ORIGINAL ARTICLE

Nutritional and cardiovascular profiles of normotensive and hypertensive rats kept on a high fat diet

Silvio A. Oliveira Júnior^I; Katashi Okoshi^I; Ana Paula Lima-Leopoldo^I; André S. Leopoldo^I; Dijon H.S. Campos^I; Paula F. Martinez^I; Marina P. Okoshi^I; Carlos R. Padovani^II; Maeli Dal Pai-Silva^II; Antonio C. Cicogna^I

^IFaculdade de Medicina de Botucatu - UNESP, Botucatu, SP - Brazil

^IIInstituto de Biociências de Botucatu - UNESP, Botucatu, SP - Brazil

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SUMMARY

BACKGROUND: Although a high fat diet (HFD) promotes nutritional and heart disorders, few studies have assessed its influence in normotensive Wistar-Kyoto rats (WKY) and spontaneously hypertensive rats (SHR).

OBJECTIVE: To evaluate and compare the nutritional and cardiovascular profiles of WKY and SHR on a high fat diet.

METHODS: 20 WKY and 20 SHR were divided into four groups: Control-WKY (C-WKY), HFD-WKY, Control-SHR (C-SHR) and HFD-SHR. The C and HFD groups received, respectively, a normocaloric diet and a HFD for 20 weeks. The following features were evaluated: body weight (BW), adiposity, blood glucose, serum lipids, with measurements of total cholesterol and triacylglycerol levels, insulin and leptin. The cardiovascular study included the systolic blood pressure (SBP), a cardiopulmonary anatomical evaluation, an echocardiography and heart histology.

RESULTS: The SHR had BW, adiposity, glucose, cholesterol, triacylglycerol, leptin and insulin levels lower than the WKY. In SHR, the caloric intake increased with HFD. In WKY, the HFD increased energy efficiency, adiposity and blood leptin, and reduced glucose. In the cardiovascular assessment, the SHR had SBP, pulmonary moisture, myocardial hypertrophy and interstitial fibrosis higher than the WKY (p <0.01); the cardiac function was similar in both strains. The HFD reduced the ventricular systolic diameter in the WKY and increased the mitral E/A ratio, the diastolic thickness of the interventricular septum and the posterior wall, as well as the interstitial fibrosis of the left ventricle.

CONCLUSION: Although it had not significantly affected the nutritional profile of the SHR, the treatment increased cardiac remodeling and precipitated the emergence of ventricular diastolic dysfunction. In WKY, the diet increased adiposity and leptinemia, and promoted non-significant cardiovascular changes.

Key words: Diet; hyperlipidemias; rats; ventricular remodeling; hypertension.

Introduction

Changes in the metabolism of fats and carbohydrates are associated with nutritional disorders such as obesity, dyslipidemia and insulin resistance, and with cardiovascular diseases such as elevated blood pressure and heart remodeling¹. In experimental studies, a high fat diet (HFD), with high levels of lipids and/or carbohydrates, causes similar effects to those found in human nutritional disorders²; in the cardiovascular context, it promotes hemodynamic disorders and heart remodeling, with hypertrophy, interstitial fibrosis and myocardial dysfunction^1,3,4.

Few studies have established associations, though inconsistent, between nutrition and cardiovascular profiles in normotensive rats under HFD^3-8. Studies that did not evaluate the cardiac function reported dyslipidemia, abnormal glucose, hyperinsulinemia and cardiac hypertrophy^4,5. Du Toit et al³ found increased blood pressure, hypertrophy and post-ischemic myocardial dysfunction, with alterations in glucose and lipid levels and maintenance of insulinemia. Other researchers, despite observing the presence of dyslipidemia, did not detect any effects on glucose^6,7, hemodynamic changes^6,7, and cardiac remodeling^6-8. Wilson et al⁹ though they did not see any serious nutritional disorders, reported progressive cardiac dysfunction. In face of these controversies, the influence of HFD on nutrition and cardiovascular profiles of normotensive rats is not fully clarified.

