Arq. Bras. Cardiol. Arquivos Brasileiros de Cardiologia Arq. Bras. Cardiol. 0066-782X 1678-4170 Sociedade Brasileira de Cardiologia 8w4QNnpfvsWhXy9bPH3bCNL S0066-782X2014001900009 S0066-782X2014005040093 00009 10.5935/abc.20140093 Original Articles Resistance Training After Myocardial Infarction in Rats: Its Role on Cardiac and Autonomic Function Grans Camilla Figueiredo 1 Feriani Daniele Jardim 1 Abssamra Marcos Elias Vergilino 1 Rocha Leandro Yanase 1 Carrozzi Nicolle Martins 1 Mostarda Cristiano 2 Figueroa Diego Mendrot 3 Angelis Kátia De 4 Irigoyen Maria Cláudia 3 Rodrigues Bruno 1 Universidade São Judas Tadeu Laboratório do Movimento Humano São Paulo SP Brazil Laboratório do Movimento Humano, Universidade São Judas Tadeu (USJT), São Paulo, SP - Brazil Universidade Federal do Maranhão Departamento de Educação Física São Luís MA Brazil Departamento de Educação Física, Universidade Federal do Maranhão (UFMA), São Luís, MA - Brazil Universidade de São Paulo Faculdade de Medicina Instituto do Coração Laboratório de Hipertensão Experimental São Paulo SP Brazil Laboratório de Hipertensão Experimental, Instituto do Coração (InCor), Faculdade de Medicina, Universidade de São Paulo (USP), São Paulo, SP - Brazil Universidade Nove de Julho Laboratório de Fisiologia Translacional São Paulo SP Brazil Laboratório de Fisiologia Translacional, Universidade Nove de Julho (Uninove), São Paulo, SP - Brazil Mailing address: Bruno Rodrigues, Laboratório do Movimento Humano, Universidade São Judas Tadeu. Rua Taquari, 546, Mooca. Postal Code: 03166-000, São Paulo, SP - Brazil. E-mail: bruno.rodrigues@incor.usp.br; prof.brodrigues@gmail.com

Potential Conflict of Interest

No potential conflict of interest relevant to this article was reported.

 09 07 2014 07 2014 103 1 60 68 03 12 2013 10 02 2014 24 02 2014 This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Background:

Although resistance exercise training is part of cardiovascular rehabilitation programs, little is known about its role on the cardiac and autonomic function after myocardial infarction.

 Objective:

To evaluate the effects of resistance exercise training, started early after myocardial infarction, on cardiac function, hemodynamic profile, and autonomic modulation in rats.

 Methods:

Male Wistar rats were divided into four groups: sedentary control, trained control, sedentary infarcted and trained infarcted rats. Each group with n = 9 rats. The animals underwent maximum load test and echocardiography at the beginning and at the end of the resistance exercise training (in an adapted ladder, 40% to 60% of the maximum load test, 3 months, 5 days/week). At the end, hemodynamic, baroreflex sensitivity and autonomic modulation assessments were made.

 Results:

The maximum load test increased in groups trained control (+32%) and trained infarcted (+46%) in relation to groups sedentary control and sedentary infarcted. Although no change occurred regarding the myocardial infarction size and systolic function, the E/A ratio (-23%), myocardial performance index (-39%) and systolic blood pressure (+6%) improved with resistance exercise training in group trained infarcted. Concomitantly, the training provided additional benefits in the high frequency bands of the pulse interval (+45%), as well as in the low frequency band of systolic blood pressure (-46%) in rats from group trained infarcted in relation to group sedentary infarcted.

 Conclusion:

Resistance exercise training alone may be an important and safe tool in the management of patients after myocardial infarction, considering that it does not lead to significant changes in the ventricular function, reduces the global cardiac stress, and significantly improves the vascular and cardiac autonomic modulation in infarcted rats.

 Myocardial Infarction Rehabilitation Resistance Training Exercise Ventricular Function Autonomic Nervous System Rats Introduction

Myocardial infarction (MI) is one of the most prevalent cardiovascular diseases worldwide, leading to high morbidity and mortality rates1. MI triggers a ventricular remodeling process characterized by progressive left ventricular (LV) dilatation, rearrangement of the ventricular wall structure, increase in the remaining muscle mass, and decrease in cardiac function2. The cardiovascular autonomic imbalance following MI is a key element in the pathophysiology of heart failure (HF) and is accompanied by abnormalities in the reflex cardiorespiratory control3,4.

Since the classical study conducted by Sullivan et al5 in late 1980, evidences have accumulated regarding the beneficial effects of aerobic exercise training (ET), which is considered a fundamental intervention in preventive cardiology6-8. Additionally, the moment to start ET after MI seems to be an important variable as regards the benefits observed6. Experimentally, our group has consistently demonstrated that aerobic ET started early after MI is able to reduce the infarct size, improve LV function, increase peripheral blood flow, and promote positive adjustments in the autonomic nervous system of infarcted rats9-12.

Not long ago, resistance training (RT) was being traditionally discouraged for patients after MI or with HF, because of concerns about compromising the LV function. However, in recent years, RT has been recommended for patients with HF, based on the logic that this form of training may be more effective in reverting skeletal muscle atrophy and in improving the quality of life of these individuals13,14. In fact, RT seems to attenuate the muscle mass reduction15 and improve strength16 and resistance17, as well as the maximal oxygen consumption18 of patients with HF. However, the cardiac and autonomic effects of RT started early after MI are not yet fully understood. Thus, the objective of the present study was to assess the effects of low/moderate-intensity RT started early after MI on ventricular remodeling and function, as well as on the hemodynamic profile and cardiovascular autonomic control of rats undergoing myocardial ischemia.

 Methods Animals

Male Wistar rats (250g to 300 g) from the Animal Shelter of Sao Judas Tadeu University were used. The animals were kept in groups, in an environment with temperature between 22ºC and 24ºC) and light controlled in 12-hour cycles (light/dark). Water and food were supplied ad libitum, and the diet had normal protein content. The present study was in accordance with the ethical principles of animal experimentation of the Brazilian College of Animal Experimentation (Colégio Brasileiro de Experimentação Animal - COBEA) and the Guide for the Care and Use of Laboratory Animals (Institute of Laboratory Animal Resources, National Academy of Sciences, Washington D.C., 1996); it was approved by the Ethics Commission on the Use of Animals of São Judas Tadeu University (CEUA-USJT: 008/2013).

The animals were randomly divided into four groups (n = 9, each): sedentary control (SC); trained control (TC); sedentary infarcted (SI); and trained infarcted (TI). After MI or sham surgery, the animals underwent echocardiographic assessment and maximum load test (MLT), and either the RT protocol or follow-up was started. At the end of 3 months, echocardiographic study, MLT, and catheterization of the femoral arteries and veins for direct blood pressure (BP) and heart rate recording were performed.

 Induction of myocardial infarction

Groups SI and TI were anesthetized (ketamine 80 mg/kg, and xylazine 12 mg/kg, i.p.) and underwent MI by surgical occlusion of the left anterior descending coronary artery, as described elsewhere12,13. In sum, left thoracotomy was performed, the third intercostal space was dissected, and the heart was exposed. The left descending coronary artery was occluded using nylon 6-0 suture at approximately 1 mm of the left auricle. The thorax was closed using nylon 4-0 suture and the animals were kept under artificial ventilation until recovery. Groups SC and TC underwent the same procedure, except for myocardial ischemia, which was not performed (sham).

 Echocardiographic assessment

Echocardiographic assessment was performed by an observer blind to the groups which the animals had been assigned to, and followed the guidelines of the American Society of Echocardiography. The animals underwent two echocardiographic assessments: the first, 2 days after MI or sham surgery (baseline assessment); and the second, three months after RT or follow-up (final assessment), according to methodology described elsewhere12,13.

The rats were anesthetized (ketamine 80 mg/kg, and xylazine 12 mg/kg, i.p.) and the images were obtained using a 10 to 14-MHz linear transducer in a Sequoia 512 device (ACUSON Corporation, Mountain View, CA) for the assessment of the following parameters: (1) morphometric: LV mass, LV diastolic diameter (LVDD) and relative wall thickness (RWT); (2) systolic function: ejection fraction (EF) and velocity of circumferential fiber shortening (VCF); (3) diastolic function: isovolumic relaxation time (IVRT) and E/A wave ratio; and (4) overall function: myocardial performance index (MPI).

