Electrocardiographic Abnormalities in Hypertension Models

Abstract Background: Hypertensive condition can lead to abnormalities in heart structure and electrical activity. The electrocardiogram (ECG) is a recording of the electrical activity of the heart and widely used to diagnose and detect heart problem. Objective: We conducted a comparative ECG analysis between two hypertension models (L-NAME and SHR) and their controls (Wistar and Wistar-Kyoto) at six and 15 th week of age. Methods: Blood pressure was measured at the end of the 15 th week, and electrocardiography was performed at six and 15 weeks of age in anaesthetized rats. Data normality was confirmed by Kolmogorov-Smirnov test followed by unpaired Student's t-test and the Mann-Whitney for parametric and non-parametric data, respectively. Results are expressed as mean ± SD. The accepted level of significance was set at p < 0.05. Results: L-NAME exhibited prolongation of JT and QT intervals and SHR showed a decrease in heart rate when compared to Wistar-Kyoto and L-NAME. Wistar-Kyoto exhibited short PR interval with increased QRS complex, and only QT prolongation at 15 weeks compared to Wistar. Conclusions: All the hypertension models used in this study featured an increase in blood pressure. However, while SHR showed cardiac dysfunction, L-NAME exhibited changes in ventricular performance. These results may guide future studies on different types and models of hypertension.

El sistema renina angiotensina y el estrés oxidativo en un modelo experimental de preeclampsia en ratas / The renin angiotensin system and the oxidative stress in a animal model of preeclampsia in rats