Research on cardiac remodeling in spontaneously hypertensive rats (SHR) is often used because it develops hypertrophy, interstitial fibrosis and ventricular dysfunction resulting from arterial hypertension¹⁰. The SHR are genetically more susceptible to nutritional, lipid and glucose disorders and hyperinsulinemia¹¹. However, few studies examined the influence of HFD on the cardiovascular and nutritional attributes of this lineage. Girard et al⁷ found dyslipidemia and absence of glucose and cardiac changes. Other authors, although they have not evaluated the glucose and lipid profiles, observed greater adiposity^12,13 and marked myocardial hypertrophy^12-14, with a reduction¹² or increase^13,14 in blood pressure. Additional studies, which omitted heart aspects, found glucose^15,16 and lipid¹⁶ changes, with increase¹⁵ or maintenance¹⁶ of blood pressure levels.

The objective of this study was to evaluate and compare the nutritional profile of cardiovascular and normotensive Wistar-Kyoto rats (WKY) and SHR treated with HFD. The hypothesis is that the HFD cause changes in both strains, but they are more pronounced in the SHR.

Material and methods

The experimental protocol was approved by the Ethics Committee on Animal Experiments of FMB/UNESP, in accordance with regulations of the Brazilian College of Animal Experimentation (COBEA).

Animals and groups

Samples of 20 WKY and 20 SHR male rats, with 60 days of age, were divided into four groups, by lineage and treatment: C-WKY, HFD-WKY, C-SHR and HFD-SHR. The groups C and HFD received, respectively, normocaloric and hypercaloric diets for 20 weeks. The animals were homed in individual cages, under monitored conditions of temperature (20-24º C), humidity (40-60%) and light (12-hour light/dark cycle), with free access to the assigned treatment. The normocaloric diet consisted of a commercial rodent chow (Purina^TM), with the following macronutrient composition: 58.72% carbohydrates, 32.23% protein, 9.06% lipids, totaling 3.2 Kcal/g. The HFD, previously instituted¹⁷, consisted of a combination of processed foods, and had the following chemical profile: 31.7% carbohydrates, 24.9% protein, 43.4% lipids, totaling 4.6 Kcal/g. The high energy density of the HFD resulted mainly from a high intake of lipids¹⁷.

Nutrition Profile

The nutritional assessment included caloric intake, energy efficiency, body weight (BW), blood glucose, lipid, insulin, leptin levels and adiposity. The intake and the efficiency, obtained by the ratio between the weight change and the total energy intake¹⁸, were measured daily. The BW was measured weekly. After the experimental period, the animals were fasted for 12-14 hours, anesthetized with pentobarbital sodium (50 mg/kg) and euthanized by decapitation. Blood was collected in tubes with heparin, centrifuged (3000 rpm) for 15 minutes at 4ºC and stored at –80ºC. Subsequently, serum triacylglycerol fractions, total cholesterol and glucose levels were assessed by enzymatic method with specific kits (Kovalent diagnosis, Kovalent do Brasil Ltda, Rio de Janeiro/RJ). Concentrations of leptin and insulin were determined by ELISA using a micro-plate reader (Spectra MAX 190, Molecular Devics, USA) and appropriate kits (Linco Research, Inc., St. Louis, MO, USA)¹⁹. The index of adiposity²⁰ was calculated with the following formula: ([epididymal fat + retroperitoneal fat + visceral fat] / (total body weight – sum of all adipose depots)) x100.

Cardiovascular profile

The cardiovascular assessment included the systolic blood pressure, an in vivo assessment of heart structure and function, anda post-mortem evaluation of cardiopulmonary morphology and myocardial histology. Pressure was measured by plethysmography, a commonly used procedure^21,22, with an automated sphygmomanometer (Narco Biosystem, Austin, Texas, USA).

Heart structure and function were assessed in vivo by echocardiography, with the previously described methodology^23,24. The rats were weighed, and anesthetized with ketamine hydrochloride (50 mg/kg) and xylazine hydrochloride (1 mg/kg), administered intramuscularly. Then, trichotomy was performed in the anterior chest, and the animals were positioned in the left lateral position for the echocardiography, which was performed with a HDI 5000 Phillips ultrasound machine, equipped with a 12 MHz electronic transducer.

For the measurement of heart structures, monodimensional mode (M-mode) images were obtained, with two-dimensional mode images guiding the ultrasound beam, and the transducer placed in a parasternal location in the short axis. The image of the left ventricle (LV) was obtained by positioning the M-mode cursor just below the mitral valve plane at the level of the papillary muscles²³. The images of the aorta and the left atrium were obtained with the M-mode cursor positioned at the level of the aortic valve. The images were recorded in a Sony Co. UP-890 printer model. Subsequently, heart structures were manually measured, with a precision caliper.

