Arq Bras Cardiol abc Arquivos Brasileiros de Cardiologia Arq. Bras. Cardiol. 0066-782X 1678-4170 Sociedade Brasileira de Cardiologia - SBC xfZTRjJDPXKGYmRF6zWcZ4x S0066-782X2015002100160 S0066-782X2015005050070 10.5935/abc.20150070 Original Articles Effects of One Resistance Exercise Session on Vascular Smooth Muscle of Hypertensive Rats Silva Tharciano Luiz Teixeira Braga da 1 Mota Marcelo Mendonça 1 Fontes Milene Tavares 1 Araújo João Eliakim dos Santos 1 Carvalho Vitor Oliveira 1 Bonjardim Leonardo Rigoldi 1 Santos Márcio Roberto Viana 1 Universidade Federal de Sergipe Brazil Universidade Federal de Sergipe; Universidade de São Paulo – Brazil Universidade Federal de Sergipe Mailing Address: Marcio Roberto Viana Santos, Universidade Federal de Sergipe. Departamento de Fisiologia, Universidade Federal de Sergipe, Av. Marechal Rondon, S/N, Rosa Elze. Postal Code 49100-000, São Cristóvão, SE – Brazil. E-mail: marciorvsantos@bol.com.br, marcio@infonet.com.br

Author contributions

Conception and design of the research: Silva TLTB, Mota MM, Fontes MT, Bonjardim LR, Santos MRV. Acquisition of data: Silva TLTB, Araújo JES. Analysis and interpretation of the data: Silva TLTB, Mota MM, Fontes MT, Carvalho VO. Statistical analysis: Silva TLTB, Mota MM. Obtaining financing: Santos MRV. Writing of the manuscript: Silva TLTB, Mota MM, Fontes MT, Carvalho VO. Critical revision of the manuscript for intellectual content: Silva TLTB, Mota MM, Fontes MT, Bonjardim LR, Santos MRV. Supervision / as the major investigador: Silva TLTB.

Potential Conflict of Interest

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

 23 06 2015 08 2015 105 2 160 167 16 11 2014 12 03 2015 23 03 2015 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. Abstract Background:

Hypertension is a public health problem and increases the incidence of cardiovascular diseases.

 Objective:

To evaluate the effects of a resistance exercise session on the contractile and relaxing mechanisms of vascular smooth muscle in mesenteric arteries of NG-nitro L-arginine methyl ester (L-NAME)-induced hypertensive rats.

 Methods:

Wistar rats were divided into three groups: control (C), hypertensive (H), and exercised hypertensive (EH). Hypertension was induced by administration of 20 mg/kg of L-NAME for 7 days prior to experimental protocols. The resistance exercise protocol consisted of 10 sets of 10 repetitions and intensity of 40% of one repetition maximum. The reactivity of vascular smooth muscle was evaluated by concentration‑response curves to phenylephrine (PHEN), potassium chloride (KCl) and sodium nitroprusside (SNP).

 Results:

Rats treated with L-NAME showed an increase (p < 0.001) in systolic blood pressure (SBP), diastolic blood pressure (DBP) and mean arterial pressure (MAP) compared to the initial period of induction. No difference in PHEN sensitivity was observed between groups H and EH. Acute resistance exercise reduced (p < 0.001) the contractile response induced by KCl at concentrations of 40 and 60 mM in group EH. Greater (p < 0.01) smooth muscle sensitivity to NPS was observed in group EH as compared to group H.

 Conclusion:

One resistance exercise session reduces the contractile response induced by KCl in addition to increasing the sensitivity of smooth muscle to NO in mesenteric arteries of hypertensive rats.

 Keywords Hypertension Exercise Vasodilatation Rats Muscle, Smooth Mesenteric, Artery Introduction

Hypertension is a public health problem worldwide, and is associated with the increasing incidence of deaths due to cardiovascular diseases1. Several hypertension models have been developed within the basic sciences to mimic the pathological effects of hypertension2,3. The experimental hypertension model in rats using inhibition of nitric oxide synthase (NOS) with NG-nitro-L-arginine-methyl-ester (L-NAME) determines arterial hypertension, kidney injury, sympathetic overactivity and endothelial dysfunction4-8.

It is worth noting that the induction of hypertensive rats depends on the L-NAME dose administered, treatment duration, target organ studied, age and type of the animal used in the study. In association with that hypertension model, studies have shown that aerobic and resistance exercises are beneficial regarding aspects related to blood pressure and vascular function in rats9,10.

Nitric oxide synthase inhibition induces hypertension by increasing blood pressure via an endothelium-dependent response7. Our team has recently shown that submitting L-NAME-induced rats to resistance exercise for four weeks can reduce sensitivity to phenylephrine (PHEN) and increase sensitivity to sodium nitroprusside (SNP) of the superior mesenteric artery smooth muscle10.

The study of resistance exercise in animal models mimicking hypertension provides relevant information for clinical studies aimed at disease prevention, treatment and control. Despite our team’s findings10, so far the effects of resistance exercise on the contracting and relaxing parameters related to vascular smooth muscle have not been well established. A study has recently shown that submitting spontaneously hypertensive rats (SHR) to one session of resistance exercise does not change the vascular function of the tail artery in relaxations induced by SNP, an exogenous donor of nitric oxide (NO)11. Several variables, such as disease animal model, type of artery studied, type of resistance exercise, and volume, intensity and duration of physical stimulus, can influence the benefits of resistance exercise. The present study aimed at assessing the effects of one resistance exercise session on the contraction and relaxation mechanisms of the mesenteric artery smooth muscle of L-NAME-induced hypertensive rats.

 Methods Animals

Wistar rats (250-300 g) were used in all experiments. The animals were maintained under controlled temperature (22 ± 1°C) and 12-hour light-dark cycles, with water and food ad libitum. All procedures described in the present study were approved by the Ethics Committee in Research with Animals of the Universidade Federal de Sergipe, Brazil (Protocol 32/2013). The animals were divided into three groups with ten animals each: sedentary control (C); sedentary control with hypertension (H) and exercised hypertensive (EH). The animals of groups C and H were maintained inside boxes with no exposure to exercise, and only group EH animals underwent one resistance exercise session.

 Hypertension induction, and blood pressure and body weight measurements

Before beginning the procedure of experimental hypertension induction, blood pressure was measured by using the non-invasive caudal method (LETICA, LE5002, Barcelona, Spain). After that, only animals of groups H and EH received orally L-NAME (20 mg/kg, daily), through gavage, for seven days8. By the end of the induction period, blood pressure was measured again in all groups. Animals with mean arterial pressure (MAP) greater than 130 mm Hg were categorized as hypertensive. Body weight was daily assessed to adjust the L-NAME dosage.

 Protocol of resistance exercise

Resistance exercise was performed in a squatting apparatus according to the model by Tamaki et al.12. Initially, group EH animals were acquainted with the exercise apparatus for three days, and, then, the one repetition maximum (RM) test was performed. One RM was determined as the maximum weight lifted by each rat, using the exercise apparatus13. Two days after the RM test, the animals underwent the resistance exercise protocol adapted from Fontes et al.14. The rats underwent ten sessions of ten repetitions, with 60-second rest intervals, and intensity of 40% of the load established by using the RM test. The parameters of electrical stimulation are similar to those described by Barauna et al.15. The animals of groups C and H underwent none of those procedures.