 Maximum load test and resistance training

All groups underwent a MLT protocol and RT, performed in a ladder adapted for rats, featuring 54 vertical steps 0.5 cm apart from each other. The animals were gradually adapted to climbing for 5 consecutive days before the MLT. The test consisted of an initial load of 75% of body weight, which was progressively increased with an additional 15% of body weight in subsequent climbings, as previously described by our group19. MLT was performed 5 days after MI or sham surgery (baseline assessment), 45 days after training or follow-up for load adjustment (data not presented), and at the end of 3 months of protocol (final assessment).

The RT protocol was performed for 3 months, 5 days a week, 15 climbings per session, with a 1-minute rest between each climbing, at low/moderate intensity (40% to 60% of the maximum load)19, as recommended for patients with cardiovascular disease14.

 Hemodynamic assessments

One day after the final MLT, two catheters containing 0.06 mL of saline solution were implanted in the femoral artery and vein of the anesthetized animals (ketamine 80 mg/kg, and xylazine 12 mg/kg, i.p.). The next day, the arterial catheter was connected to a pressure transducer (Blood Pressure XDCR; Kent Scientific, Torrington, CT) and the BP and pulse interval (PI) signals were recorded for 30 minutes with the animals awaken, as previously described12,13,20.

After the baseline recording, sequential injections (0.1 mL) of up-titrated doses of phenylephrine (0.25 to 32 mg/kg) and sodium nitroprusside (0.05 to 1.6 mg/kg) were administered, inducing responses of increased or decreased mean BP (MBP), ranging from 5 to 40 mmHg. Baroreflex sensitivity was expressed as bradycardic response (BR) and tachycardic response (TR), in beats per minute by millimeter of mercury, as described elsewhere12,13,20.

 Cardiovascular autonomic modulation

The overall PI and systolic BP (SBP) variability in the time domain was assessed using standard deviation (SD) of time series. PI and SBP variations were also assessed in the frequency domain, using autoregressive modeling of the spectral analysis. The theoretical and analytical procedures for autoregressive modeling of the oscillatory components are described elsewhere20,21. In sum, the PI and SBP series, derived from each recording, were divided into 300-beat segments, with 50% overlapping. The spectra of each segment were calculated using the Levinson-Durbin algorithm; the order of the model chosen was in agreement with Akaike's criterion, with oscillatory components quantified in low frequency (LF: 0.2 to 0.6 Hz) and high frequency (HF: 0.6 to 3.0 Hz).

 Tissue weighing

After cardiovascular assessments, the animals were euthanized by decapitation, and the soleus and gastrocnemius muscles, as well as the retroperitoneal white adipose tissue were immediately removed and weighed.

 Statistical analysis

The statistical analysis was carried out using the Statistical Package for the Social Sciences (SPSS), version 20.0 for Windows (Chicago, USA). Data are presented as mean ± standard error of the mean. After using the Kolmogorov-Smirnov test to confirm that all continuous variables were normally distributed, the statistical differences between the groups were obtained using two-way ANOVA followed by Bonferroni post-test. Statistical differences between data assessed throughout time were obtained using ANOVA for repeated measures, with assessed group factor, followed by Bonferroni test. The significance level was set at p < 0.05.

 Results Physical capacity and body weight

At baseline, the infarcted animals (SI and TI) showed a reduction of MLT in comparison to non-infarcted animals (SC and TC). After the RT or follow-up period, the trained groups (TC and TI) showed increased MLT values in relation to their baseline assessments and in comparison to the respective controls (SC and SI) (Figure 1). However, group TI remained with reduced MLT values in relation to TC at the end of the study. In MLT, there was interaction between the assessment moments and the experimental groups (F = 72.402; p < 0.001).

Values of the maximum load test in groups sedentary control (SC), trained control (TC), sedentary infarcted (SI), and trained infarcted (TI). # p < 0.05 vs. baseline assessment; * p < 0.05 vs. SC; ‡ p < 0.05 vs. TC; † p < 0.05 vs. SI.

At baseline, body weight was similar between the groups studied (~277 ± 7 g); however, at the end, the experimental groups showed increased body weight in relation to baseline (SC: 490 ± 10; TC: 454 ± 12; SI: 478 ± 13; TI: 465 ± 18 g). As regards the retroperitoneal white adipose tissue weight, groups TC (4.5 ± 0.6g) and TI (5.9 ± 0.5 g) showed reduced values in relation to groups SC (8.1 ± 1.1g) and SI (7.1 ± 0.8 g), respectively. The weight of the soleus and gastrocnemius muscles, which was reduced in group SI (0.17 ± 0.02 and 1.00 ± 0.09 g) in relation to SC (0.28 ± 0.02 and 1.37 ± 0.05 g), increased with RT, as observed in groups TC (0.41 ± 0.03 and 1.59 ± 0.04 g) and TI (0.30 ± 0.02 and 1.26 ± 0.01g) in relation to their sedentary peers.

 Morphometry and ventricular function

The echocardiographic variables related to morphometry and ventricular function are presented in Table 1.

Baseline and final echocardiographic assessments of morphometry and cardiac function in groups sedentary control (SC), trained control (TC), sedentary infarcted (SI), and trained infarcted (TI)
Variables/groups   SC TC SI TI
LV mass (g) Baseline 1.07 ± 0.02 1.10 ± 0.04 1.15 ± 0.04 1.11 ± 0.05
Final 1.10 ± 0.05 1.77 ± 0.09#* 1.29 ± 0.05#* 1.71 ± 0.08#*†
RWT Baseline 0.39 ± 0.04 0.43 ± 0.02 0.37 ± 0.02 0.44 ± 0.05
Final 0.40 ± 0.01 0.52 ± 0.03* 0.28 ± 0.02* 0.48 ± 0.04†
LVDD (cm) Baseline 0.65 ± 0.01 0.63 ± 0.01 0.80 ± 0.01 0.82 ± 0.02
Final 0.73 ± 0.01 0.74 ± 0.02 0.92 ± 0.04* 0.87 ± 0.05*
Systolic function
EF (%) Baseline 74 ± 3 72 ± 6 46 ± 4*‡ 44 ± 3*‡
Final 71 ± 1 68 ± 2 43 ± 4*‡ 40 ± 2*‡
VCF (circ/seg 10-4) Baseline 51 ± 4 49 ± 3 30 ± 5*‡ 35 ± 2*‡
Final 46 ± 1 45 ± 5 32 ± 2*‡ 33 ± 3*‡
Diastolic function
IVRT (ms) Baseline 30 ± 2 31 ± 1 28 ± 1 30 ± 2
Final 31 ± 3 32 ± 1 30 ± 1 32 ± 3
E/A Baseline 1.57 ± 0.11 1.61 ± 0.22 2.74 ± 0.12* 2.77 ± 0.21*
Final 1.61 ± 0.12 1.87 ± 0.04* 2.69 ± 0.05*‡ 2.07 ± 0.10#*†
Overall function
MPI Baseline 0.44 ± 0.03 0.46 ± 0.03 0.45 ± 0.04 0.46 ± 0.02
Final 0.37 ± 0.03 0.19 ± 0.01* 0.54 ± 0.04* 0.33 ± 0.02†‡

Values express mean ± standard error of the mean.

p < 0.05 vs. baseline assessment;

p < 0.05 vs. SC;

p < 0.05 vs. SI;

p < 0.05 vs. TC.

LV: left ventricle; RWT: relative wall thickness; LVDD: left ventricular diastolic diameter; EF: ejection fraction; VCF: velocity of circumferential fiber shortening; IVRT: isovolumic relaxation time; E/A: E and A waves ratio; MPI: myocardial performance index.