When the diameter of the ventricular cavity was maximal, the LV diastolic diameter (LVDD), the LV posterior wall diastolic thickness (LVPWDT) and the interventricular septum diastolic thickness (IVSDT) were measured. When the diameter of the cavity was minimal, the LV systolic diameter (LVSD), the LV posterior wall systolic thickness (LVPWST) and the interventricular septum systolic thickness (IVSST) were measured. The left atrium (LA) was measured at its maximal diameter. The LV mass (LVM) was calculated using the following formula: LVM = [(LVDD + LVPWDT + IVSDT)³ – (LVDD)³] x 1.04. The following variables were derived from the dimensions described above: LV relative thickness (LVPWDT/LVDD), LVDD/BW, LA/BW and LVM index (LVMI, LVM/BW).

The LV systolic function was assessed by the following indexes: Percentage of mesocardial shortening (% Meso. Short.): [(LVDD + ½ LVPWDT + ½ IVSDT) – (LVSD + ½ LVPWST + ½ IVSST)] / (LVDD + ½ LVPWDT + ½ IVSDT); percentage of endocardial shortening (% Endo. Short.): [(LVDD - LVSD) / LVDD]; posterior wall shortening velocity (PWSV).

The diastolic function was assessed by the ratio index between the peak of initial inflow velocity (E wave) and the atrial contraction (A wave) of the transmitral flow (E/A), the deceleration time of the E wave (DTE) and the isovolumetric relaxation time (IVRT).

After the euthanasia, the atria (A), the right ventricle (RV) and the LV were weighed in absolute values and corrected by BW. To examine whether the HFD changed pulmonary moisture (a clinical sign of cardiac dysfunction)¹⁰, the water content of the lungs was assessed. After being weighed in natura, lung samples were submitted to kiln drying. The lung water content was analyzed with the formula: [(WW-DW) / WW] x100 (%) where WW: wet weight; DW: dry weight.

A histological evaluation of the myocardium, involving the myocyte transverse area and the interstitial collagen fraction, was performed on samples of the LV. After being fixed in a solution of 10% formol saline^22,24, the fragments were embedded in paraffin blocks. 4 µm sections, collected in histology slides, were stained with Hematoxylin-Eosin, to evaluate the sectional area of the myocyte. In each animal, 50-70 cells were evaluated. As a principle of analysis, these cells should come from the ventricular subendocardial layer, have an elliptical shape, and contain a visible and centralized core^22,24. The collagen content was evaluated in tissue sections stained in Picro-sirius red²². At least 20 quarters were used, and perivascular regions were not taken into account. The histological sections were projected at a magnification of 40 times, with the aid of a microscope (Leica DM LS) coupled to a video camera that projected the images on a IBM PC, which was equipped with the image analyzer software Image Pro-plus (Media Cybernetics, Silver Spring, Maryland, USA).

Statistical analysis

The results were expressed in descriptive measures. Weight change against time, measured in weeks, was analyzed by linear regression models. The comparison between models was performed by slope test and linear regression constant. The nutritional and cardiovascular variables were evaluated by the two-factor ANOVA, followed, respectively, by the Tukey test, for parametric distributions, and the Dunn test, for non-parametric data. The findings were discussed at a statistical significance level of 5%.

Results

Nutrition Profile

Weight change against time, evaluated by linear regression models, is shown in Figure 1. The regression model constructed for the HFD-SHR group had the best coefficient prediction: 85.2% (Table 1). In all groups, there was a significant weight increase in relation to the initial time (p <0.001). In both treatments, weight changes in SHR differed from WKY in every week of the study. In both strains, no significant weight differences were found between the two diets.

The results of the nutritional profile are shown in Table 2. The C-SHR group showed lower caloric intake than the C-WKY group, whereas the HFD-SHR group showed less energy efficiency than the HFD-WKY group. The WKY showed higher BW, adiposity, glucose, total cholesterol (TC), triacylglycerol (TG), leptin and insulin levels, compared to the SHR, in both treatments. In the WKY, efficiency, adiposity and leptin increased in the HFD-WKY; the diet reduced blood glucose, as compared to the C-WKY.