 Assessing smooth muscle vascular reactivity

Immediately after the resistance exercise session, all rats of all groups were sacrificed and superior mesenteric artery rings, free from connective tissue, were sectioned (1-2 mm). Endothelium-independent relaxation was assessed by using the superior mesenteric artery rings prepared according to the description by Menezes et al.16. The presence or absence of functional endothelium was assessed by the ability, measured as percentage (%), of acetylcholine (ACh; 1 µM) to relax the pre-contracted rings with 1 µM of PHEN. Rings whose relaxations were below 10% were considered not to have a functional endothelium and automatically selected for this study17.

The changes in vascular reactivity due to the contracting and relaxing agents were assessed through concentration-response curves of the superior mesenteric artery rings of the rats of all groups. After the stabilization period of the isolated rings, curves for the contracting agents were performed: PHEN (10-9-10-4 M) (α-1 adrenergic agonist) and KCl (20-80 mM) (unspecific contracting agent). In addition, experiments for the relaxing agent were conducted: SNP (10-11-10-6 M), NO donor, in pre-contracted rings with PHEN (1 µM). All experimental protocols were conducted separately.

Data from the concentration-response curves were assessed by using the adjustment of a logistic function: E = Rmax/((1+(10c/10x)n) + Φ), where E is the response; Rmax is the maximal response the agonist can produce; c is the logarithm of EC50, which is the concentration at which the agonist produces a response equal to 50% of the maximal response; x is the logarithm of the concentration of the agonist; the exponential term, n, is a parameter of adjustment of the curve that defines the inclination of the concentration-response line; and Φ is the response observed in the absence of the agonist. Non-linear regression analyses were performed to determine the parameters Rmax, EC50 and n, with the restriction Φ = zero. The sensitivity of the superior mesenteric artery rings was assessed by determining the pD2 value of each agonist. That corresponds to the negative logarithm of the molar concentration of the agonist that determines a response equal to 50% of the maximal response (EC50), in each experiment.

 Drugs and reagents

NG-nitro-L-arginine-methyl-ester (L-NAME), acetylcholine chloride (ACh), L-phenylephrine chloride (PHEN), sodium nitroprusside (SNP), salts and reagents used in the present study were obtained from Sigma (Sigma Chemical Co, St. Louis, MO, USA).

 Statistical analyses

The Kolmogorov-Smirnov test was used to determine whether the probability distributions of the data were parametric or non-parametric. All data had a normal distribution. The values were expressed as mean ± standard error of the mean (SEM). Student t tests paired and analysis of variance (one-way and two-way ANOVA) followed by Bonferroni post-test were used when necessary to assess the significance of the differences between the means. The values were considered statistically significant when p < 0.05. The GraphPad Prism program, version 3.02 (GraphPad Software, San Diego-CA, USA), was used in all procedures.

 Results Body weight and blood pressure in response to hypertension induction

We observed that in the beginning and end of the hypertension induction period, the body weight of the rats was similar in all groups. After seven days of induction, the rats treated with L-NAME showed an increase (p < 0.001) in the levels of MAP, systolic blood pressure (SBP) and diastolic blood pressure (DBP). When the end of the induction period between the groups was statistically assessed, L-NAME showed to induce an increase in MAP, SBP and DBP (p < 0.001) in the groups H and EH as compared to group C (Table 1).

Body weight, mean arterial pressure (MAP), systolic blood pressure (SBP) and diastolic blood pressure (DBP) of rats at the beginning and end of systemic hypertension induction
GROUPS PERIOD WEIGHT (g) MAP (mm Hg) SBP (mm Hg) DBP (mm Hg)
C (n = 10) INITIAL 253 ± 12.0 101.6 ± 1.8 125.0 ± 1.6 90.0 ± 2.0
FINAL 258 ± 13.7 106.3 ± 2.1 129.0 ± 1.4 95.0 ± 2.2
H (n = 10) INITIAL 257 ± 11.6 104.3 ± 1.4 121.0 ± 1.5 96.0 ± 2.1
FINAL 263 ± 13.6 134.3 ± 2.0***.C 147.0 ± 1.8***.C 128.0 ± 1.9***.C
EH (n = 10) INITIAL 252 ± 12.6 104.6 ± 1.7 128.0 ± 1.3 93.0 ± 2.3
FINAL 257 ± 14.6 131.9 ± 1.9***.C 145.0 ± 1.3***.C 124.0 ± 1.6***.C

C: control group; H: hypertensive group; EH: exercised hypertensive group. Data are shown as means ± SEM. The statistical differences were determined by Student t tests one-way ANOVA followed by Bonferroni post-test.

p < 0.001 initial vs final period;

p < 0.001 vs final period of the control group.

 Vascular smooth muscle constriction in response to PHEN

We observed that PHEN (10-9-10-4 M) induced concentration-dependent contraction of the isolated rings of the superior mesenteric artery in all groups. However, the maximal contraction response did not differ between the groups (Figure 1A).

Concentration-response curves for phenylephrine (PHEN: 10<sup>-9</sup>-10<sup>-4</sup> M) in isolated superior mesenteric artery rings without functional endothelium (<xref ref-type="fig" rid="f01">Figure 1A</xref>) obtained from rats of the groups Control (C), Hypertensive (H) and Exercised Hypertensive (EH). <xref ref-type="fig" rid="f01">Figure 1B</xref> indicates means ± standard error of the mean (SEM) of pD<sub>2</sub> of the phenylephrine induced contractions (B). Data are expressed as means ± SEM for ten experiments in each group. The statistical differences between means were determined by using two-way ANOVA followed by the Bonferroni post-test (<xref ref-type="fig" rid="f01">Figure 1A</xref>) and one-way ANOVA followed by the Bonferroni post-test (<xref ref-type="fig" rid="f01">Figure 1B</xref>). *p < 0.01 vs C. pD<sub>2</sub>: negative logarithm of the molar concentration of the agonist that produces 50% of maximal response.

L-NAME could interfere with the arterial sensitivity of PHEN-induced contractions in hypertensive-induced rats, because pD2 changed (p < 0.05) in group H as compared to group C (Figure 1B). In addition, one resistance exercise session did not interfere with arterial sensitivity, and pD2 remained unaltered when comparing groups EH and H (Figure 1B).

 Vascular smooth muscle constriction in response to KCl

We observed that the increase in extracellular KCl (20-80 mM) produced contractile tension in the isolated rings of the superior mesenteric artery of the rats of all groups. However, the maximal responses induced by KCl did not differ between the groups (Figure 2). The animals induced to hypertension with L-NAME had a higher percentage contraction of vascular smooth muscle at the concentrations of 40 and 60 mM of KCl (p < 0.01; p < 0.001, respectively) (Figure 2). On the other hand, group EH animals had a lower percentage contraction of vascular smooth muscle at the concentrations of 40 and 60 mM (p < 0.001) (Figure 2).

Concentration-response curves for potassium chloride (KCl: 20-80 mM) in isolated superior mesenteric artery rings without functional endothelium obtained from rats of the groups Control (C), Hypertensive (H) and Exercised Hypertensive (EH). Data are expressed as means ± standard error of the mean (SEM) for ten experiments in each group. The statistical differences between means were determined by using two-way ANOVA followed by the Bonferroni post-test. **p < 0.01 and ***p < 0.001 vs C; <sup>###</sup>p < 0.01 and <sup>###</sup>p < 0.001 vs H. Vascular smooth muscle dilation in response to SNP

We observed that SNP (10-11-10-6 M) induced endothelium-independent relaxation in the isolated rings of the superior mesenteric artery of the rats of all groups (Figure 3A). The maximal vascular relaxation in response to SNP was similar in the three groups studied (Figure 3A). L-NAME reduced (p < 0.05) the arterial sensitivity to SNP in group H animals as compared to those in group C (Figure 3B).

