o, o grupo OL exibiu maior -dT/dt do que CL. Conclusão Losartan melhora a função miocárdica de ratos com obesidade induzida por dieta. (Arq Bras Cardiol. 2020; 115(1):17-28)

Abstract Background Obesity has been associated with chronic activation of the renin-angiotensin-aldosterone system and with significant changes in cardiac performance. Objective To assess the impact of a blockade of angiotensin-II receptor type 1 (AT1receptor) on morphology and on myocardial functional performance in rats with high-fat diet- induced obesity. Methods Wistar rats (n=48) were submitted to control (2.9 kcal/g) or high-fat (3.6 kcal/g) diet for 20 weeks. After the 16thweek they were divided into four groups: Control (CO), Obese (OB), Control Losartan (CL) and Obese Losartan (OL). CL and OL received losartan (30 mg/kg/day) in drinking water for four weeks. Subsequently, body composition, systolic blood pressure (SBP) and echocardiographic variables were analyzed. Papillary muscle function was assessed at baseline with 2.50 mM calcium concentration ([Ca2+]o) and after inotropic maneuvers: post-pause potentiation (PPP), [Ca2+]oelevation, and during beta-adrenergic stimulation with isoproterenol. Analysis of the results was performed by the Two-Way ANOVA and by the appropriate comparison test. The level of significance was set at 5%. Results Although SBP change had been not maintained at the end of the experiment, obesity was associated with cardiac hypertrophy and with increased left ventricle posterior wall shortening velocity. In the study of papillary muscles in basal condition, CL showed lower developed tension maximum negative variation velocity (-dT/dt) than CO. The 60s PPP promoted lower -dT/dt and maximum developed tension (DT) in OB and CL compared with CO, and higher relative DT variation and maximum positive variation velocity (+dT/dt) in OL compared with CL and OB. Under 1.5, 2.0, and 2.5mM [Ca2+]o, the OL group showed higher -dT/dt than CL. Conclusion Losartan improves myocardial function in high-fat diet-induced obesity. (Arq Bras Cardiol. 2020;115(1):17-28)

Thyroxine increases Serca2 and Ryr2 gene expression in heart failure rats with euthyroid sick syndrome

ABSTRACT Objective The current study was aimed at analyzing sarcoplasmic reticulum Ca2+ ATPase (Serca2) and ryanodine receptor type 2 (Ryr2) gene expression in rats subjected to surgery that induced HF and were subsequently treated with T4 using physiological doses. Materials and methods HF was induced in 18 male Wistar rats by clipping the ascending thoracic aorta to generate aortic stenosis (HFS group), while the control group (9-sham) underwent thoracotomy. After 21 weeks, the HFS group was subdivided into two subgroups. One group (9 Wistar rats) with HF received 1.0 µg of T4/100 g of body weight for five consecutive days (HFS/T4); the other group (9 Wistar rats) received isotonic saline solution (HFS/S). The animals were sacrificed after this treatment and examined for signs of HF. Samples from the left ventricles of these animals were analyzed by RT-qPCR for the expression of Serca2 and Ryr2 genes. Results Rats with HF developed euthyroid sick syndrome (ESS) and treatment with T4 restored the T3 values to the Sham level and increased Serca2 and Ryr2 gene expression, thereby demonstrating a possible benefit of T4 treatment for heart function in ESS associated with HF. Conclusion The T4 treatment can potentially normalize the levels of T3 as well elevated Serca2 and Ryr2 gene expression in the myocardium in heart failure rats with euthyroid sick syndrome.

Perfil nutricional e cardiovascular de ratos normotensos e hipertensos sob dieta hiperlipídica / Nutritional and cardiovascular profiles of normotensive and hypertensive rats kept on a high fat diet / Perfil nutricional y cardiovascular de ratas normotensas e hipertensos bajo dieta hiperlipídica

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

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

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