Cardiovascular profile

Table 3 shows the structural and hemodynamic data, evaluated by echocardiography. SBP, LVMI, LA/BW and LVDD/BW ratios, LVPWDT, LVRelT, LVPWST, IVSDT, and IVSST were higher in the SHR, in both treatments (p <0.01). In both strains, there was a reduction in the LVDD/BW ratio, as a result of the treatment. The HFD reduced the HR and increased the variables LVPWDT and IVSDT in the SHR; in the WKY, it promoted a reduction in LVSD. Table 4 presents the results of the echocardiographic evaluation of the ventricular function. E wave differences, larger in the C-SHR than in the C-WKY (p <0.05), were more pronounced among the HFD groups (p <0.01). The E/A ratio, similar in the C groups, was higher in the HFD-SHR than in the HFD-WKY; the diet increased the E/A ratio in the SHR, indicating the existence of an interaction between the strain and the treatment.

Table 5 shows cardiopulmonary morphology and heart histology findings. In both treatments, pulmonary moisture, VE weight, RV/BW and LV/BW ratios, morphometry and collagen were higher in the SHR than in the WKY. In SHR, the HFD increased A and VE weight, as well as the collagen content.

Discussion

Hypercaloric diets, rich in lipids, are frequently used in experimental trials to induce metabolic disorders commonly found in humans^1,2,19. Despite hundreds of investigations employing high-fat diets, there is no consensus on the content and composition of the fatty acids, saturated or unsaturated, used in these interventions². In this research, the high-fat diet was obtained by adding a combination of industrialized products to a standard diet¹⁷. Similar treatments are very common in experiments with rodents^3,5,17.

In this study, the SHR had weight lower than the WKY, at the beginning of the protocol; this profile did not change during the experimental period (Figure 1, Table 2). In both strains, the HFD did not result in any significant change in weight, but in terms of body adiposity, the changes were restricted to the WKY, indicating the existence of an interaction between the strain and the treatment. In that strain, the diet increased adiposity, probably due to an increase in energy efficiency (Table 2). With regards to these findings, we found no study that assessed the impact of high-fat interventions on the nutritional attributes of that lineage. However, this research data agree with the authors who analyzed these responses in other strains of rats^5,25,26. In the Wistar^5,25 and Sprague-Dawley²⁶ studies, HFD treatments promoted increased body adiposity, but did not change body weight. For the SHR, the diet did not promote changes in adiposity, although the calorie intake was higher in the HFD-SHR. Compared to other strains, the SHR strain is resistant to weight gain through high-fat interventions¹³; when there are weight changes due to the treatment, these variations are mild, compared to those observed among normotensive rats¹². However, other authors reported an increase in body weight^14-16 and adiposity¹⁶ in the SHR on high-fat diet, during briefer interventions of eight¹⁵ or twelve weeks^14,16. Probably, these divergent results are mainly due to the dietary compositions used in these studies, which were characterized by a high intake of saturated fatty acids. In our study, the HFD was mostly made up of unsaturated fatty acids from plant origin, such as corn and peanut oils¹⁷.

As to the biochemical profile, the C-SHR had lower levels of blood glucose and insulin than the C-WKY group (Table 2). The SHR have a higher genetic predisposition to hyperglycemia and insulin resistance, which arise especially with the maturation^11,27. Due to the young age of the SHR in this study (7 to 8 months), it is possible that this predisposition has not yet been observed. In literature, research on blood glucose and insulin in WKY and SHR rats had conflicting results. Whereas some authors²⁸ found hyperglycemia and insulin resistance in the SHR, others²⁷ reported no differences between the two strains. These discrepancies may result from many factors, including the age of the animals²⁷. The HFD-WKY and the HFD-SHR groups showed similar results to those found in the control groups, although the diet only reduced the blood glucose in the WKY, thus confirming the interaction between the strain and the treatment. In the postprandial state, the hyperinsulinemia that results from pancreatic β cells stimulation enhances tissue glucose uptake and, as the fasting state is maintained, reduces glycemia²⁷. This mechanism explains the glucose decrease observed in the HFD-WKY. However, in both lineages, it was not possible to verify insulin level changes due to the treatment, although the difference between the strains, most evident on standard diet (p<0.01), was milder among the HFD groups (p<0.05). Additional studies are needed to clarify this finding.