The LV infarct size, which was similar among the infarcted groups (ST and TI) in the baseline echocardiographic assessment, was not modified by the RT period. LV mass and RWT were similar among the groups in the baseline assessment. At the end of the study, the trained groups (TC and TI) showed increased LV mass in relation to the baseline assessments, as well as in comparison to their respective controls (SC and SI). In relation to RWT, group TC showed elevation, and group SI showed reduction of this variable, when compared to SC. However, RT was efficient in preventing this reduction in group TI in relation to group SI. The end-LV diastolic diameter, which was similar among the groups in the beginning of the protocol, was increased at the end of the study in groups SI and TI, in relation to SC (Table 1). In the morphometric variables, there were interactions between the assessment moments and the experimental groups regarding the LV mass assessments (F = 19.805; p < 0.001) and RWT (F = 0.0296; p < 0.001).

As regards the LV systolic function variables, groups SI and TI showed reduction in EF and shortening velocity in the baseline and final echocardiographic assessments in relation to groups SC and TC. The E/A ratio, initially increased in animals of groups SI and TI, improved with RT in IT animals when compared to SI animals as well as in relation to their baseline assessment. In the final assessment, this diastolic function parameter was increased in groups TC and SI in relation to SC, as well as in group SI in relation to TC. On the other hand, IVRT did not change with MI or RT (Table 1).

The global LV function assessment, performed by MPI, was similar among the groups in the beginning of the study. However, at the end of the study, this variable increased in group SI in comparison to SC. We should point out that the RT period improved MPI in groups TC and TI in relation to their respective controls (SC and SI). However, group TI remained with increased MPI in relation to TC. Interactions between the assessment moments and the experimental groups were observed in the cardiac function variables: E/A ratio (F = 2248.060; p < 0.001) and MPI (F = 23.293; p < 0.001).

 Hemodynamic assessments

Group SI showed reduction in SBP in relation to group SC. Although differences between TI and SC were not observed, group TI showed decreased SBP in relation to SC. As regards SBP, there was interaction between RT and MI (F = 13.068; P = 0.001). Additionally, no differences were observed in the parameters related to diastolic BP (DBP), MBP and HR among the groups assessed, as shown in Table 2.

Hemodynamic assessments in groups sedentary control (SC), trained control (TC), sedentary infarcted (SI), and trained infarcted (TI)
Variables/groups SC TC SI TI
Hemodynamics
SBP (mmHg) 125 ± 4 130 ± 3 113 ± 2* 121 ± 4†
DBP (mmHg) 85 ± 2 87 ± 3 85 ± 4 88 ± 5
MBP (mmHg) 98 ± 5 101 ± 4 94 ± 4 99 ± 3
HR (bpm) 327 ± 8 334 ± 10 351 ± 12 355 ± 14
Baroreflex sensitivity
TR (bpm/mmHg) 3.5 ± 0.1 4.4 ± 0.6 1.8 ± 0.1*† 2.2 ± 0.3*†
BR (bpm/mmHg) -2.4 ± 0.09 -4.3 ± 0.31* -1.3 ± 0.05*† -2.1 ± 0.21†

Values express mean ± standard error of the mean.

p < 0.05 vs. SC;

p < 0.05 vs. TC.

SBP: systolic blood pressure; DBP: diastolic blood pressure; MBP: mean blood pressure; HR: heart rate; TR: tachycardic response; BR: bradycardic response.

TR to blood pressure drops after injection of sodium nitroprusside was reduced in animals of groups SI and TI in relation to those of groups SC and TC. BR to blood pressure increases after up-titrated doses of phenylephrine was reduced in animals of group SI in relation to those of group SC. RT induced BR increase in group TC rats in comparison to group SC. We should point out that no differences were observed in BR between groups TI and SC; however, group TI showed reduced BR in relation to TC (Table 2). Interaction between RT and MI was observed in BR (F = 12.087; p = 0.001).

 Cardiovascular autonomic modulation

Data regarding PI and SBP variability in the time and frequency domains are shown in Table 3. Group SI animals showed a reduction of the standard deviation of PI (SD-PI), of PI variance (PI-var), and of the root mean square of successive RR-interval differences (RMSSD) in relation to SC animals. There was additional PI-var reduction in groups SI and TI also in relation to group TC. After the RT period, further reduction of PI-var was prevented in group TI in relation to group SI; also, RMSSD became normal in group TI, since it showed values similar to those of group SC. There was interaction between RT and MI in the PI-var variable (F = 12.106; p = 0.001). As regards PI-var, no changes were observed in the experimental groups.

Pulse interval and systolic blood pressure variability, in the time and frequency domains, in groups sedentary control (SC), trained control (TC), sedentary infarcted (SI), and trained infarcted (TI)
Variables/groups CS CT IS IT
PI variance
SD-PI (bpm) 11.5 ± 0.7 9.4 ± 1.3 5.3 ± 0.4* 8.1 ± 0.4*†
PI-var (ms2) 136.4 ± 16.1 140.0 ± 15.3 35.7 ± 7.0*‡ 64.4 ± 4.0*†‡
RMSSD (ms) 6.3 ± 0.4 8.4 ± 0.8* 4.6 ± 0.2*‡ 6.0 ± 0.2
HF/LF 0.41 ± 0.02 0.43 ± 0.05 0.19 ± 0.03* 0.28 ± 0.07
SBP variance
SBP-var (mmHg2) 27.5 ± 6.0 23.2 ± 3.9 19.7 ± 2.2 26.9 ± 4.4
HF (mmHg2) 1.9 ± 0.2 1.7 ± 0.2 1.3 ± 0.2 1.8 ± 0.3
α index (LF, ms/mmHg) 1.13 ± 0.09 1.33 ± 0.32 0.62 ± 0.24* 0.76 ± 0.06*

Values express mean ± standard error of the mean.

p < 0.05 vs. SC;

p < 0.05 vs. SI;

p < 0.05 vs. TC.

PI: pulse interval; SD-PI: standard deviation of the pulse interval; PI-var: pulse interval variance; RMSSD: root mean square of successive RR interval differences; LF: low frequency band; HF: high frequency range; SBP: systolic blood pressure; SBP-var: systolic blood pressure variance; HF: high frequency.

MI induced changes in the cardiac autonomic modulation of the animals studied, namely a reduction in LF (Figure 2A) and HF (Figure 2B) bands of PI, as well as in the autonomic balance (LF/HF) in group SI in relation to SC. We should point out that 3 months of RT were efficient in preventing these changes, as observed in group TI. However, both the LF range and the HF band remained reduced in group TI in relation to TC. On the other hand, the LF band of SBP, which was increased in group SI, became normal in group TI (Figure 2C). There was interaction between RT and MI in the absolute values of LF band of PI (F = 11.041; p = 0.02).

Absolute values of low (A) and high frequency (B) bands of pulse interval variability, and of low frequency band (C) of systolic blood pressure in the experimental groups. * p < 0.05 vs. group sedentary control (SC); ‡ p < 0.05 vs. group trained control (TC); † p < 0.05 vs. Group sedentary infarcted (SI), Trained infarcted (TI).

Corroborating the data regarding baroreflex sensitivity, as assessed by responses to vasoactive drugs, the alpha index of the LF band of SBP, which was reduced in group SI, did not change with RT.

 Discussion

The present study was conducted to test the hypothesis that low/moderate intensity dynamic RT could bring benefits to the cardiac function and improve the autonomic control of circulation in infarcted rats. The main findings of this study point to the fact that RT promoted ventricular morphometric changes in infarcted animals, which are not associated with changes in cardiac function. However, although the baroreflex sensitivity and the alpha index had not improved, RT was efficient in preventing further impairment of the cardiovascular autonomic modulation in animals undergoing MI.

RT has been accepted as the main component of an encompassing exercise program both for apparently healthy individuals and for those with cardiovascular disease. In this sense, the guidelines stress the importance of incorporating RT for an optimal exercise prescription for patients with heart diseases, with the purpose of improving muscular strength, physical capacity and the quality of life14-18.

Corroborating clinical data, in the present study, RT increased MLT values in infarcted animals in relation to sedentary animals, thus suggesting improvement of muscular strength in these animals. In addition, the reduction in the retroperitoneal adipose tissue and the weight increase of the soleus and gastrocnemius muscles in trained infarcted rates suggest a positive body composition change in these animals. Our findings in previous studies had already demonstrated positive adaptations to RT in body composition and in the increase in muscular strength in diabetic ovariectomized rats19 and healthy rats22.

