Estrés oxidativo en los músculos soleo y extensor digitorum longus (EDL) de ratas espontáneamente hipertensas / Oxidative stress in soleus and extensor digitorum longus (EDL) muscles of spontaneously hypertensive rats

Las enfermedades sistémicas crónicas afectan el músculo esquelético, siendo la inflamación y el estrés oxidativo algunos de los mecanismos involucrados. El efecto de la hipertensión arterial esencial sobre el músculo esquelético no es bien conocido. Se estudiaron los músculos soleo y extensor digitorum longus (EDL) de ratas espontáneamente hipertensas (SHR), comparadas con las controles normotensas Wistar Kyoto (WKY). Se determinaron los niveles de nitritos y nitratos en µmoles/mg-proteína; las sintasas del óxido nítrico: endotelial (eNOS); neuronal (nNOS); e inducible (iNOS), nitrotirosina y el factor de necrosis tumoral-alfa (TNF-α) en ng/mg-proteína. En las SHR, en el soleo y el EDL respectivamente, se incrementó la nitrotirosina (24,4 ± 5,0 vs. 3,3 ± 0,3, p<0,001; 20,2 ± 4,3 vs. 4,5 ± 0,4, p<0,0037), iNOS (26,6 ± 3,7 vs. 8,3 ± 0,9; 21,3 ± 3,7 vs. 11,0 ± 0,8 ambos p<0,0001), y TNF-α (2,2 ± 0,5 vs. 0,6 ± 0,1, p<0,05; 1,9 ± 0,2 vs. 0,6 ± 0,1, p<0,02); hubo disminución de eNOS en el soleo (20,6 ± 1,4 vs. 30,3 ± 1,2, p<0,00001); de nNOS (soleo 16,8 ± 1,4 vs. 20,7 ± 1,8, p< 0,05; EDL 13,6 ± 1,3 vs. 21,9 ± 1,8, p<0,005) y de nitrito en el EDL (5,8 ± 0,3 vs. 7,1 ± 0,5, p<0,026). En las SHR se observó correlación positiva entre TNF-α vs. nitrotirosina: soleo (r=0,798; p<0,031) y tendencia en EDL (r=0,739; p<0,057); iNOS vs. nitrotirosina (soleo: r=0,908 p<0,0001; EDL: r=0,707; p=0,01), tendencia entre TNF-α vs. iNOS en EDL (r=0,736; p=0,059); y correlación negativa entre eNOS vs. nitrotirosina en soleo (r=-0,816; p=0,0012). En conclusión, las SHR presentan un proceso inflamatorio muscular, evidenciado por el incremento de TNF-α, nitrotirosina, e iNOS. La disminución de las sintasas constitutivas, con incremento de la iNOS es evidencia de la disfunción endotelial.

Systemic diseases affect skeletal muscle, and inflammation and oxidative stress are some of the involved mechanisms. There is scarce information about the effects of essential hypertension on skeletal muscle. The soleus and extensor digitorum longus (EDL) muscles of spontaneously hypertensive rats (SHR) were studied compared to control Wistar Kyoto (WKY) rats. The levels of nitrite and nitrate in µmol/mg-protein; endothelial (eNOS), neuronal (nNOS), and inducible (iNOS) nitric oxide synthases, nitrotyrosine and tumour necrosis factor alpha (TNF-α) in ng/mg-protein were determined. Compared with controls, the SHR showed increased levels of nitrotyrosine (soleus 24.4 ± 5.0 vs. 3.3±0.3, p<0.001; EDL 20.2 ± 4.3 vs. 4.5 ± 0.4, p<0.0037), iNOS (soleus 26.6 ± 3.7 vs. 8.3 ± 0.9; EDL 21.3 ± 3.7 vs. 11.0 ± 0.8, both p<0.0001) and TNF-α (soleus 2.2 ± 0.5 vs. 0.6 ± 0.1, p<0.05; EDL 1.9 ± 0.2 vs. 0.6 ± 0.1, p<0.02). A decrease of eNOS was found in soleus muscle (20.6 ± 1.4 vs. 30.3 ± 1.2, p<0.00001); of nNOS (soleus 16.8 ± 1.4 vs. 20.7 ± 1.8, p< 0.05; EDL 13.6 ± 1.3 vs. 21.9 ± 1.8, p<0.005) and nitrite in EDL (5.8 ± 0.3 vs. 7.1 ± 0.5, p<0.026).There was a positive correlation between TNF-α vs. nitrotyrosine in soleus (r=0.798; p<0.031) and a tendency in EDL (r=0.739; p=0.059); iNOS vs. nitrotyrosine (soleus: r=0.908; p<0.0001; EDL: r=0.707; p<0.01), a tendency between TNF-α and iNOS (EDL: r=0.736; p<0.059); and a negative correlation between eNOS vs. nitrotyrosine in soleus muscle (r=-0.816; p<0.0012). In conclusion, in skeletal muscles of SHR an inflammatory process was found evidenced by the increase in TNF-α, nitrotyrosine and iNOS. The decreased levels of constitutive synthases, together with the higher level of iNOS, are indicative of endothelial dysfunction.