Concentration-response curves for sodium nitroprusside (SNP: 10<sup>-11</sup>-10<sup>-6</sup> M) in isolated superior mesenteric artery rings without functional endothelium and pre-contracted with phenylephrine (1 µM) (<xref ref-type="fig" rid="f03">Figure 3A</xref>). The rings were obtained from rats of the groups Control (C), Hypertensive (H) and Exercised Hypertensive (EH). <xref ref-type="fig" rid="f03">Figure 3B</xref> indicates means ± standard error of the mean (SEM) of pD<sub>2</sub> of the SNP-induced relaxations. Data are expressed as means ± SEM for ten experiments in each group. The statistical differences between means were determined by using two-way ANOVA followed by the Bonferroni post-test (<xref ref-type="fig" rid="f03">Figure 3A</xref>) and one-way ANOVA followed by the Bonferroni post-test (<xref ref-type="fig" rid="f01">Figure 1B</xref>). *p < 0.05 vs C; ***p < 0.001 vs H; <sup>##</sup>p < 0.01 vs H. pD<sub>2</sub>: negative logarithm of the molar concentration of the agonist that produces 50% of maximal response

Inversely, we observed that resistance exercise could restore arterial sensitivity to SNP by increasing (p < 0.01) pD2 of group EH as compared to that of group H (Figure 3B).

 Discussion

The results of this study show that one resistance exercise session in L-NAME-induced hypertensive rats caused a reduction in the KCl-induced contracting mechanisms by increasing the vasodilating sensitivity of the mesenteric artery smooth muscle.

There is evidence that the reduced levels of NO play an important role in the development of hypertension4,18. The experimental model of hypertension that mimics that effect is the one induced by the inhibition of NOS with a unspecific inhibitor, L-NAME4,19. Treatment with L-NAME is associated with structural and functional changes in the kidneys, changes in autonomic modulation and in peripheral vascular resistance, and an increase in blood pressure4,6,8,20. The present study showed a blood pressure increase of the animals treated with L-NAME for seven days. The hypertensive levels obtained are similar to those previously reported for rats treated with L-NAME for seven days6,8,20.

The literature describes that the transmission of the signal originated in the plasma membrane for the receptors of the smooth muscle contractile machinery is due to pharmacomechanical and/or electromechanical stimuli21. Those mechanisms should not be understood as completely separated systems, but understood as part of a network of signals that interact to maintain vascular physiology. In our study, the rats treated with L-NAME showed higher α-1 adrenergic sensitivity. The modulation of α-1 adrenergic receptors and the reduction in NO production play an important role in the cardiovascular changes of hypertensive rats22. It has already been shown that a reduction in NO shifts the contraction curve of PHEN to the left in the aorta of rats, but not in the tail artery, confirming that the modulation of receptors in response to NO seems to depend on the type of the artery studied23. Heijenbrok et al.24 have treated Wistar rats with L-NAME (15 mg/kg/day) for six weeks and have not observed any change related to PHEN in the vascular reactivity of the carotid and mesenteric arteries. The inconsistence about the modulation of α-1 adrenergic receptors in animals treated with L-NAME can be associated with the administration route, the drug dose, the treatment length and the type of artery studied.

In our study, immediately after one low-intensity resistance exercise session, there was no change in the sensitivity of α-1 adrenergic receptors of rats treated with L-NAME. In healthy rats, repeated strenuous swimming sessions, rather than only one session, reduced α-1 adrenergic sensitivity in the mesenteric artery with injured endothelium25. Our results differ from those by Faria et al.11, who, after one resistance exercise session (20 x 15, 50% intensity), have shown greater attenuation of the post-exercise responses to PHEN in the tail artery with intact endothelium11. The differences in our results can be attributed to the training protocol, the experimental hypertension model, the type of artery studied and the functional endothelium preservation to assess vascular reactivity. On the other hand, a previous study of our group has demonstrated that chronic low-intensity resistance exercise (3 x 10, 50% intensity) controlled blood pressure and reduced the α-1 adrenergic sensitivity of the mesenteric artery without functional endothelium of L-NAME-induced hypertensive rats10. This shows that one low-intensity resistance exercise session in L-NAME-induced hypertensive rats does not seem to be sufficient to make a change at the α-1 adrenergic receptor level, but successive resistance exercise sessions can cause a significant reduction in the contractile sensitivity promoted by PHEN.

In addition, the present study assessed another mechanism that modulates smooth muscle contraction, the contractile coupling through depolarizing KCl solutions. In general, KCl produces smooth muscle vascular contraction via membrane depolarization, causing Ca2+ inflow via voltage-dependent Ca2+ channels26. It has been reported that depolarizing KCl concentrations mediate the increase in intracellular Ca2+ concentration27. Our results indicate that animals treated with L-NAME increased smooth muscle contraction through membrane depolarization in mesenteric artery rings. Other studies with chronically L-NAME-induced animals have shown abnormal functioning of the voltage-dependent Ca2+ channels5,28. Bank et al.28 have suggested that the L-NAME-induced hypertension model increases the vascular smooth muscle tonus, and such effect is due to the reduction in NOS availability, which can lead to an increase in Ca2+ concentration or intracellular sensitivity. These findings are in accordance with our results that the increase in smooth muscle contractility found in L-NAME-induced animals can be related to the KCl-induced contractile mechanisms.

It is worth noting that, when the rats in our study underwent one resistance exercise session, they had a reduction in contraction in response to depolarizing KCl solutions (20-80 mM). That points to the possibility that resistance exercise alters in a beneficial way the depolarization of the vascular smooth muscle cells of L-NAME-induced hypertensive animals. Similarly, Chen et al.29 have shown a reduction in the contractile response to KCl (15-60 mM) in mesenteric artery rings of healthy rats after eight weeks of running training. In addition, the aortic rings of rats trained in running (10 to 12 weeks) have shown a lower contractile response to depolarizing KCl concentrations (10-100 mM) by the end of the protocol30. So far, the effects of resistance exercise on the contractile response of the smooth muscle to depolarizing KCl solutions have not been described. The present study is the first to show the efficacy of one resistance exercise session on the decrease of smooth muscle contractility via independent mechanisms of adrenergic receptors in hypertensive rats. These results suggest that low-intensity resistance exercise, when performed for a long period, can be an important tool to fight cardiovascular disorders originating from smooth muscle contractile mechanisms.

In addition, we observed that the rats treated with L-NAME had lower vasodilating sensitivity to SNP. When submitted to one resistance exercise session, they showed increased vasodilating sensitivity to NO in the smooth muscle of mesenteric artery rings. A recent study by our group has shown that the NO pathway sensitivity was decreased in L-NAME-induced hypertensive rats for eight weeks, and that chronic low-intensity resistance exercise could reverse that effect10. Acute and chronic effects of resistance exercise on the endothelium-independent vasodilating response are beneficial to vascular function in L-NAME-induced hypertensive rats. It is worth noting that, the study by another group conducting one resistance exercise session in spontaneously hypertensive animals has shown no changes in the SNP-induced relaxations in the vascular bed of the tail artery25. Those differences can result from the hypertension induction model and the training protocol adopted.