Despite its known benefits on the quality of life, muscular strength, and body composition, RT had been traditionally discouraged for patients with HF23 due to concerns that it could lead to impairment of the LV function and have a potential adverse effect on cardiac remodeling, especially resulting from increased afterload. However, when RT was performed at a low/moderate intensity by patients with HF, the hemodynamic responses did not exceed the levels reached during a standard exercise test24, and adverse cardiac remodeling was not observed in patients after a RT period15.

In the present study, although the MI size and LVDD had not changed with RT in infarcted animals, the LV mass increased and RWT became normal in these animals, and these changes could suggest a positive cardiac remodeling. However, when variables related to the ventricular function were assessed, positive adaptation in EF, VCF, and IVRT were not observed in trained infarcted animals. Unlike these findings, our group has previously demonstrated that aerobic RT was able to reduce the MI size, LVDD, and improve the systolic and diastolic function of infarcted rats10,13. It is possible that a greater training volume, as well as the hemodynamic overload triggered by the aerobic training, had been responsible for these adaptations.

On the other hand, the E/A ratio and MPI, an index that represents the overall cardiac stress, improved with RT in infarcted animals, thus suggesting some favorable cardiac adaptation to dynamic RT in these animals. Corroborating this hypothesis, group SI animals showed a SBP reduction in comparison to those of group SC. However, after the RT period, this variable became normal in trained animals. Recognizing that SBP reflects the cardiac work capacity, as suggested by Yu and McNeill25, we can hypothesize that the SBP reduction observed in the present study may be related to a reduction in ventricular performance in the sedentary group, thus becoming normal after the RT period.

Using a RT equipment different from the one used in the present study, Pinter et al26 demonstrated that a 8-week RT promoted reduction in BP and HR, improvement in papillary muscle contractility and increase in cardiac myosin ATPase activity in healthy rats. On the other hand, Barauna et al22 suggest that RT leads to the development of concentric cardiac hypertrophy without changing the ventricular function or cavity in healthy rats. Thus, the disagreement between the findings related to the cardiac function may have resulted from the choice of the RT model, as well as from the presence of ventricular dysfunction triggered by MI in the animals.

Evidences from the literature suggest that aerobic RT performed during MI recovery provided increased HR variability, which is an important index of the autonomic function and predictive of mortality27. In addition, La Rovere et al8 showed that aerobic RT after MI may favorably modify the long-term survival and that this benefit is probably related to improvement of the baroreflex sensitivity and, consequently, of the autonomic imbalance after training in these infarcted individuals. In agreement with findings in humans, our group recently demonstrated that a 3-month aerobic training was able to improve HR variability, autonomic modulation, and baroreflex sensitivity in rats after MI10,13, thus increasing the survival of trained animals.

In fact, most of the studies point to aerobic RT as an important tool for the management of autonomic dysfunction in patients after MI; however, the effects of RT on the cardiac autonomic variables remain poorly examined. In clinical and experimental studies with CI, increases in the LF band of HR variability have been shown to be linked to the degree of sympathoexcitation, as assessed by direct measures of the sympathetic nervous activity or of plasma norepinephrine28,29. However, in advanced stages of the disease, the opposite is also true, i.e., the LF band of HRV almost disappears because of increased sympathetic activity30,31. Reduction of this component has been associated with a poor prognosis in patients with heart failure, since La Rovere et al32 showed that decreased LF band is an independent predictor of cardiovascular mortality in these individuals.

In the present study, although the baroreflex sensitivity and alpha index did not change, RT promoted positive adaptations in SD-PI and RMSSD, increased the LF and HF bands of PI, and normalized the LF/HF balance. In addition, group TI showed a reduction in the LF range of SBP in relation to group SI. Therefore, we can suggest that RT triggered a reduction in the cardiac and vascular sympathetic modulation, and promoted an increase in the parasympathetic modulation, thus improving, in turn, the cardiac autonomic balance of infarcted rats undergoing 3-month RT. The failure to change the baroreflex sensitivity and the alpha index of SBP suggests that RT may have led to important adaptations in the cardiovascular control centers, which could explain a better cardiac and vascular autonomic control in trained animals. However, further studies investigating the effects of RT on the central control of circulation are necessary to better explain these evidences.

 Conclusions

In conclusion, the findings of the present study suggest that low/moderate intensity resistance exercise training may be an important and safe therapeutic tool after myocardial infarction, considering that it does not lead to considerable changes in ventricular function, reduces the overall cardiac stress, and significantly improves the cardiac and vascular autonomic modulation.

 Acknowledgements

To Professor Dr. Claudia Borim, for her technical support in the statistical analyses.

This study was financially supported by Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo(FAPESP), protocol 2013/14788-9. CFG had a Masters scholarship from Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). MCI, KDA, and BR had financial support from Conselho National de Pesquisa e Desenvolvimento(CNPq-BPQ).

Author contributions

Conception and design of the research: Irigoyen MC, Rodrigues B; Acquisition of data: Grans CF, Feriani DJ, Abssamra MEV, Rocha LY, Carrozzi NM, Mostarda C, Figueroa DM; Analysis and interpretation of the data: Grans CF, Feriani DJ, Abssamra MEV, Rocha LY, Carrozzi NM, Mostarda C, Figueroa DM, Angelis KD, Rodrigues B; Statistical analysis: Grans CF, Feriani DJ, Abssamra MEV, Rocha LY, Carrozzi NM, Rodrigues B; Obtaining financing: Rodrigues B; Writing of the manuscript: Grans CF, Angelis KD, Irigoyen MC, Rodrigues B; Critical revision of the manuscript for intellectual content: Angelis KD, Irigoyen MC, Rodrigues B.

Sources of Funding

This study was funded by CAPES and FAPESP.

Study Association

This article is part of the thesis of master submitted by Camila F. Grans, from Universidade São Judas Tadeu (USJT).

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Rua Taquari, 546, Mooca. CEP: 03166-000, São Paulo, SP - Brasil. E-mail: bruno.rodrigues@incor.usp.br; prof.brodrigues@gmail.com

Potencial conflito de interesse

Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.

 Fundamento:

Embora o treinamento físico resistido esteja inserido nos programas de reabilitação cardiovascular, pouco se sabe sobre seu papel isolado na função cardíaca e autonômica após o infarto do miocárdio.

 Objetivo:

Avaliar os efeitos do treinamento físico resistido iniciado precocemente após o infarto do miocárdio na função cardíaca, no perfil hemodinâmico e na modulação autonômica de ratos.

 Métodos:

Ratos Wistar machos foram divididos em Grupos Controle Sedentário, Controle Treinado, Infartado Sedentário e Infartado Treinado. Cada grupo foi composto por 9 ratos. Os animais realizaram o teste de carga máxima e a ecocardiografia ao início e ao final do treinamento físico resistido (em escada adaptada, 40 a 60% do teste de carga máxima, 3 meses, 5 dias/semana). Ao final, foram realizadas avaliações hemodinâmicas, de sensibilidade barorreflexa e da modulação autonômica.

 Resultados:

O teste de carga máxima aumentou nos Grupos Controle Treinado (+32%) e Infartado Treinado (+46%) em relação aos Grupos Controle Sedentário e Infartado Sedentário. Embora a área de infarto do miocárdio e a função sistólica não tenham sido alteradas, a relação E/A (-23%), o índice de desempenho miocárdico (-39%) e a pressão arterial sistólica (+6%) foram melhorados pelo treinamento físico resistido no Grupo Infartado Treinado. Paralelamente, o treinamento induziu os grupos a benefícios adicionais nas bandas de alta frequência do intervalo de pulso (+45%), bem como a banda de baixa frequência da pressão arterial sistólica (-46%) nos ratos do Grupo Infartado Treinado em relação aos do Infartado Sedentário.

 Conclusão:

O treinamento físico resistido dinâmico de intensidade baixa/moderada pode ser uma importante e segura ferramenta no manejo de pacientes após infarto do miocárdio, tendo em vista que não promove mudanças expressivas da função ventricular, reduz o estresse cardíaco global e melhora significativamente a modulação autonômica cardíaca e vascular em ratos infartados.