The biochemical evaluation involving leptin and triacylglycerol levels showed that these variables were lower in the C-SHR than in the WKY. Leptin, which is synthesized by the adipose tissue, is associated with body adiposity²⁹, which was higher in the C-WKY. This hormone has a lipolytic influence and, during prolonged fasting periods, reduces the uptake of TG in adipocytes, contributing to increased serum TG levels²⁹. Therefore, the increase of leptin, due to increased adiposity, favors the TG increase in the C-WKY as compared to the C-SHR. Similar behavior was observed among HFD groups, although the diet only increased leptin in the HFD-WKY. Triacylglycerol was not changed by the treatment in both strains (Table 2). This finding may be possibly due to the action of insulin, which remained unchanged by the diet in both strains. Insulin stimulates the uptake of TG in adipocytes, contributing to adipogenesis, and inhibits lipolysis, therefore preventing the increase of serum triacylglycerols³⁰.

Total cholesterol was also lower in the SHR, in both treatments. Due to an increased excretion of cholesterol, combined with deficiencies in enteric capture and molecular transport, the SHR are hypocholesterolemic compared to the WKY³¹. In both strains, the HFD did not promote changes in cholesterol. Unsaturated fatty acids, the components of the HFD used in this investigation¹⁷, stimulate liver uptake of cholesterol¹⁸.

As to the cardiovascular assessment, echocardiography is an alternative for the evaluation of ventricular function, and can provide important information on the heart structure and performance in small animals³². It is a versatile, safe, painless, noninvasive and valid method for in vivo serial analyses²³. The echocardiographic evaluation in animal experiments is usually performed under the action of anesthetic agents that can cause physiological changes in the cardiovascular and respiratory systems^21-24. Ketamine hydrochloride has minimal influence on the cardiopulmonar system³². This drug may cause muscle rigidity, which is minimized by the combination with xylazine hydrochloride, a drug with sedative and analgesic action. This association is indicated for many animal species because it induces analgesia and reduces the muscle tone^23,32.

The overall cardiovascular results indicate that the C-SHR group shows cardiac remodeling, characterized by enlargement of the left atrium, concentric left ventricular hypertrophy, right ventricular hypertrophy and myocardial interstitial fibrosis, as compared to the C-WKY. The functional assessment showed preserved systolic function with an increase in mitral E-wave in the C-SHR. These results, associated with a higher pulmonary moisture, indicate a diastolic dysfunction. In the SHR, the neurohormonal activation via the renin-angiotensin-aldosterone system (RAAS), endothelins and catecholamines associated with sympathetic nerve activity may cause water retention and promote structural changes of the myocardium and vascular wall, causing ventricular remodeling^10,21. This combination of responses may enhance myocardial stiffness, with reduction of ventricular compliance and filling, which cause water retention and venocapillar pulmonary hypertension^10,33. In the SHR, this event is common in older age groups (18 to 24 months), and is associated with other clinical signs of ventricular dysfunction and atrial remodeling^10,33. Accordingly, although the increase in pulmonary moisture found in the C-SHR (Table 5) is an unexpected finding because of the young age of the animals (7-8 months), we can not discard that this result indicates a change in functional performance. In parallel with this assumption, other authors found evidence of diastolic dysfunction in the SHR at the age of 12-14 months^34,35. The results indicate that the remodeling observed in the C-SHR maintained normal ventricular systolic performance, with a possible change in the diastolic function.

Cardiac structural differences between the strains on standard diet remained unaltered on HFD, except the diameter of the left atrium (Table 3) and the A/BW ratio (Table 5), which increased in the HFD-SHR as compared to the WKY-HFD. The echocardiographic functional assessment (Table 4) showed that the E wave and the E/A ratio were increased in the HFD-SHR. The E/A ratio increase, modified by relaxation and ventricular compliance disturbances, coupled with the increase in the diameter of the left atrium and the interstitial collagen fraction, indicated the presence of a ventricular diastolic dysfunction^10,33. The preservation of systolic function and other indicators of diastolic performance, as the IVRT and DTE, which were not altered by the treatment, suggesting the occurrence of a pseudonormal pattern³⁶. However, the heart rate decrease in the HFD-SHR, as compared to the C-SHR, is noteworthy. This change increases the mitral blood inflow during the passive relaxation, which magnifies the values of the E wave, and, therefore, of the E/A ratio, explaining the results found in the HFD-SHR group. The heart rate decrease is an unexpected finding, because hypercaloric and high-fat diet promotes sympathetic nervous system hyperactivity in the SHR¹⁴, causing tachycardia. Additional research could help clarify the hemodynamic change found.