The present study has some limitations. The first is that the results obtained are specific to hypertensive rats. The second is not having assessed the effect of resistance exercise on other arteries because there already is functional heterogeneity among the arteries of different vascular beds. The third is the lack of a healthy group undergoing exercise, which limits data extrapolation. Another point to be noted is that the resistance exercise protocol adopted in the present study has the characteristic of high volume and low intensity. That exercise characteristic is similar to aerobic exercise protocols indicated to control blood pressure1,13. Some studies have shown that moderate-intensity resistance exercise can reduce blood pressure and improve vascular function1,11,31,32. Despite those advantages, a recent meta-analysis has indicated that high-intensity resistance exercise is associated with increased arterial stiffness in health young individuals33. In addition, the physiological mechanisms responsible for the advantages and/or disadvantages of resistance exercise on the vascular health of animals and humans are yet to be established.

 Conclusion

The pharmacological evidence of this study showed that one resistance exercise session caused benefits to the vascular function of L-NAME-induced hypertensive animals. Those benefits involve a reduction in the contractile responses via KCl-induced cell depolarization, independent of α-1 adrenergic receptors, and higher vasodilating sensitivity to NO of the mesenteric artery smooth muscle in L-NAME-induced hypertensive rats. The vascular smooth muscle adjustments resulting from one resistance exercise session seem beneficial to control vascular tonus in hypertension.

Sources of Funding

This study was funded by Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes) e Fundação de Apoio à Pesquisa e à Inovação Tecnológica do Estado de Sergipe (Fapitec-SE).

Study Association

This article is part of the thesis of Doctoral submitted by Tharciano Luiz Teixeira Braga da Silva from Programa de Pós‑Graduação em Ciências da Saúde da Universidade Federal de Sergipe (UFS).

 Acknowledgements

We thank the Brazilian Board of Research and Technological Development (CNPq), the Coordination for the Improvement of Higher-Level-Education Personnel (Capes) and the Foundation of Support to Research and Technological Innovation of the State of Sergipe (Fapitec-SE) for financial support.

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Holécyová A Török J Bernátová I Pechánová O Restriction of nitric oxide rather than elevated blood pressure is responsible for alterations of vascular responses in nitric oxide-deficient hypertension Physiol Res 1996 45 4 317 321 19 Kopincová J, Púzserová A, Bernátová I. L-NAME in the cardiovascular system - nitric oxide synthase activator? Pharmacol Rep. 2012;64(3):511-20. Kopincová J Púzserová A Bernátová I L-NAME in the cardiovascular system - nitric oxide synthase activator? Pharmacol Rep 2012 64 3 511 520 20 dos Santos FM, Martins Dias DP, da Silva CA, Fazan R Jr, Salgado HC. Sympathetic activity is not increased in L-NAME hypertensive rats. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2010;298(1):89-95. dos Santos FM Martins Dias DP da Silva CA Fazan R Jr Salgado HC Sympathetic activity is not increased in L-NAME hypertensive rats Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2010 298 1 89 95 21 Somlyo AP, Somlyo AV. Signal transduction and regulation in smooth muscle. Nature. 1994;372(6503):231-6. Somlyo AP Somlyo AV Signal transduction and regulation in smooth muscle Nature 1994 372 6503 231 236 22 Hong E, Larios F, Gómez-Viquez NL, Huang F, Bravo G. Role of alpha adrenoceptors and nitric oxide on cardiovascular responses in acute and chronic hypertension. J Physiol Biochem. 2011;67(3):427-35. Hong E Larios F Gómez-Viquez NL Huang F Bravo G Role of alpha adrenoceptors and nitric oxide on cardiovascular responses in acute and chronic hypertension J Physiol Biochem 2011 67 3 427 435 23 Tabernero A, Giraldo J, Vila E. Effect of NG-nitro-L-arginina-metil-ester (L-NAME) on functional and biochemical alpha 1-adrenoceptor-mediated responses in rat blood vessels. Br J Pharmacol. 1996;117(4):757-63. Tabernero A Giraldo J Vila E Effect of NG-nitro-L-arginina-metil-ester (L-NAME) on functional and biochemical alpha 1-adrenoceptor-mediated responses in rat blood vessels Br J Pharmacol 1996 117 4 757 763 24 Heijenbrok FJ, Mathy MJ, Pfaffendorf M, van Zwieten PA. The influence of chronic inhibition of nitric oxide synthesis on contractile and relaxant properties of rat carotid and mesenteric arteries. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol. 2000;362(6):504-11. Heijenbrok FJ Mathy MJ Pfaffendorf M van Zwieten PA The influence of chronic inhibition of nitric oxide synthesis on contractile and relaxant properties of rat carotid and mesenteric arteries Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol 2000 362 6 504 511 25 Chies AB, de Oliveira AM, Pereira FC, de Andrade CR, Corrêa FM. Phenylephrine-induced vasoconstriction of the rat superior mesenteric artery is decreased after repeated swimming. J Smooth Muscle Res. 2004;40(6):249-58. Chies AB de Oliveira AM Pereira FC de Andrade CR Corrêa FM Phenylephrine-induced vasoconstriction of the rat superior mesenteric artery is decreased after repeated swimming J Smooth Muscle Res 2004 40 6 249 258 26 Braunstein TH, Inoue R, Cribbs L, Oike M, Ito Y, Holstein-Rathlou NH, et al. The role of L- and T-type calcium channels in local and remote calcium responses in rat mesenteric terminal arterioles. J Vasc Res. 2009;46(2):138-51. Braunstein TH Inoue R Cribbs L Oike M Ito Y Holstein-Rathlou NH The role of L- and T-type calcium channels in local and remote calcium responses in rat mesenteric terminal arterioles J Vasc Res 2009 46 2 138 151 27 Fellner SK, Arendshorst WJ. Complex interactions of NO/cGMP/PKG systems on Ca2+ signaling in afferent arteriolar vascular smooth muscle. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2010;298(1):H144-51. Fellner SK Arendshorst WJ Complex interactions of NO/cGMP/PKG systems on Ca2+ signaling in afferent arteriolar vascular smooth muscle Am J Physiol Heart Circ Physiol 2010 298 1 H144 H151 28 Bank N, Aynedjian HS, Khan GA. Mechanism of vasoconstriction induced by chronic inhibition of nitric oxide in rats. Hypertension. 1994;24(3):322-8. Bank N Aynedjian HS Khan GA Mechanism of vasoconstriction induced by chronic inhibition of nitric oxide in rats Hypertension 1994 24 3 322 328 29 Chen SJ, Wu CC, Yen MH. Exercise training activates large-conductance calcium-activated K(+) channels and enhances nitric oxide production in rat mesenteric artery and thoracic aorta. J Biomed Sci. 2001;8(3):248-55. Chen SJ Wu CC Yen MH Exercise training activates large-conductance calcium-activated K(+) channels and enhances nitric oxide production in rat mesenteric artery and thoracic aorta J Biomed Sci 2001 8 3 248 255 30 Delp MD, McAllister RM, Laughlin MH. Exercise training alters endothelium-dependent vasoreactivity of rat abdominal aorta. J Appl Physiol (1985). 1993;75(3):1354-63. Delp MD McAllister RM Laughlin MH Exercise training alters endothelium-dependent vasoreactivity of rat abdominal aorta J Appl Physiol (1985) 1993 75 3 1354 1363 31 Fagard RH, Cornelissen VA. Effect of exercise on blood pressure control in hypertensive patients. Eur J Cardiovasc Prev Rehabil. 2007;14(1):12-7. Fagard RH Cornelissen VA Effect of exercise on blood pressure control in hypertensive patients Eur J Cardiovasc Prev Rehabil 2007 14 1 12 17 32 Mota MM, da Silva TL, Fontes MT, Barreto AS, Araújo JE, de Oliveira AC, et al. Resistance exercise restores endothelial function and reduces blood pressure in type 1 diabetic rats. Arq Bras Cardiol. 2014;103(1):25-32. Mota MM da Silva TL Fontes MT Barreto AS Araújo JE de Oliveira AC Resistance exercise restores endothelial function and reduces blood pressure in type 1 diabetic rats Arq Bras Cardiol 2014 103 1 25 32 33 Miyachi M. Effects of resistance training on arterial stiffness: a meta-analysis. Br J Sports Med. 2013;47(6):393-6. Miyachi M Effects of resistance training on arterial stiffness: a meta-analysis Br J Sports Med 2013 47 6 393 396 Artigo Original Efeitos de uma Sessão de Exercício Resistido sobre o Músculo Liso Vascular de Ratos Hipertensos Silva Tharciano Luiz Teixeira Braga da 1 Mota Marcelo Mendonça 1 Fontes Milene Tavares 1 Araújo João Eliakim dos Santos 1 Carvalho Vitor Oliveira 1 Bonjardim Leonardo Rigoldi 1 Santos Márcio Roberto Viana 1 Universidade Federal de Sergipe Brasil Universidade Federal de Sergipe; Universidade de São Paulo – Brasil Universidade Federal de Sergipe Correspondência: Marcio Roberto Viana Santos, Universidade Federal de Sergipe, Departamento de Fisiologia. Av. Marechal Rondon, S/N, Rosa Elze. CEP 49100-000, São Cristóvão, SE – Brasil. E-mail: marciorvsantos@bol.com.br, marcio@infonet.com.br