 Infarto do Miocárdio Reabilitação Treinamento Resistido Exercício Função Ventricular Sistema Nervoso Autônomo Ratos Introdução

O Infarto do Miocárdio (IM) é uma das doenças cardiovasculares mais incidentes em todo mundo, conduzindo a altas taxas de morbidade e mortalidade1. O IM inicia um processo de remodelamento ventricular, caracterizado por progressiva dilatação do Ventrículo Esquerdo (VE), rearranjo da estrutura da parede ventricular, aumento da massa muscular remanescente e queda da função cardíaca2. O desequilíbrio autonômico cardiovascular, após o IM, constitui um elemento fundamental da fisiopatologia da Insuficiência Cardíaca (IC) e é acompanhado por anormalidades no controle cardiorrespiratório reflexo3,4.

Desde o estudo clássico realizado por Sullivan e cols.5, no final de 1980, evidências têm sido acumuladas referentes aos efeitos benéficos do Treinamento Físico (TF) aeróbico, sendo este considerado uma intervenção fundamental para a cardiologia preventiva6-8. Adicionalmente, o tempo para o início do TF, após o IM, parece ser uma variável importante, no que tange aos benefícios observados6. Experimentalmente, nosso grupo tem consistentemente demonstrado que o TF aeróbico, iniciado precocemente após o IM, é capaz de reduzir a área infartada, melhorar a função do VE, aumentar o fluxo sanguíneo periférico, bem como promover ajustes positivos no sistema nervoso autonômico de ratos infartados9-12.

Até a pouco tempo atrás, o Treinamento Resistido (TR) vinha sendo tradicionalmente desencorajado para pacientes após IM ou com IC, em virtude das preocupações em comprometer a função do VE. No entanto, nos últimos anos, o TR vem sendo recomendado para pacientes com IC, com base na lógica de que essa forma de treinamento pode ser mais eficaz em reverter a atrofia muscular esquelética e melhorar a Qualidade de Vida desses indivíduos13,14. De fato, o TR parece atenuar o declínio da massa muscular15, e melhorar a força16 e a resistência17, bem como o consumo máximo de oxigênio18 de pacientes com IC. No entanto, os efeitos cardíacos e autonômicos do TR iniciado precocemente após o IM ainda não estão completamente esclarecidos. Dessa forma, o presente estudo teve como objetivo avaliar os efeitos do TR de baixa/moderada intensidade, iniciado precocemente após o IM, no remodelamento e na função ventricular, bem como no perfil hemodinâmico e no controle autonômico cardiovascular de ratos submetidos à isquemia miocárdica.

 Métodos Animais

Foram utilizados ratos Wistar machos (250 a 300 g), provenientes do biotério da Universidade São Judas Tadeu. Os animais foram mantidos agrupados, em ambiente com temperatura (22 a 24oC) e luz controladas em ciclo de 12 horas (claro/escuro). Água e comida foram oferecidas de modo irrestrito, sendo a dieta normoproteica. O presente estudo obedeceu aos princípios éticos da experimentação animal do Colégio Brasileiro de Experimentação Animal (COBEA), esteve de acordo com o Guide for the Care and Use of Laboratory Animals (Institute of Laboratory Animal Resources, National Academy of Sciences, Washington D.C., 1996) e foi aprovado pela Comissão de Ética no Uso de Animais da Universidade São Judas Tadeu (CEUA-USJT: 008/2013).

Os animais foram randomicamente divididos em quatro grupos (n = 9 cada): Controle Sedentário (CS); Controle Treinado (CT); Infartado Sedentário (IS): Infartado Treinado (IT). Após o IM ou cirurgia Sham,os animais foram submetidos à avaliação ecocardiográfica e ao Teste de Carga Máxima (TCM), e foi iniciado o protocolo de TR ou acompanhamento. Ao final de 3 meses, foram realizadas uma avaliação ecocardiográfica, TCM e cateterização de artérias e veias femorais, para o registro direto de Pressão Arterial (PA) e frequência cardíaca.

Indução do infarto do miocárdio

Os Grupos IS e IT foram anestesiados (80 mg/kg de cetamina e 12 mg/kg de xilazina, i.p.) e submetidos ao IM por oclusão cirúrgica da artéria coronária descendente anterior esquerda, conforme descrito anteriormente12,13. Resumidamente, uma toracotomia esquerda foi realizada, o terceiro espaço intercostal foi dissecado e o coração foi exposto. A artéria coronária descendente anterior esquerda foi ocluída com um fio de sutura (nylon; 6,0) aproximadamente a 1 mm da aurícula esquerda. O tórax foi fechado com um fio de sutura (nylon; 4,0) e os animais foram mantidos em ventilação artificial até a recuperação. Os Grupos CS e CT foram submetidos ao mesmo procedimento, exceto pela não realização da isquemia miocárdica (Sham).

 Avaliação ecocardiográfica

A avaliação ecocardiográfica foi realizada por um observador que desconhecia os grupos a que os animais pertenciam e obedeceu às diretrizes da Sociedade Americana de Ecocardiografia. Os animais foram submetidos a duas avaliações ecocardiográficas: a primeira foi realizada 2 dias após o IM ou Sham (avaliação inicial) e a segunda após 3 meses de TR ou acompanhamento (avaliação final), conforme metodologia descrita anteriormente12,13.

Os ratos foram anestesiados (80 mg/kg de cetamina e 12 mg/kg de xilazina, i.p.) e foram obtidas imagens com um transdutor linear de 10 a 14 MHz em um aparelho Sequoia 512 (ACUSON Corporation, Mountain View, CA) para avaliação de parâmetros: (1) morfométricos: massa do VE, Diâmetro Diastólico do VE (DDVE) e Espessura Relativa de Parede (ERP); (2) função sistólica: Fração de Ejeção (FE) e Velocidade de Encurtamento Circunferencial (VEC); (3) função diastólica: Tempo de Relaxamento Isovolumétrico (TRIV) e relação entre as ondas E/A; e (4) função global: Índice de Desempenho Miocárdico (IDM).

 Teste de carga máxima e treinamento resistido

Todos os grupos foram submetidos a um protocolo de TCM e ao TR, realizado em uma escada adaptada para ratos com 54 degraus verticais de 0,5 cm de distância entre cada degrau. Os animais foram gradualmente adaptados para o ato de escalar por 5 dias consecutivos antes do TCM. O teste consistiu de uma carga inicial de 75% do peso corporal, que foi progressivamente aumentado com um adicional de 15% do peso corporal nas subidas subsequentes, conforme previamente descrito por nosso grupo19. O TCM foi realizado após 5 dias de IM ou Sham(avaliação inicial), após 45 dias de treinamento ou acompanhamento para o ajuste de carga (dados não apresentados), bem como ao final de 3 meses de protocolo (avaliação final).

O protocolo de TR foi realizado durante 3 meses, 5 dias por semana, 15 escaladas por sessão, com 1 minuto de descanso entre cada escalada, em intensidade baixa/moderada (40 a 60% da carga máxima)19, conforme recomendado para pacientes com doença cardiovascular14.

 Avaliações hemodinâmicas

Um dia após o TCM final, dois cateteres com 0,06 mL de solução salina foram implantados na artéria e veia femorais dos animais anestesiados (80 mg/kg de cetamina e 12 mg/kg de xilazina, i.p.). No dia seguinte, a cânula arterial foi ligada a um transdutor de pressão (Blood Pressure XDCR; Kent Scientific, Torrington, CT) e os sinais de PA e Intervalo de Pulso (IP) foram registrados durante 30 minutos nos animais acordados, conforme anteriormente descrito12,13,20.

Após o registro basal, injeções sequenciais (0,1 mL) de doses crescentes de fenilefrina (0,25 a 32 mg/kg) e nitroprussiato de sódio (0,05 a 1,6 mg/kg) foram administradas induzindo respostas de aumento ou diminuição da PA Média (PAM), variando de 5 a 40 mmHg. A sensibilidade barorreflexa foi expressa como Resposta Bradicárdica (RB) e Taquicárdica (RT), em batimentos por minuto por milímetro de mercúrio, conforme descrito anteriormente12,13,20.