One important result is the interaction between the diet and the strain in determining the interstitial collagen fraction (Table 5). The treatment increased the myocardial interstitial fibrosis in the HFD-SHR group by approximately 50%, as compared to the C-SHR group. The interstitial remodeling stems from the balance between stimulating and inhibiting molecular agents that affect the extracellular matrix proliferation³⁷. The stimulating factors comprise bioactive molecules, including RAAS components, endothelins, catecholamines and cytokines, which are exacerbated in the SHR^33,37. Probably, these factors contributed to the additional diet-induced interstitial remodeling. Folder et al³⁸ observed that saturated or unsaturated fat-rich diets induced the activation of peptides that are involved in cardiac remodeling: activator protein-1 (AP-1) and mitogen-activated protein kinases (MAPKs). These agents are also activated by the RAAS and their effects include the increase in interstitial fibrosis through the transformation and growth factor (TGF-β)³⁷. Although it was not possible to detect differences in adiposity between the C-SHR and the SHR-HFD (p <0.10), the influence of fat on interstitial remodeling should not be dismissed. All RAAS components and cytokines, such as interleukin and tumor necrosis factor (TNF)-α, are secreted and regulated by the adipose tissue³⁹. Considering the collagen content increase in the HFD-SHR group, compared to the C-SHR, and other evidence of cardiac remodeling and pulmonary moisture in the WKY-HFD, it is very likely that the HFD-SHR group developed left ventricle diastolic dysfunction.

The echocardiographic analysis showed increased IVSDT and LVPWDT, indicators of myocardial hypertrophy in the SHR-HFD. However, these findings were not associated with morphometry, which showed that the myocyte sectional area was unchanged by the HFD. Gerdes⁴⁰ points out four factors that restrict the technique precision and may lead to erroneous morphometrical interpretations: variability of the tissue cutting angle, heterogeneous contractility of cardiac fibers, considering only the measurements performed in the nucleus and the isolated sectional area which does not accurately reflect the degree of cellular hypertrophy. Other procedures are needed for a more accurate assessment of myocardial hypertrophy.

Although the WKY had increased treatment-induced adiposity (p <0.001), we observed a slight increase in the collagen content, with no statistical significance (p <0.10). In the functional assessment of the WKY, the HFD reduced the LVSD. While this finding may indicate better ventricular emptying, this was not consistent with the shortening rate, which was similar in the C-WKY and the HFD-WKY (Table 4). Further studies may contribute to the clarification of this decoupling of variables.

In conclusion, in the SHR, although it did not significantly affect the nutritional profile, the high-fat diet increased cardiac remodeling and precipitated the emergence of ventricular diastolic dysfunction. In the WKY, the treatment promoted moderate nutritional changes, characterized by increased adiposity and leptinemia, accompanied by non-significant cardiovascular changes. These findings validate the hypothesis of an increased susceptibility of the SHR to diet-induced cardiac remodeling.

Potential Conflict of Interest

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

Sources of Funding

This study was funded by FAPESP.

Study Association

This article is part of the thesis of master submitted by Silvio Assis Oliveira Júnior, from Faculdade de Medicina de Botucatu-UNESP.

References

ARTÍCULO ORIGINAL

Perfil nutricional y cardiovascular de ratas normotensas e hipertensos bajo dieta hiperlipídica

Silvio A. Oliveira Júnior^I; Katashi Okoshi^I; Ana Paula Lima-Leopoldo^I; André S. Leopoldo^I; Dijon H.S. Campos^I; Paula F. Martinez^I; Marina P. Okoshi^I; Carlos R. Padovani^II; Maeli Dal Pai-Silva^II; Antonio C. Cicogna^I

^IFaculdade de Medicina de Botucatu - UNESP, Botucatu, SP - Brasil

IIInstituto de Biociências de Botucatu - UNESP, Botucatu, SP - Brasil

Correspondencia

RESUMEN

FUNDAMENTO: Embora dietas hiperlipídicas (DH) promovam distúrbios nutricionais e cardíacos, poucos estudos avaliaram sua influência em ratos normotensos Wistar-Kyoto (WKY) e espontaneamente hipertensos (SHR).