La preeclampsia es un síndrome exclusivo de la gestación humana y responsable de una alta morbimortalidad perinatal, cuyas manifestaciones incluyen: hipertensión arterial, proteinuria y edema. Un mecanismo postulado en la fisiopatología de la preeclampsia, es la reducción de la perfusión placentaria y el desarrollo del síndrome clínico materno ocasionado por la liberación de factores placentarios que afectan la regulación de la presión arterial y la función renal. Uno de los factores que ocasiona el trastorno endotelial son las especies reactivas de oxígeno, el incremento de elementos vasoactivos, así como la disminución de agentes vasorelajantes como el óxido nítrico. Todas estas alteraciones vasculares conducen no sólo a la hipertensión sino también a la disfunción renal. Debido a la importancia del papel del óxido nítrico y su desregulación en la preeclampsia, en el presente trabajo se caracterizó un modelo experimental de preeclampsia que resulta de la inhibición de la síntesis de óxido nítrico mediante la administración de L-NAME a ratas preñadas y no preñadas. En el mismo se evaluó el estatus oxidativo y, el papel del sistema renina angiotensina en la contribución de la disfunción renal. Los resultados demuestran el papel primordial del óxido nítrico y su desregulación en este modelo de preeclampsia experimental. En efecto, se demostró que el tratamiento durante siete días con L-NAME incrementó la presión arterial media, aumentó la sensibilidad vascular, inhibió la actividad de la sintasa del óxido nítrico renal y redujo el guanilil monofosfato cíclico urinario. La disfunción endotelial renal en este modelo experimental se manifiesto por proteinuria, incremento de la creatinina plasmática, disminución de la excreción urinaria de sodio, potasio y creatinina, así como, evidencia morfológica de endoteliosis glomerular. Al caracterizar el papel de las enzimas antioxidantes renales se encontró una reducción significativa de la actividad de las mismas, y un incremento de la peroxidación lipídica asociada a una elevada concentración de agentes pro-oxidantes. Nuestro modelo experimental constituye una buena aproximación a la preeclampsia humana y no un efecto inespecífico del L-NAME, ya que aún cuando la inhibición crónica de la síntesis de óxido nítrico en ratas no preñadas induce un incremento de la presión arterial media, proteinuria, reducción de la actividad de la sintasa del óxido nítrico renal y de la excreción urinaria de guanilil monofosfato cíclico similar a las ratas preñadas, los efectos sobre la proteinuria, las acciones morfológicas renales, la excreción urinaria de sodio, potasio y creatinina, y sobre el sistema renina angiotensina son específicos de la preeclampsia experimental en ratas. Así, se demostró que en las ratas preñadas tratadas con L-NAME la actividad de la enzima convertidora de angiotensina plasmática, los niveles de renina plasmática, y la aldosterona amniótica se encuentran marcadamente disminuidos, cuando se comparan con las ratas preñadas normotensas. Estos hallazgos sugieren que la preeclampsia experimental se caracteriza por la supresión de los componentes circulantes del sistema renina angiotensina, que podrían ser responsables del desbalance entre los sistemas vasoconstrictores y vasodilatadores observados en la preeclampsia, así como de algunos de los signos de la preeclampsia, similar a lo que ocurre en la mujer embarazada hipertensa. Por otra parte, al evaluar la contribución del estrés oxidativo en el daño renal en la preeclampsia experimental, se demostró una disminución de la actividad de las enzimas antioxidantes renales. Asimismo, la disminución de la actividad de la glutatión peroxidasa plasmática y la tendencia a la reducción en la glutatión peroxidasa en el líquido amniótico, con el simultáneo incremento de los valores de las sustancias que reaccionan con el ácido tiobarbitúrico (TBARS) plasmático, sugiriéndose que la desregulación generalizada y renal está asociada a una baja protección oxidativa durante la preeclampsia, que favorece a la insuficiencia renal. El incremento temprano del estrés oxidativo placentario juega un papel fundamental en la disfunción endotelial generalizada y el daño renal en la preeclampsia. Debido a ello, nos planteamos que el tratamiento temprano con antioxidantes o con desacoplantes de la NAD (P) H oxidasa podría interrumpir el proceso de este síndrome. Efectivamente, el tratamiento crónico con un compuesto que mimetiza a la superóxido dismutasa, el tempol, o el desacoplante del ensamblaje de la NAD(P)H oxidasa (apocinina), fueron capaces de reducir significativamente la hipertensión inducida por el L-NAME. Igualmente, ambos compuestos fueron capaces de prevenir la proteinuria y la reducción de la actividad de las enzimas antioxidantes renales estudiadas. En conclusión, la preeclampsia experimental inducida por la inhibición crónica de la síntesis de óxido nítrico en ratas preñadas, reproduce los signos clásicos de la preeclampsia humana, y se acompaña de la desregulación del sistema renina angiotensina y de disfunción renal. Esto nos permite aseverar que este modelo experimental de preeclampsia constituye una buena aproximación a la preeclampsia humana. Se demuestra que el daño renal encontrado en este modelo experimental se asocia a una disminución de los mecanismos antioxidantes renales, que lleva a un incremento del estrés oxidativo, y a una reducción de la protección de la función renal. Estos resultados indican que la sobreproducción de especies reactivas de oxígeno tanto placentaria como renal, son causa fundamental de la disfunción endotelial generalizada y del daño renal. Finalmente, la inhibición del estrés oxidativo mediante el uso de agentes antioxidantes como el tempol o la apocinina, pudiese ser una de las posibles estrategias terapéuticas en el tratamiento de la hipertensión inducida por el embarazo humano y abre nuevos horizontes en el tratamiento de este síndrome.

Effect of telmisartan, perindopril or both on vascular changes induced by chronic blockade of no synthesis