 Modulação autonômica cardiovascular

A variabilidade global do IP e da PA Sistólica (PAS) no domínio do tempo foi avaliada pelo Desvio Padrão (DP) das séries temporais. Flutuações no IP e na PAS foram ainda avaliadas no domínio da frequência, por meio do modelamento autorregressivo da análise espectral. Os procedimentos teórico e analítico para a modelagem autorregressiva dos componentes oscilatórios foram descritos previamente20,21. Resumidamente, as séries de IP e PAS, derivadas de cada gravação, foram divididas em segmentos de 300 batimentos, com sobreposição de 50%. Os espectros de cada segmento foram calculados por meio do algoritmo de Levinson-Durbin, a ordem do modelo escolhido foi de acordo com o critério de Akaike, com os componentes oscilatórios quantificados em Baixa (BF: 0,2 a 0,6 Hz) e Alta Frequência (AF: 0,6 a 3,0 Hz).

 Pesos dos tecidos

Após as avaliações cardiovasculares, os animais foram submetidos à eutanásia por decapitação, e os músculos sóleo e gastrocnêmio, bem como o tecido adiposo branco retroperitoneal, foram imediatamente removidos e pesados.

 Análise estatística

A análise estatística foi realizada com o software Statistical Package for the Social Sciences(SPSS), versão 20.0 para Windows (Chicago, EUA). Os dados foram apresentados como média ± erro padrão da média. Depois de confirmar que todas as variáveis contínuas foram distribuídas normalmente utilizando o teste de Kolmogorov-Smirnov, as diferenças estatísticas entre os grupos foram obtidas por ANOVA de duas vias seguida pelo pós-teste de Bonferroni. As diferenças estatísticas entre os dados avaliados ao longo do tempo foram obtidas através de ANOVA para medidas repetidas, com fator grupo avaliado, seguido pelo teste de Bonferroni. O nível de significância foi estabelecido em p < 0,05.

 Resultados Capacidade física e peso corporal

Inicialmente, os animais infartados (IS e IT) apresentaram redução do TCM em comparação com animais não infartados (CS e CT). Após o período de TR ou acompanhamento, os grupos treinados (CT e IT) aumentaram os valores de TCM em relação às suas avaliações iniciais e em comparação com seus respectivos controles (CS e IS) (Figura 1). No entanto, o Grupo IT permaneceu com valores de TCM reduzidos, em relação ao CT ao final do estudo. No TCM, houve interação entre os momentos de avaliação e os grupos experimentais (F = 72,402; p < 0,001).

Valores do teste de carga máxima nos Grupos Controle Sedentário (CS), Controle Treinado (CT), Infartado Sedentário (IS) e Infartado Treinado (IT). # p < 0,05 vs. avaliação inicial; * p < 0,05 vs. CS; ‡ p < 0,05 vs. CT; † p < 0,05 vs. IS.

Ao início do protocolo, o peso corporal foi semelhante entre os grupos estudados (~277 ± 7 g); entretanto, ao final, os grupos experimentais apresentaram aumento de peso corporal em relação às suas análises iniciais (CS: 490 ± 10; CT: 454 ± 12; IS: 478 ± 13; IT: 465 ± 18 g). Em relação ao peso do tecido adiposo branco retroperitoneal, os Grupos CT (4,5 ± 0,6 g) e IT (5,9 ± 0,5g) apresentaram redução dessa variável em relação aos Grupos CS (8,1 ± 1,1g) e IS (7,1 ± 0,8 g), respectivamente. Os pesos dos músculos sóleo e gastrocnêmio, que estavam reduzidos no Grupo IS (0,17 ± 0,02 e 1,00 ± 0,09 g) em relação ao CS (0,28 ± 0,02 e 1,37 ± 0,05g), foram aumentados pelo TR, conforme observado nos Grupos CT (0,41 ± 0,03 e 1,59 ± 0,04g) e IT (0,30 ± 0,02 e 1,26 ± 0,01 g) em relação aos seus pares sedentários.

 Morfometria e função ventricular

As variáveis ecocardiográficas de morfometria e função ventricular estão apresentadas na Tabela 1. A área de infarto do VE, semelhante entre os grupos infartados (IS e IT) na avaliação ecocardiográfica inicial, não foi alterada pelo período de TR. A massa do VE e a ERP foram semelhantes entre os grupos na avaliação inicial. Ao final do estudo, os grupos treinados (CT e IT) apresentaram aumento da massa do VE em relação às suas avaliações iniciais, bem como em comparação aos seus respectivos controles (CS e IS). Em relação à ERP, o Grupo CT apresentou aumento e o Grupo IS teve redução dessa variável, quando comparados ao CS. No entanto, o TR foi eficaz em prevenir tal redução no Grupo IT em relação ao Grupo IS. O diâmetro diastólico final do VE, semelhante nos grupos ao início do protocolo, estava aumentado ao final do estudo nos Grupos IS e IT, em relação ao CS (Tabela 1). Nas variáveis morfométricas, interações entre momentos de avaliação e grupos experimentais ocorreram nas avaliações da massa do VE (F = 19,805; p < 0,001) e da ERP (F = 0,0296; p < 0,001).

Avaliações ecocardiográficas iniciais e finais da morfometria e função cardíaca nos Grupos Controle Sedentário (CS), Controle Treinado (CT), Infartado Sedentário (IS) e Infartado Treinado (IT)
Variáveis/grupos   CS CT IS IT
Massa VE (g) Inicial 1,07 ± 0,02 1,10 ± 0,04 1,15 ± 0,04 1,11 ± 0,05
Final 1,10 ± 0,05 1,77 ± 0,09#* 1,29 ± 0,05#* 1,71 ± 0,08#*†
ERP Inicial 0,39 ± 0,04 0,43 ± 0,02 0,37 ± 0,02 0,44 ± 0,05
Final 0,40 ± 0,01 0,52 ± 0,03* 0,28 ± 0,02* 0,48 ± 0,04†
DDVE (cm) Inicial 0,65 ± 0,01 0,63 ± 0,01 0,80 ± 0,01 0,82 ± 0,02
Final 0,73 ± 0,01 0,74 ± 0,02 0,92 ± 0,04* 0,87 ± 0,05*
Função sistólica
FE (%) Inicial 74 ± 3 72 ± 6 46 ± 4*‡ 44 ± 3*‡
Final 71 ± 1 68 ± 2 43 ± 4*‡ 40 ± 2*‡
VEC (circ/seg 10-4) Inicial 51 ± 4 49 ± 3 30 ± 5*‡ 35 ± 2*‡
Final 46 ± 1 45 ± 5 32 ± 2*‡ 33 ± 3*‡
Função diastólica
TRIV (ms) Inicial 30 ± 2 31 ± 1 28 ± 1 30 ± 2
Final 31 ± 3 32 ± 1 30 ± 1 32 ± 3
E/A Inicial 1,57 ± 0,11 1,61 ± 0,22 2,74 ± 0,12* 2,77 ± 0,21*
Final 1,61 ± 0,12 1,87 ± 0,04* 2,69 ± 0,05*‡ 2,07 ± 0,10#*†
Função global
IDM Inicial 0,44 ± 0,03 0,46 ± 0,03 0,45 ± 0,04 0,46 ± 0,02
Final 0,37 ± 0,03 0,19 ± 0,01* 0,54 ± 0,04* 0,33 ± 0,02†‡

Valores representam média ± erro padrão da média.

p < 0,05 vs. avaliação inicial;

p < 0,05 vs. CS;

p < 0,05 vs. IS;

p < 0,05 vs. CT.

VE: ventrículo esquerdo; ERP: espessura relativa da parede; DDVE: diâmetro diastólico do ventrículo esquerdo; FE: fração de ejeção; VEC: velocidade de encurtamento circunferencial; TRIV: tempo de relaxamento isovolumétrico; E/A: relação entre as ondas E e A; IDM: índice de desempenho miocárdico.

No que diz respeito às variáveis de função sistólica do VE, os Grupos IS e IT apresentaram redução da FE e velocidade de encurtamento nas avaliações ecocardiográficas iniciais e finais, em relação aos Grupos CS e CT. A relação E/A, inicialmente aumentada nos animais IS e IT, foi melhorada pelo TR nos animais IT se comparada a dos animais IS e também em relação à sua avaliação inicial. Na avaliação final, esse parâmetro de função diastólica estava aumentado nos Grupos CT e IS em relação ao CS, bem como no Grupo IS em relação ao CT. Por outro lado, o TRIV não foi modificado pelo IM ou TR (Tabela 1).