Morphological alterations in skeletal muscle of spontaneously hypertensive rats

Se estudiaron los músculos Extensor digitorum longus (EDL) y soleus de ratas espontáneamente hipertensas (SHR), comparándolas con ratas normotensas Wistar Kyoto (WKY). La evaluación cuantitativa de los capilares y la clasificación de las fibras musculares se hizo con microscopía de luz, mientras que el estudio ultraestructural permitió visualizar cambios morfológicos. No se encontraron diferencias en la proporción de los tipos de fibras, o en los índices de capilaridad entre las ratas controles y las SHR. Una reducción del área de las fibras IIB se encontró en el músculo EDL de las SHR. El estudio ultraestructural mostró anormalidades en los capilares de ambos músculos en las SHR; en las secciones transversales de células endoteliales se observó engrosamiento del citoplasma, además distribución irregular de caveolas y vesículas pinocíticas, la membrana basal capilar mostró una anchura irregular, con algunas partes engrosadas y reduplicadas. Algunos pericitos fueros prominentes. En el espacio intersticial se encontraron macrófagos. En algunas fibras se hallaron sarcómeros estructuralmente desorganizados, el sistema sarcotubular hinchado, abundantes vacuolas autofágicas, y células satélites proliferativas. Las fibrillas de colágeno fueron abundantes. La presencia de restos celulares, vacuolas autofágicas y la pérdida del sarcolema, indicaron necrosis muscular. Se puede concluir que, aun cuando no se demostró la rarefacción anatómica (disminución numérica) en las SHR, los capilares musculares estaban alterados, lo cual puede ser el sustrato de la rarefacción funcional. En los músculos EDL y soleo de las SHR, los signos de una miopatía leve con fibrosis focal estuvieron presentes.

Muscle damage and autoantibody fixation in an experimental model of autoimmune myopathy

An experimental model of autoimmune myopathy was designed using parental antigens (muscle mitochondrial fraction) inF1 hybrid rats (male Wistar female Sprague-Dawley). The immune response was modulated by spleen fragment transplant from either Wistar (W) or F1. Antibody fixation and inflammatory reaction were studied in Extensor digitorum longus and soleus muscles. Immunizationwithout spleen transplant resulted in antibody fixation mainly in capillaries and incompletely around muscle fibers; whorled fibers were found in 1/3 of F1 rats immunized with antigen from W rats. Spleen transplants from Sprague Dawley (SD) rats were usually accepted by F1;in some animals, antibodies surrounded completely muscle fibers and the percentage of animals showing soleus muscle lesions was increased. Spleen transplants from non immunized F1 were usually rejected by immunized F1; antibody reaction was found inside fibers of most of the rats, muscle damage was present in 40% of the animals immunized with W, but absent in those immunized with SD antigen. In conclusion, this model can be used to study immunological responses to alloantigens (parental to F1). Spleen fragment transplant modulates the immune response. There was discrepancy between antibody fixation and muscle damage. The immunological response was different according to muscle fiber type composition and/or microcirculatory characteristics.