Modulation of the renin-angiotensin system is a prime strategy for the management of cardiovascular diseases. Recently, there is a growing interest in combining ACEIs and ARBs to improve the therapeutic efficacy. In the present study, we used the model of chronic NO synthesis inhibition to investigate the effects of ARBs and ACEIs; on hypertention and blood vessel changes induced by chronic administration of L-NAME, The beneficial vascular effects of the ARB, telmisartan or the ACEI, perindopril; were compared with those of their combined administration. Sixty adult male Wistar rats, were used and divided into five groups of 12 animals each, to receive either placebo [untreated standard chow and drinking water], L-NAME [1mg/ml], L-NAME + telmisartan [0.1 mg/ml], L-NAME + perindopril [0.01mg/ml], or L-NAME + combination of both telmisartan [0.1mg/ml] and perindopril [0.01mg/ml]; for eight weeks. Rats from the different groups were subjected to measurement of systolic blood pressure and heart rate, at weeks 0, 1, 4 and 8 of treatment, using the tail-cuff method. At end of the study period, all animals were sacrificed and the whole length of aorta is excised and used for pharmacological and histopathological examination. Results showed that, chronic treatment with L-NAME produced progressive rise in arterial blood pressure throughout the study. The hypertension induced by L-NAME was associated with significant endothelial dysfunction manifested by altered vascular responsiveness, with exaggeration of the aortic contractile response to phenylephrine [shift to the left of dose-response curve and significantly reduced EC50] and inhibition of the vasorelaxant effect of acetylcholine. Also, L-NAME administration for eight weeks leads to marked pathologic vascular changes in the form of intimal thickening and inflammatory changes in the media of aortic segments. Treatment with either telmisartan or perindopril concurrently with L-NAME leads to significant attenuation of the L-NAME-induced hypertension and vascular changes. They produced comparable reduction in the elevated blood pressure; normalization of the vascular responsiveness to phenyIephrine and acetylcholine; together with reduction of the aortic pathologic changes induced by chronic L-NAME administration. The combination of both telmisartan and perindopril produced more marked reduction of blood pressure than either agent alone, but with similar reduction of vascular changes in this experimental rat model. Thus, ARBs provide equivalent therapeutic alternatives to ACEIs in treatment of cardiovascular diseases. The combination of both classes may not add more benefits in preventing vascular changes, but can produce more hypotensive effect than either agent alone

Effect of inhibition of nitric oxide synthase on blood pressure and renal sodium handling in renal denervated rats

The role of sympathetic nerve activity in the changes in arterial blood pressure and renal function caused by the chronic administration of NG-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME), an inhibitor of nitric oxide (NO) synthesis, was examined in sham and bilaterally renal denervated rats. Several studies have demonstrated that sympathetic nerve activity is elevated acutely after L-NAME administration. To evaluate the role of renal nerve activity in L-NAME-induced hypertension, we compared the blood pressure response in four groups (N = 10 each) of male Wistar-Hannover rats weighing 200 to 250 g: 1) sham-operated vehicle-treated, 2) sham-operated L-NAME-treated, 3) denervated vehicle-treated, and 4) denervated L-NAME-treated rats. After renal denervation or sham surgery, one control week was followed by three weeks of oral administration of L-NAME by gavage. Arterial pressure was measured weekly in conscious rats by a tail-cuff method and renal function tests were performed in individual metabolic cages 0, 7, 14 and 21 days after the beginning of L-NAME administration. L-NAME (60 mg kg-1 day-1) progressively increased arterial pressure from 108 + or - 6.0 to 149 + or - 12 mmHg (P<0.05) in the sham-operated group by the third week of treatment which was accompanied by a fall in creatinine clearance from 336 + or - 18 to 222 + or - 59 µl min-1 100 g body weight-1 (P<0.05) and a rise in fractional urinary sodium excretion from 0.2 + or - 0.04 to 1.62 + or - 0.35 per cent (P<0.05) and in sodium post-proximal fractional excretion from 0.54 + or - 0.09 to 4.7 + or - 0.86 per cent (P<0.05). The development of hypertension was significantly delayed and attenuated in denervated L-NAME-treated rats. This was accompanied by a striking additional increase in fractional renal sodium and potassium excretion from 0.2 + or - 0.04 to 4.5 + or - 1.6 per cent and from 0.1 + or - 0.015 to 1.21 + or - 0.37 per cent, respectively, and an enhanced post-proximal sodium excretion compared to the sham-operated group. These differences occurred despite an unchanged creatinine clearance and Na+ filtered load. These results suggest that bilateral renal denervation delayed and attenuated the L-NAME-induced hypertension by promoting an additional decrease in tubule sodium reabsorption in the post-proximal segments of nephrons. Much of the hypertension caused by chronic NO synthesis inhibition is thus dependent on renal nerve activity.