Contribuição dos autores

Concepção e desenho da pesquisa: Silva TLTB, Mota MM, Fontes MT, Bonjardim LR, Santos MRV. Obtenção de dados: Silva TLTB, Araújo JES. Análise e interpretação dos dados: Silva TLTB, Mota MM, Fontes MT, Carvalho VO. Análise estatística: Silva TLTB, Mota MM. Obtenção de financiamento: Santos MRV. Redação do manuscrito: Silva TLTB, Mota MM, Fontes MT, Carvalho VO. Revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo intelectual importante:Silva TLTB, Mota MM, Fontes MT, Bonjardim LR, Santos MRV. Supervisão / como investigador principal: Silva TLTB.

Potencial conflito de interesse

Os autores declaram não haver conflito de interesses pertinentes.

 Resumo Fundamento:

A hipertensão é um problema de saúde pública e faz aumentar a incidência das doenças cardiovasculares.

 Objetivo:

Avaliar os efeitos de uma sessão de exercício resistido sobre os mecanismos contráteis e relaxantes do músculo liso vascular em artéria mesentérica de ratos hipertensos induzidos por L-NAME.

 Métodos:

Ratos Wistar foram divididos em três grupos: Controle (C), Hipertenso (H) e Hipertenso Exercitado (HE). A hipertensão foi induzida pela administração de 20 mg/kg de NG-nitro L-arginina metil éster (L-NAME) durante sete dias antes dos protocolos experimentais. O protocolo de exercício resistido consistiu em dez séries de dez repetições e intensidade de 40% de uma repetição máxima. A reatividade do músculo liso vascular foi avaliada através de curvas concentração-resposta para a fenilefrina (FEN), cloreto de potássio (KCl) e nitroprussiato de sódio (NPS).

 Resultados:

Os ratos tratados com L-NAME apresentaram aumento (p < 0,001) da Pressão Arterial Sistólica (PAS), da Pressão Arterial Diastólica (PAD) e da Pressão Arterial Média (PAM) quando comparados ao período inicial da indução. Não foi observada diferença na sensibilidade da FEN entre os grupos H e HE. O exercício resistido agudo reduziu (p < 0,001) a resposta contrátil induzida pelo KCl nas concentrações de 40 e 60 mM do grupo HE quando comparado ao grupo H. Foi observado maior (p < 0,01) sensibilidade do músculo liso ao NPS no grupo HE quando comparado ao grupo H.

 Conclusão:

Uma sessão de exercício resistido reduz as respostas contráteis induzidas pelo KCl, além de aumentar a sensibilidade do músculo liso ao NO em artéria mesentérica de ratos hipertensos.

 Palavras-chave Hipertensão Exercício Vasodilatação Ratos Músculo Liso Artéria Mesentérica Introdução

A hipertensão é um problema de saúde pública de ordem mundial e está associada com o crescente aumento da incidência das mortes por doenças cardiovasculares1. Diversos modelos de hipertensão são desenvolvidos pelas ciências básicas para mimetizar os efeitos patológicos da hipertensão2,3. Na condição experimental do bloqueio da sintase do óxido nítrico (NOS), os ratos induzidos a hipertensão com o NG-nitro-L-arginina-metil-éster (L-NAME) desenvolvem hipertensão arterial, lesão renal, aumento da atividade simpática e disfunção endotelial4-8.

Apesar disso, é importante salientar que a indução de ratos hipertensos depende da dose administrada de L-NAME, da duração do tratamento, do órgão alvo estudado, da idade e do tipo de animal utilizado no estudo. Associado a esse modelo de hipertensão, estudos têm demonstrado que o exercício físico aeróbio e resistido age de forma benéfica nos aspectos relacionados à pressão arterial e à função vascular em ratos9,10.

É descrito na literatura que a inibição da NOS para a produção da hipertensão aumenta a pressão arterial através de uma resposta dependente do endotélio7. Recentemente, nosso grupo demonstrou que o exercício resistido realizado por quatro semanas em ratos induzidos por L-NAME é capaz de reduzir a sensibilidade a fenilefrina (FEN) e de, curiosamente, aumentar a sensibilidade ao nitroprussiato de sódio (NPS) do músculo liso da artéria mesentérica superior10.

O estudo do exercício resistido em modelos animais que mimetizam a hipertensão oferece informações relevantes para os estudos clínicos que objetivam a prevenção, o tratamento e o controle da doença. Apesar dos achados do nosso grupo10, até o presente momento ainda não estão bem estabelecidos os efeitos do exercício resistido sobre os parâmetros contráteis e relaxantes que envolvem o músculo liso vascular. Recentemente, um estudo demonstrou que uma sessão de exercício resistido em ratos espontaneamente hipertensos (SHR) não altera a função vascular da artéria caudal nos relaxamentos induzidos pelo NPS, um doador exógeno de óxido nítrico (NO)11. Diversas são as variáveis que podem influenciar os benefícios do exercício resistido, dentre elas podemos citar o modelo animal de doença, o tipo de artéria estudada, o tipo de exercício resistido, o volume, a intensidade e a duração do estímulo físico. Dentro desse contexto, o presente estudo objetivou avaliar os efeitos de uma sessão de exercício resistido sobre os mecanismos contráteis e relaxantes do músculo liso vascular da artéria mesentérica de ratos hipertensos induzidos pelo L-NAME.

 Métodos Animais

Ratos Wistar (250-300 g) foram utilizados em todos os experimentos. Os animais foram mantidos sob condições controladas de temperatura (22 ± 1°C) e ciclo claro-escuro de doze horas, tendo livre acesso a alimentação e água. Todos os procedimentos descritos no presente trabalho foram aprovados pelo Comitê de Ética em Pesquisa com Animais da Universidade Federal de Sergipe, Brasil (Protocolo número 32/2013). Os animais foram divididos em três grupos com dez animais cada: Controle Sedentário (C); Controle Sedentário com Hipertensão (H) e Hipertenso Exercitado (HE). Os animais dos grupos C e H foram mantidos nas caixas sem exposição ao exercício e somente o grupo HE foi submetido a uma sessão de exercício resistido.