A avaliação da função global do VE, realizada por meio do IDM, foi semelhante entre os grupos ao início do protocolo. No entanto, ao final do estudo, o Grupo IS aumentou essa variável em comparação ao CS. Vale salientar que o período de TR melhorou o IDM nos Grupos CT e IT em relação aos seus respectivos controles (CS e IS). No entanto, o Grupo IT permaneceu com o IDM aumentado em relação ao CT. Interações entre os momentos de avaliação e grupos experimentais foram observadas nas variáveis de função cardíaca: relação E/A (F = 2248,060; p < 0,001) e IDM (F = 23,293; p < 0,001).

 Avaliações hemodinâmicas

O Grupo IS demonstrou redução da PAS em relação ao Grupo CS. Apesar de não terem sido observadas diferenças entre IT e CS, o grupo IT apresentou PAS reduzida em relação ao CT. Na PAS, houve interação entre TF e IM (F = 13,068; p = 0,001). Adicionalmente, não foram observadas diferenças nos parâmetros de PA Diastólica (PAD), PAM e FC entre os grupos avaliados, conforme observado na Tabela 2.

Avaliações hemodinâmicas nos Grupos Controle Sedentário (CS), Controle Treinado (CT), Infartado Sedentário (IS) e Infartado Treinado (IT)
Variáveis/grupos CS CT IS IT
Hemodinâmica
PAS (mmHg) 125 ± 4 130 ± 3 113 ± 2* 121 ± 4†
PAD (mmHg) 85 ± 2 87 ± 3 85 ± 4 88 ± 5
PAM (mmHg) 98 ± 5 101 ± 4 94 ± 4 99 ± 3
FC (bpm) 327 ± 8 334 ± 10 351 ± 12 355 ± 14
Sensibilidade barorreflexa
RT (bpm/mmHg) 3,5 ± 0,1 4,4 ± 0,6 1,8 ± 0,1*† 2,2 ± 0,3*†
RB (bpm/mmHg) -2,4 ± 0,09 -4,3 ± 0,31* -1,3 ± 0,05*† -2,1 ± 0,21†

Valores representam média ± erro padrão da média.

p < 0,05 vs. CS;

p < 0,05 vs. CT.

PAS: pressão arterial sistólica; PAD: pressão arterial diastólica; PAM: pressão arterial média; FC: frequência cardíaca; RT: resposta taquicárdica; RB: resposta bradicárdica.

A RT a quedas de pressão arterial, após a injeção de nitroprussiato de sódio, esteve reduzida nos animais dos Grupos IS e IT em relação aos dos Grupos CS e CT. A RB a aumentos de pressão arterial, após doses crescentes de fenilefrina, esteve reduzida nos animais do Grupo IS em relação ao Grupo CS. O TR induziu um aumento da RB nos ratos do Grupo CT, em comparação ao Grupo CS. Vale ressaltar que não foram observadas diferenças na RB entre os Grupos IT e CS, porém o Grupo IT apresentou redução dessa variável em relação ao CT (Tabela 2). A interação entre TF e IM foi observada na RB (F = 12,087; p = 0,001).

 Modulação autonômica cardiovascular

Os dados de variabilidade do IP e da PAS, no domínio do tempo e da frequência, podem ser observados na Tabela 3. Os animais IS apresentaram redução do Desvio Padrão do IP (DP-IP), da Variância do IP (Var-IP) e da Raiz Quadrada da Média das Diferenças dos Intervalos RR Sucessivos (RMSSD) em relação aos animais CS. A Var-IP apresentou redução adicional nos Grupos IS e IT também em relação ao Grupo CT. Após o período de TR, o Grupo IT preveniu uma queda adicional do DP-IP em relação ao Grupo IS, bem como normalizou a RMSSD, uma vez que apresentou valores semelhantes ao Grupo CS. Houve interação entre TF e IM na variável DP-IP (F = 12,106; p = 0,001). No que tange à Var-PAS, não foram observadas alterações nos grupos experimentais.

Variabilidade do intervalo de pulso e da pressão arterial sistólica, no domínio do tempo e da frequência, nos Grupos Controle Sedentário (CS), Controle Treinado (CT), Infartado Sedentário (IS) e Infartado Treinado (IT)
Variáveis/grupos CS CT IS IT
Variância do IP
DP-IP (ms) 11,5 ± 0,7 9,4 ± 1,3 5,3 ± 0,4* 8,1 ± 0,4*†
Var-IP (ms2) 136,4 ± 16,1 140,0 ± 15,3 35,7 ± 7,0*‡ 64,4 ± 4,0*†‡
RMSSD (ms) 6,3 ± 0,4 8,4 ± 0,8* 4,6 ± 0,2*‡ 6,0 ± 0,2
AF/BF 0,41 ± 0,02 0,43 ± 0,05 0,19 ± 0,03* 0,28 ± 0,07
Variância da PAS
Var-PAS (mmHg2) 27,5 ± 6,0 23,2 ± 3,9 19,7 ± 2,2 26,9 ± 4,4
AF (mmHg2) 1,9 ± 0,2 1,7 ± 0,2 1,3 ± 0,2 1,8 ± 0,3
Índice a (BF, ms/mmHg) 1,13 ± 0,09 1,33 ± 0,32 0,62 ± 0,24* 0,76 ± 0,06*

Valores representam média ± erro padrão da média.

p < 0,05 vs. CS;

p < 0,05 vs. IS;

p < 0,05 vs. CT.

IP: intervalo de pulso; DP-IP: desvio padrão do intervalo de pulso; Var-IP: variância do intervalo de pulso; RMSSD: raiz quadrada da média das diferenças dos intervalos RR sucessivos; BF: banda de baixa frequência; AF: banda de alta frequência; PAS: pressão arterial sistólica; Var-PAS: variância da pressão arterial sistólica; AF: alta frequência.

O IM induziu a alterações na modulação autonômica cardíaca dos animais estudados, representadas pela redução das bandas de BF (Figura 2A) e AF (Figura 2B) do IP, bem como do balanço autonômico (BF/AF) no Grupo IS em relação ao CS. Vale salientar que 3 meses de TR foram eficazes em prevenir tais alterações, conforme observado no Grupo IT. No entanto, tanto a banda de BF quanto a banda de AF permaneceram reduzidas no Grupo IT em relação ao CT. Por outro lado, a banda de BF da PAS, que estava aumentada no Grupo IS, foi normalizada no Grupo IT (Figura 2C). Houve interação entre TF e IM nos valores absolutos da banda de BF do IP (F = 11,041; p = 0,02).

Valores absolutos das bandas de baixa (A) e alta frequência (B) da variabilidade do intervalo de pulso, bem como da banda de baixa frequência (C) da pressão arterial sistólica nos grupos experimentais. * p < 0,05 vs. Grupo Controle Sedentário (CS); ‡ p < 0,05 vs. Grupo Controle Treinado (CT); † p < 0,05 vs. Grupo Infartado Sedentário (IS), Infartado Treinado (IT).

Corroborando os dados de sensibilidade barorreflexa avaliado por respostas a drogas vasoativas, o índice alfa da banda BF da PAS, que estava reduzido no Grupo IS, não sofreu modificações pelo TR.

 Discussão

O presente estudo foi realizado para testar a hipótese de que o TR dinâmico de baixa/moderada intensidade poderia promover benefícios na função cardíaca e melhorar o controle autonômico da circulação de ratos infartados. Os principais achados deste trabalho apontam para o fato de que o TR promoveu alterações morfométricas ventriculares nos animais infartados, modificações estas não associadas a alterações da função cardíaca. No entanto, embora a sensibilidade barorreflexa e o índice alfa não tenham sido melhorados, o TR foi eficaz em prevenir um prejuízo adicional da modulação autonômica cardiovascular nos animais submetidos ao IM.