OBJETIVO: Evaluar y comparar el perfil nutricional y cardiovascular de WKY y SHR tratadas con DH.

MÉTODOS: Un total de 20 WKY y 20 SHR se distribuyó en cuatro grupos: WKY-control (WKY-C), WKY-DH, SHR-control (SHR-C) y SHR-DH. Los grupos C y DH recibieron, respectivamente, dieta normocalórica y DH durante 20 semanas. Se evaluaron: peso corporal (PC), adiposidad, glucemia, lípidos séricos, con dosificaciones de colesterol total y triacilglicerol, insulina y leptina. El estudio cardiovascular contempló la presión arterial sistólica (PAS), evaluación cardiopulmonar anatómica, ecocardiograma e histología cardiaca.

RESULTADOS: Las SHRs presentaron menor PC, adiposidad, glucosa, colesterol, triacilglicerol, leptina e insulina, cuando comparadas a las WKYs. En las SHR, la ingestión calórica aumentó con la DH. Sin embargo en las WKYs, la DH elevó la eficiencia energética, la adiposidad y la leptina y reduzco la glucemia. En la evaluación cardiovascular, las SHR presentaron mayor PAS, humedad pulmonar, hipertrofia y fibrosis intersticial miocárdica en cuanto a las WKYs (p<0,01); sin embargo la función cardiaca se halló similar entre las cepas. La DH reduzco el diámetro sistólico ventricular en los WKY y acentuó la relación E/A mitral, los espesores diastólicos del septo interventricular y de la pared posterior así como la fibrosis intersticial del ventrículo izquierdo.

CONCLUSIÓN: Aunque no afectó significativamente el perfil nutricional de las SHRs, el tratamiento acentuó la remodelación cardiaca y precipitó el aparecimiento de disfunción diastólica ventricular. En los WKY, la dieta aumentó la adiposidad y la leptinemia, y promovió modificaciones cardiovasculares no significantes.

Palabras clave: Dieta, hiperlipidemias, ratas, remodelación ventricular, hipertensión.

Introducción

Las alteraciones del metabolismo de grasas y carbohidratos se asocian a disturbios nutricionales, como obesidad, dislipidemia y resistencia a insulina, y a las afecciones cardiovasculares, como hipertensión arterial sistémica y remodelación cardiaca¹. En ensayos experimentales, dietas hipercalóricas (DH), con alto tenor de lípidos y/o carbohidratos, conllevan efectos similares a los desarreglos nutricionales humanos²; en el contexto cardiovascular, promueven acometimientos hemodinámicos y remodelación cardiaca, con hipertrofia, fibrosis intersticial y disfunción miocárdica^1,3,4.

Pocos estudios establecieron asociaciones, aunque inconsistentes, entre los perfiles nutricional y cardiovascular en ratas normotensas bajo DH^3-8. Estudios que no evaluaron la función cardiaca reportaron dislipidemia, alteraciones glucémicas, hiperinsulinemia e hipertrofia cardiaca^4,5. Du Toit et al.³ verificaron aumento de la presión arterial, hipertrofia y disfunción miocárdica post isquémica, con cambios glucémicos, lipidémicos y mantenimientos de la insulinemia. Otros investigadores, aunque evidenciaron dislipidemia, no detectaron efectos glucémicos^6,7, hemodinámicos^6,7 y remodelación cardiaca^6-8. Wilson et al.⁹, puesto que no constataran desórdenes nutricionales, relataron disfunción cardiaca progresiva. Ante estas controversias, la influencia de DH sobre el perfil nutricional y cardiovascular de ratas normotensas no está plenamente aclarada.