 Indução da hipertensão, medida da pressão arterial e peso corporal

Antes do início do procedimento de indução da hipertensão experimental foi aferida a pressão arterial pelo método não invasivo caudal (LETICA, LE5002, Barcelona, Espanha). Após a verificação desse parâmetro, somente os animais dos grupos H e HE foram tratados oralmente por gavagem com L-NAME (20 mg/kg, diariamente) por sete dias8. Ao final do período da indução, a pressão arterial foi aferida novamente em todos os grupos. Os animais com pressão arterial média > 130 mmHg foram selecionados como hipertensos. O peso corporal foi avaliado diariamente para o ajuste da dose de L-NAME.

 Protocolo de exercício resistido

O exercício resistido foi realizado em aparelho de agachamento segundo modelo de Tamaki e cols.12. Inicialmente, os animais do grupo HE foram familiarizados ao aparelho de exercício durante três dias, sendo o teste de uma Repetição Máxima (RM) realizado logo após. Uma RM foi determinada como o peso máximo levantado por cada rato, utilizando o aparelho de exercício13. Após dois dias do teste de RM, os animais foram submetidos ao protocolo de exercício resistido adaptado de Fontes e cols.14. Os ratos foram exercitados através de dez séries de dez repetições, com intervalos de repouso de 60 s, e intensidade de 40% da carga estabelecida através do teste de RM. Os parâmetros da estimulação elétrica são semelhantes aos descritos por Barauna e cols.15. Os grupos C e H não foram submetidos a nenhum desses procedimentos.

 Estudo da reatividade vascular do músculo liso

Imediatamente após a sessão de exercício resistido, os ratos de todos os grupos foram sacrificados e tiveram seccionados anéis da artéria mesentérica superior livre de tecido conjuntivo (1-2 mm). O relaxamento independente de endotélio foi avaliado utilizando anéis de artéria mesentérica de rato preparados conforme descrito em Menezes e cols.16. A presença ou ausência do endotélio funcional foi verificada pela habilidade, medida em porcentagem (%), da acetilcolina (ACh; 1 µM) em relaxar os anéis pré-contraídos com 1 µM de FEN. Os anéis com relaxamentos inferiores a 10% foram considerados sem endotélio funcional e automaticamente selecionados para o estudo17.

As alterações na reatividade vascular para os agentes contráteis e relaxantes foram obtidas através de curvas concentração-resposta em anéis da artéria mesentérica superior de ratos de todos os grupos. Após o período de estabilização dos anéis isolados, foram realizadas curvas para agentes contráteis: FEN (10-9-10-4 M), agonista α-1 adrenérgico, e KCl (20-80 mM), um agente contrátil não específico. Também foram realizados experimentos para o agente relaxante: NPS (10-11-10-6 M), doador de NO, em anéis pré-contraídos com FEN (1 µM). Todos os protocolos experimentais foram executados separadamente.

Os dados das curvas concentração-resposta foram avaliados pelo ajuste de uma função logística: E = Rmáx/((1+(10c/10x) n) + Φ), onde E é a resposta; Rmáx é a resposta máxima que o agonista pode produzir; c é o logaritmo da EC50, que é a concentração em que o agonista produz uma resposta igual a 50% da resposta máxima; x é o logaritmo da concentração do agonista; o termo exponencial, n, é um parâmetro de ajuste de curva que define a inclinação da linha concentração‑resposta; e Φ é a resposta observada na ausência do agonista adicionado. Análises de regressão não linear foram feitas para determinar os parâmetros Rmáx, EC50 e n, com a restrição de que Φ = zero. A sensibilidade dos anéis de artéria mesentérica superior foi avaliada pela determinação do valor pD2 de cada agonista. A pD2 corresponde ao logaritmo negativo da concentração molar do agonista capaz de produzir 50% da resposta máxima (EC50) em cada experimento.

 Drogas e reagentes

NG-nitro-L-arginina-metil-éster (L-NAME), cloridrato de acetilcolina (ACh), cloridrato de L-fenilefrina (FEN), Nitroprussiato de sódio (NPS), sais e reagentes utilizados no presente estudo foram obtidos da Sigma (Sigma Chemical Co, St. Louis, MO, EUA).

 Análises estatísticas

Os dados foram submetidos ao teste de Kolmogorov-Smirnov, com o intuito de determinar se suas distribuições de probabilidade apresentavam-se como paramétricas ou não paramétricas. Todos os dados apresentaram uma distribuição normal. Os valores foram expressos como a média ± erro padrão da média (EPM). Os testes t de Student pareado e análise de variância (ANOVA de “uma via” e “duas vias”) seguida do pós-teste de Bonferroni foram utilizados quando necessário para avaliar a significância das diferenças entre as médias. Os valores foram considerados estatisticamente significativos quando p < 0,05. Em todos esses procedimentos foi utilizado o programa estatístico GraphPad Prism versão 3.02 (GraphPad Software, San Diego-CA, EUA).

 Resultados Peso corporal e pressão arterial em resposta a indução da hipertensão

Observamos que no início e no final do período de indução da hipertensão o peso corporal dos ratos foi similar em todos os grupos. Após sete dias de indução os ratos tratados com L-NAME apresentaram um aumento (p < 0,001) nos níveis de pressão arterial média (PAM), pressão arterial sistólica (PAS) e pressão arterial diastólica (PAD). Quando avaliado estatisticamente o final do período da indução entre os grupos, foi observado que o L-NAME induziu aumento (p < 0,001) de PAM, PAS e PAD nos grupos H e HE quando comparados com o grupo C (Tabela 1).

Valores do peso corporal, Pressão Arterial Média (PAM), Sistólica (PAS) e Diastólica (PAD) dos ratos no início e no final do período de indução da hipertensão arterial sistêmica
GRUPOS PERÍODO PESO (g) PAM (mmHg) PAS (mmHg) PAD (mmHg)
C (n = 10) INICIAL 253 ± 12,0 101,6 ± 1,8 125,0 ± 1,6 90,0 ± 2,0
FINAL 258 ± 13,7 106,3 ± 2,1 129,0 ± 1,4 95,0 ± 2,2
H (n = 10) INICIAL 257 ± 11,6 104,3 ± 1,4 121,0 ± 1,5 96,0 ± 2,1
FINAL 263 ± 13,6 134,3 ± 2,0***,C 147,0 ± 1,8***,C 128,0 ± 1,9***,C
HE (n = 10) INICIAL 252 ± 12,6 104,6 ± 1,7 128,0 ± 1,3 93,0 ± 2,3
FINAL 257 ± 14,6 131,9 ± 1,9***,C 145,0 ± 1,3***,C 124,0 ± 1,6***,C

Os anéis foram obtidos de ratos dos grupos C: controle; H: hipertenso; HE: hipertenso exercitado. Os dados representam as médias ± EPM. As diferenças estatísticas foram determinadas pelo teste t de Student ou ANOVA de uma via seguido do pós-teste de Bonferroni.

p < 0,001 período inicial vs período final;

p < 0,001 vs período final do grupo controle.

 Resposta vasoconstritora do músculo liso vascular a FEN

Observamos que a FEN (10-9-10-4 M) induziu contração dependente da concentração nos anéis isolados da artéria mesentérica superior em todos os grupos. No entanto, não foram observadas diferenças na resposta de contração máxima em nenhum dos grupos (Figura 1A).