O TR tem sido aceito como componente principal de um abrangente programa de exercícios, tanto para indivíduos aparentemente saudáveis quanto para aqueles com doença cardiovascular. Nesse sentido, as diretrizes enfatizam a importância de se incorporar o TR para uma prescrição ideal de exercícios nos pacientes cardiopatas, com o objetivo de melhorar a força muscular, a capacidade física e a Qualidade de Vida14-18.

Corroborando os dados clínicos, no presente estudo, o TR aumentou os valores do TCM nos animais infartados em relação aos sedentários, sugerindo melhora da força muscular nesses animais. Em adição, a redução do tecido adiposo retroperitoneal, bem como o aumento de peso dos músculos sóleo e gastrocnêmio, nos ratos infartados treinados, sugere uma modificação positiva da composição corporal desses animais. Achados prévios do nosso grupo já demonstraram adaptações positivas do TR na composição corporal e no aumento de força muscular em ratas diabéticas ooforectomizadas19 e ratos saudáveis22.

Apesar dos benefícios conhecidos na Qualidade de Vida, força muscular e composição corporal, o TR vinha sendo tradicionalmente desencorajado para pacientes com IC23 em virtude das preocupações em promover comprometimento da função do VE e potencial efeito adverso no remodelamento cardíaco, principalmente decorrente do aumento da pós-carga. No entanto, quando o TR foi realizado em intensidade baixa/moderada por pacientes com IC, as respostas hemodinâmicas não excederam os níveis atingidos durante um teste de esforço padrão24, e o remodelamento cardíaco adverso não foi observado em pacientes após um período de TR15.

No presente trabalho, embora a área de IM e o DDVE não tenham sido alterados pelo TR nos animais infartados, a massa do VE foi aumentada e a ERP foi normalizada nesses animais − modificações estas que poderiam sugerir um remodelamento cardíaco positivo. No entanto, quando avaliadas as variáveis de função ventricular, adaptações positivas na FE, VEC e TRIV não foram observadas nos animais infartados treinados. Diferentemente desses achados, nosso grupo previamente demonstrou que o TF aeróbico foi capaz de reduzir a área de IM, o DDVE, bem como melhorar a função sistólica e diastólica de ratos infartados10,13. É possível que um volume de treinamento maior, bem como a sobrecarga hemodinâmica desencadeada pelo treinamento aeróbico, tenha sido responsável por essas adaptações.

Por outro lado, a relação E/A e o IDM, um índice que representa o estresse cardíaco global, foram melhorados pelo TR nos animais infartados, sugerindo, assim, alguma adaptação cardíaca favorável ao TR dinâmico nesses animais. Reforçando essa hipótese, o Grupo IS apresentou redução da PAS em comparação aos animais do Grupo CS. No entanto, após o período de TR, os animais treinados normalizaram essa variável. Reconhecendo que a PAS reflete a capacidade de trabalho cardíaco, como sugerido por Yu e McNeill25, pode-se especular que a redução da PAS observada no presente trabalho possa estar relacionada à redução no desempenho ventricular no grupo sedentário, sendo, portanto, normalizado após o período de TR.

Utilizando um equipamento para o TR diferente daquele aplicado na presente investigação, de Cássia Cypriano Ervati Pinter e cols.26 demonstraram que 8 semanas de TR promoveram redução da PA e FC, melhorias da contratilidade do músculo papilar e aumento da atividade da ATPase da miosina cardíaca de ratos saudáveis. Em contrapartida, Barauna e cols.22 sugerem que o TR leva ao desenvolvimento de hipertrofia cardíaca concêntrica sem alteração da função ventricular ou de sua cavidade em ratos saudáveis. Dessa forma, a não concordância entre os resultados de função cardíaca pode ter se dado em razão da escolha do modelo de TR, bem como da presença de disfunção ventricular desencadeada pelo IM nos animais.

Evidências na literatura sugerem que o TF aeróbico, realizado durante a recuperação de IM, proporcionou aumento da variabilidade da FC, um importante índice de função autonômica e preditor de mortalidade27. Além disso, La Rovere e cols.8 evidenciaram que o TF aeróbico, após o IM, pode modificar favoravelmente a sobrevida a longo prazo e que esse benefício está provavelmente relacionado à melhora da sensibilidade barorreflexa, consequentemente, do balanço autonômico após o treinamento nesses indivíduos infartados. Em consonância aos achados em humanos, nosso grupo recentemente demonstrou que 3 meses de treinamento aeróbico foi capaz de melhorar a variabilidade da FC, a modulação autonômica, bem como a sensibilidade barorreflexa em ratos após o IM10,13, aumentando, dessa forma, a sobrevida dos animais treinados.

De fato, a maioria dos estudos aponta para o TF aeróbico como uma importante ferramenta no manejo da disfunção autonômica de pacientes após o IM; no entanto, os efeitos do TR nas variáveis autonômicas cardíacas permanecem pouco explorados. Em estudos clínicos e experimentais com IC, têm sido demonstrado que aumentos na banda de BF da variabilidade da FC estão ligados ao grau de simpato-excitação, avaliado por medidas diretas da atividade nervosa simpática ou de norepinefrina plasmática28,29. Entretanto, em estágios avançados da doença, o oposto também é verdadeiro, ou seja, a banda de BF da VFC chega a quase desaparecer em virtude do aumento da atividade simpática30,31. A redução desse componente tem sido associada a prognósticos negativos em indivíduos insuficientes, visto que La Rovere e cols.32 mostraram que reduzida banda de BF é um preditor independente de mortalidade cardiovascular nesses pacientes.

No presente estudo, embora a sensibilidade barorreflexa e o índice alfa não tenham sido modificados, o TR promoveu adaptações positivas no DP-IP e RMSSD, aumentou as bandas de BF e AF do IP, bem como normalizou o balanço BF/AF. Adicionalmente, o Grupo IT apresentou uma redução da banda de BF da PAS em relação aos animais IS. Dessa forma, pode-se sugerir que o TR desencadeou uma redução da modulação simpática cardíaca e vascular, bem como promoveu um aumento da modulação parassimpática, melhorando, por sua vez, o balanço autonômico cardíaco de ratos infartados submetidos a 3 meses de TR. A não alteração da sensibilidade barorreflexa, bem como do índice alfa da PAS, sugerem que o TR possa ter ocasionado adaptações importantes nos centros de controle cardiovascular, fato este que poderia explicar um melhor controle autonômico cardíaco e vascular nos animais treinados. No entanto, são necessários estudos que investiguem os efeitos do TR no controle central da circulação, para melhor explicitar essas evidências.

 Conclusões

Em suma, os dados do presente estudo sugerem que o treinamento físico resistido dinâmico de baixa/moderada intensidade pode ser uma importante e segura ferramenta terapêutica após o infarto do miocárdio, tendo em vista que não promove mudanças expressivas da função ventricular, reduz o estresse cardíaco global e melhora significativamente a modulação autonômica cardíaca e vascular.

 Agradecimentos

À professora Dra. Claudia Borim, pelo suporte técnico nas análises estatísticas.

Este estudo teve suporte financeiro da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) protocolo 2013/14788-9. CFG teve bolsa de mestrado da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). MCI, KDA e BR recebem apoio financeiro do Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento (CNPq-BPQ).

Contribuição dos autores

Concepção e desenho da pesquisa: Irigoyen MC, Rodrigues B;Obtenção de dados: Grans CF, Feriani DJ, Abssamra MEV, Rocha LY, Carrozzi NM, Mostarda C, Figueroa DM; Análise e interpretação dos dados: Grans CF, Feriani DJ, Abssamra MEV, Rocha LY, Carrozzi NM, Mostarda C, Figueroa DM, Angelis KD, Rodrigues B; Análise estatística: Grans CF, Feriani DJ, Abssamra MEV, Rocha LY, Carrozzi NM, Rodrigues B; Obtenção de financiamento: Rodrigues B; Redação do manuscrito: Grans CF, Angelis KD, Irigoyen MC, Rodrigues B; Revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo intelectual importante: Angelis KD, Irigoyen MC, Rodrigues B.

Fontes de financiamento

O presente estudo foi financiado pela CAPES e FAPESP.

Vinculação acadêmica

Este artigo é parte de Dissertação de Mestrado de Camila F. Grans pela Universidade São Judas Tadeu (USJT).