Curvas concentração-resposta para fenilefrina (FEN: 10<sup>-9</sup>-10<sup>-4</sup> M) em anéis isolados de artéria mesentérica superior sem endotélio funcional (<xref ref-type="fig" rid="f04">Figura 1A</xref>). Os anéis foram obtidos de ratos dos grupos Controle (C), Hipertenso (H) e Hipertenso Exercitado (HE). A <xref ref-type="fig" rid="f04">figura 1B</xref> indica as médias ± EPM das pD<sub>2</sub> das contrações induzidas por fenilefrina (B). Os dados representam as médias ± EPM para dez experimentos em cada grupo. As diferenças estatísticas entre as médias foram determinadas pela ANOVA de duas vias seguido do pós-teste de Bonferroni (<xref ref-type="fig" rid="f04">Figura 1A</xref>) e pela ANOVA de uma via seguido do pós-teste de Bonferroni (<xref ref-type="fig" rid="f04">Figura 1B</xref>). *p < 0,01 vs C. pD<sub>2</sub>: logaritmo negativo da concentração molar do agonista capaz de produzir 50% da resposta máxima; EPM: erro padrão da média.

O L-NAME foi capaz de interferir na sensibilidade arterial das contrações induzidas por FEN nos ratos induzidos a hipertensão, tendo em vista que a pD2 foi alterada (p < 0,05) no grupo H quando comparado ao grupo C (Figura 1B). Além disso, uma sessão de exercício resistido não interferiu na sensibilidade arterial e a pD2 permaneceu inalterada quando comparado o grupo HE com o H (Figura 1B).

 Resposta vasoconstritora do músculo liso vascular ao KCl

Observamos que o crescente aumento extracelular de KCl (20-80 mM) produziu tensão contrátil nos anéis isolados do músculo liso da artéria mesentérica dos ratos de todos os grupos. No entanto, as respostas máximas induzidas pelo KCl não foram diferentes entre os grupos (Figura 2). Os animais induzidos a hipertensão com L-NAME apresentaram um maior porcentagem de contração do músculo liso vascular nas concentrações de 40 e 60 mM de KCl (p < 0,01; p < 0,001, respectivamente) (Figura 2). Por outro lado, os animais hipertensos exercitados apresentaram uma menor porcentagem de contração do músculo liso vascular nas concentrações de 40 e 60 mM (p < 0,001) (Figura 2).

Curvas concentração-resposta para cloreto de potássio (KCl: 20-80 mM) em anéis isolados de artéria mesentérica superior sem endotélio funcional. Os anéis foram obtidos de ratos dos grupos Controle (C), Hipertenso (H) e Hipertenso Exercitado (HE). Os dados representam as médias ± EPM para dez experimentos em cada grupo. As diferenças estatísticas entre as médias foram determinadas pela ANOVA de duas vias seguido do pós-teste de Bonferroni. **p < 0,01 e ***p < 0,001 vs C; <sup>###</sup>p < 0,01 e <sup>###</sup>p < 0,001 vs H. EPM: erro padrão da média. Resposta vasodilatadora do músculo liso vascular ao NPS

Observamos que o NPS (10-11-10-6 M) induziu relaxamento independente do endotélio nos anéis isolados da artéria mesentérica em todos os grupos (Figura 3A). As respostas vasculares máximas de relaxamento ao NPS foram semelhantes nos três grupos do estudo (Figura 3A). O L-NAME reduziu (p < 0,05) a sensibilidade arterial dos animais ao NPS no grupo H quando comparado ao grupo C (Figura 3B).

Curvas concentração-resposta para nitroprussiato de sódio (NPS: 10<sup>-11</sup>-10<sup>-6</sup> M) em anéis isolados de artéria mesentérica superior sem endotélio funcional e pré-contraídas com fenilefrina (1 µM) (<xref ref-type="fig" rid="f06">Figura 3A</xref>). Os anéis foram obtidos de ratos dos grupos Controle (C), Hipertenso (H) e Hipertenso Exercitado (HE). A <xref ref-type="fig" rid="f06">figura 3B</xref> indica as médias ± EPM das pD<sub>2</sub> dos relaxamentos induzidos por NPS. Os dados representam as médias ± EPM para dez experimentos em cada grupo. As diferenças estatísticas entre as médias foram determinadas pela ANOVA de duas vias seguido do pós-teste de Bonferroni (<xref ref-type="fig" rid="f06">Figura 3A</xref>) e pela ANOVA de uma via seguido do pós‑teste de Bonferroni (<xref ref-type="fig" rid="f06">Figura 3B</xref>). *p < 0,05 vs C; ***p < 0,001 vs H; <sup>##</sup>p < 0,01 vs H. pD<sub>2</sub>: logaritmo negativo da concentração molar do agonista capaz de produzir 50% da resposta máxima; EPM: erro padrão da média.

Inversamente, observamos que o exercício resistido foi capaz de restaurar a sensibilidade arterial ao NPS aumentando (p < 0,01) a pD2 do grupo HE quando comparado ao grupo H (Figura 3B).

 Discussão

Os resultados deste estudo indicaram que uma sessão de exercício resistido em ratos hipertensos induzidos por L-NAME foi capaz de promover uma redução dos mecanismos contráteis induzidos pelo KCl e aumentar a sensibilidade vasodilatadora no músculo liso da artéria mesentérica.

Evidências apontam que os níveis reduzidos de NO possuem um importante papel no desenvolvimento da hipertensão4,18. O modelo de hipertensão experimental que mimetiza esse efeito é o induzido pelo bloqueio da NOS com um inibidor não específico, o L-NAME4,19. O tratamento com L-NAME está associado a modificações estruturais e funcionais dos rins, da modulação autonômica, da resistência vascular periférica, bem como ao aumento da pressão arterial4,6,8,20. No presente estudo, foi observado um aumento da pressão arterial nos animais tratados durante sete dias com L-NAME. Esses dados demonstram que os níveis hipertensivos obtidos são semelhantes aos previamente observados em ratos tratados por sete dias com L-NAME6,8,20.

A literatura descreve que a transmissão do sinal originado na membrana plasmática para os receptores da maquinaria contrátil do músculo liso ocorre por estímulos farmacomecânicos e/ou eletromecânicos21. Esses mecanismos não devem ser entendidos como sistemas inteiramente separados, e sim, compreendidos como parte de uma rede de sinalizações que interagem para a manutenção da fisiologia vascular. Os ratos tratados com L-NAME em nosso estudo apresentaram uma maior sensibilidade α-1 adrenérgica. A modulação dos receptores α-1 adrenérgicos e a redução na produção de NO possuem um importante papel para as alterações cardiovasculares em ratos hipertensos22. De forma curiosa, já foi demonstrado que a diminuição de NO desloca para a esquerda a curva de contração da FEN em aorta de ratos, mas não na artéria caudal, isso confirma que a modulação dos receptores α-1 adrenérgicos em resposta ao NO parece depender do tipo de artéria estudada23. Heijenbrok e cols.24 trataram ratos Wistar com L-NAME (15 mg/Kg/dia) durante seis semanas e não observaram alteração para a FEN na reatividade vascular das artérias carótida e mesentérica. As inconsistências das evidências sobre a modulação dos receptores α-1 adrenérgicos em animais tratados com L-NAME podem estar associadas à forma de administração, a dose da substância, o período de tratamento e o tipo de artéria estudada.

Observamos no nosso estudo que imediatamente após uma sessão de exercício resistido com baixa intensidade de treinamento não ocorreu modificação na sensibilidade dos receptores α-1 adrenérgicos nos ratos tratados com L-NAME. Em ratos saudáveis, sessões repetidas e não uma sessão de natação forçada foi capaz de reduzir a sensibilidade α-1 adrenérgica na artéria mesentérica com endotélio danificado25. Nossos resultados divergem dos obtidos por Faria e cols.11 que, após uma sessão de exercício resistido (20 x 15, intensidade de 50%) demonstraram uma maior atenuação das respostas pós-exercício à FEN na artéria caudal com endotélio intacto11. As diferenças em nossos resultados podem ser atribuídas ao protocolo de treinamento, ao modelo experimental de hipertensão, tipo de artéria estudada e a preservação do endotélio funcional para a avaliação da reatividade vascular. Por outro lado, um estudo prévio do nosso grupo demonstrou que o exercício resistido crônico com baixa intensidade (3 x 10, intensidade de 50%) foi capaz de controlar a pressão arterial e reduzir a sensibilidade α-1 adrenérgica em artéria mesentérica sem endotélio funcional de ratos hipertensos induzidos por L-NAME10. Isso indica que uma sessão de exercício resistido de baixa intensidade nos ratos hipertensos induzidos por L-NAME não parece ser suficiente para causar modificações em nível de receptor α-1 adrenérgico, mas sessões sucessivas de exercício resistido podem promover uma significativa redução da sensibilidade contrátil promovida pela FEN.

Outro mecanismo que também modula a contração do músculo liso e foi avaliado no presente estudo é o acoplamento contrátil através das soluções despolarizantes de KCl. De um modo geral, o KCl produz a contração do músculo liso vascular por despolarização da membrana, causando influxo de Ca2+ pelos canais para Ca2+ operados por voltagem26. É demonstrado também na literatura que as concentrações despolarizantes de KCl medeiam o aumento da concentração intracelular de Ca2+27. Nossos resultados indicam que os animais tratados com L-NAME aumentaram a contração do músculo liso através da despolarização da membrana nos anéis da artéria mesentérica. Outros estudos com animais induzidos por L-NAME cronicamente demonstram uma função anormal dos canais de Ca2+ operados por voltagem5,28. Bank e cols.28 sugerem que o modelo de hipertensão induzido por L-NAME promove um aumento da tonicidade do músculo liso vascular e esse efeito ocorre devido à redução da disponibilidade de NOS, que pode levar a um aumento na concentração ou na sensibilidade intracelular de Ca2+. Esses achados dão suporte aos nossos resultados de que o aumento da contratilidade do músculo liso encontrado nos animais induzidos por L-NAME pode estar relacionado aos mecanismos contráteis induzidos pelo KCl.

Interessantemente, quando os ratos do nosso estudo foram submetidos a uma sessão de exercício resistido eles apresentaram uma redução da resposta contrátil às soluções despolarizantes de KCl (20-80 mM). Esse resultado indica a possibilidade de que o exercício resistido altere de forma benéfica a despolarização das células do músculo liso vascular dos animais hipertensos induzidos por L-NAME. Da mesma forma, Chen e cols.29 demonstraram uma redução da resposta contrátil ao KCl (15 - 60 mM) em anéis da artéria mesentérica após oito semanas de corrida em ratos saudáveis. Também em anéis da aorta de ratos treinados em corrida (dez a doze semanas) foi observada, ao final do protocolo, uma menor resposta contrátil às concentrações despolarizantes de KCl (10-100 mM)30. Até o momento, não foram descritos na literatura os efeitos do exercício resistido sobre a resposta contrátil do músculo liso através das soluções despolarizantes de KCl. O presente estudo é o primeiro a demonstrar a eficácia de uma sessão de exercício resistido sobre diminuição da contratilidade do músculo liso através de mecanismos independentes de receptores adrenérgicos em ratos hipertensos. Esses resultados sugerem a hipótese de que o exercício resistido de baixa intensidade quando realizado em um longo período possa ser uma importante ferramenta para combater as desordens cardiovasculares provenientes dos mecanismos contráteis do músculo liso.

Em adição a esses resultados, observamos que os ratos tratados com L-NAME apresentaram menor sensibilidade vasodilatadora ao NPS. Quando submetidos a uma sessão de exercício resistido, aumentaram a sensibilidade vasodilatadora ao NO no músculo liso dos anéis da artéria mesentérica. Em um estudo recente realizado pelo nosso grupo foi demonstrado que a sensibilidade da via NO foi diminuída em ratos hipertensos induzidos por L-NAME durante oito semanas, e que o exercício resistido crônico e de baixa intensidade foi capaz de reverter esse efeito10. Dentro dessa perspectiva, parece que os efeitos agudos e crônicos do exercício resistido sobre a resposta vasodilatadora independente do endotélio são benéficos para a função vascular em ratos hipertensos induzidos por L-NAME. Devemos salientar que, em um estudo de outro grupo que realizou uma sessão de exercício resistido em animais espontaneamente hipertensos, não foram observadas modificações nos relaxamentos induzidos por NPS em leito vascular da artéria caudal25. Essas diferenças podem ser explicadas pelo modelo de indução a hipertensão e pelo protocolo de treinamento adotado.

Algumas limitações podem ser observadas no presente estudo. A primeira é que os resultados obtidos são específicos para ratos hipertensos. A segunda, não ter avaliado o efeito do exercício resistido em outras artérias, já que existe uma heterogeneidade funcional entre as artérias de diferentes leitos vasculares. A terceira foi a ausência de um grupo exercitado saudável, o que limita a extrapolação desses dados. Outro ponto a ser destacado é que o protocolo de exercício resistido adotado no presente estudo possui uma característica de alto volume e baixa intensidade. Essa característica de exercício se assemelha aos protocolos de exercícios aeróbicos indicados para o controle da pressão arterial1,13. Alguns estudos demonstram que o exercício resistido de intensidade moderada é capaz de reduzir a pressão arterial e melhorar a função vascular1,11,31,32. Apesar dessas vantagens, uma recente meta-análise indicou que o exercício resistido de alta intensidade está associado ao aumento da rigidez arterial em jovens saudáveis33. Em adição, os mecanismos fisiológicos responsáveis pelas vantagens e/ou desvantagens do exercício resistido sobre a saúde vascular em animais e humanos ainda não estão estabelecidos.

 Conclusão

As evidências farmacológicas deste estudo demonstraram que uma sessão de exercício resistido promoveu ajustes benéficos na função vascular de animais hipertensos induzidos por L-NAME. Esses ajustes envolvem uma redução das respostas contráteis através da despolarização celular induzida pelo KCl, independentes de receptores α-1 adrenérgicos, e uma maior sensibilidade vasodilatadora ao NO do músculo liso da artéria mesentérica de ratos hipertensos induzidos por L-NAME. Os ajustes vasculares do músculo liso promovidos após uma sessão de exercício resistido parecem benéficos para o controle do tônus vascular na hipertensão.

Fontes de financiamento

O presente estudo foi financiado por Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes) e Fundação de Apoio à Pesquisa e à Inovação Tecnológica do Estado de Sergipe (Fapitec-SE).

Vinculação acadêmica

Este artigo é parte da tese de doutorado de Tharciano Luiz Teixeira Braga da Silva pelo Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde da Universidade Federal de Sergipe (UFS).

 Agradecimentos

Agradecemos ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes) e à Fundação de Apoio à Pesquisa e à Inovação Tecnológica do Estado de Sergipe (Fapitec-SE) o apoio financeiro.