En investigaciones sobre remodelación cardiaca, se emplea muy espontáneamente a la rata hipertensa (SHR), ya que desarrolla hipertrofia, fibrosis intersticial y disfunción ventricular, consecuentes de la hipertensión arterial¹⁰. El SHR también es genéticamente más susceptible disturbios nutricionales, lipidémicos, glucémicos e hiperinsulinemia¹¹. Sin embargo, pocos estudios analizaron el influjo de la DH sobre los atributos nutricionales y cardiovasculares de este linaje. Girard et al.⁷ constataron dislipidemia y ausencia de alteraciones glucémicas y cardiacas. Sin embargo, otros autores, aunque no evaluaron otros perfiles glucémicos y lipidémico, denotaron mayor adiposidad^12,13 y acentuada hipertrofia miocardica^12-14, con reducción¹² o aumento^13,14 de la presión arterial. Estudios adicionales, que despreciaron aspectos cardiacos, constataron alteraciones glucémicas^15,16 y lipidémicas¹⁶, con aumento¹⁵ o mantenimiento¹⁶ de los niveles de presión.

El objetivo de este trabajo fue evaluar y comparar el perfil nutricional y cardiovascular de ratas normotensas Wistar-Kyoto (WKY) y SHRs tratados con DH. La hipótesis es que la DH conlleva alteraciones en ambas cepas, sin embargo, más acentuadas en las SHRs.

Materiales y métodos

La Comisión de Ética en Experimentación Animal de FMB/UNESPEl protocolo experimental aprobó el protocolo experimental, en conformidad con regimientos del Colegio Brasileño de Experimentación Animal (COBEA).

Animales y grupos

Muestras de 20 ratas WKY y 20 SHRs, machos, con 60 días de edad, se distribuyeron en cuatro grupos, según linaje y tratamiento: WKY-control (WKY-C), WKY-DH, SHR-control (SHR-C) y SHR-DH. Los grupos C y DH recibieron, respectivamente, dietas normocalórica y hipercalórica, durante 20 semanas. Se alojaron los animales individualmente, bajo condiciones monitoreadas de temperatura (20-24ºC), humedad (40-60%) y luminosidad (fases claro/oscuro de 12 horas), con libre acceso al tratamiento designado. La dieta normocalórica consistió de ración comercial para roedores (Purina ^®), con la siguiente composición de macronutrientes: el 58,72% de carbohidratos, el 32,23% de proteína y el 9,06% de lípidos, totalizando 3,2 Kcal/g. La DH, previamente instituída¹⁷, constó de una combinación de alimentos industrializados y presentaba el siguiente perfil bromatológico: el 31,7% de carbohidratos, el 24,9% de proteína y el 43,4% de lípidos, totalizando 4,6 Kcal/g. La alta densidad energética de la DH resultó principalmente del elevado aporte de lipídeos¹⁷.

Perfil nutricional

La evaluación nutricional incluyó ingestión calórica, eficiencia energética, peso corporal (PC), glucemia, lipidemia, insulina, leptina y adiposidad. La ingestión y la eficiencia, obtenidas por la razón entre la variación ponderal y la energía total ingerida¹⁸, se mensuraron diariamente. El PC se evaluó semanalmente. Tras el período experimental, los animales se mantuvieron en ayuno durante 12 a 14 horas, anestesiados con pentobarbital sódico (50 mg/kg), después los animales se sometieron a eutanasia por decapitación. La sangre se extrajo en tubos con heparina, centrifugado (3000 rpm) durante 15 minutos a 4ºC, y almacenado a –80ºC. Posteriormente, se evaluaron las fracciones séricas de triacilglicerol, el colesterol total y la glucosa, por método enzimático con kits específicos (Kovalent diagnosis, Kovalent do Brasil Ltda., Rio de Janeiro/RJ). Las concentraciones de leptina e insulina se determinaron por ELISA con ayuda de lector de micro-placa (Spectra MAX 190, Molecular Devices, USA), y kits apropiados (Linco Research Inc., St. Louis, MO, USA)¹⁹. El índice de adiposidad²⁰ se obtuvo mediante la fórmula: {[grasa epididimal + grasa retroperitoneal + grasa visceral]/ (peso corporal total – suma de las regiones adiposas)}x100.

Perfil cardiovascular

El estudio cardiovascular contempló la presión arterial sistólica, el análisis in vivo de la estructura y función del corazón y la evaluación post mortem de la morfología cardiopulmonar y de la histología miocárdica. El procedimiento de medición de la presión, comúnmente utilizado^21,22, consistió de la pletismografía, con empleo de un esfigmomanómetro automático (Narco Biosystem, Austin, TX, USA).

La función y estructura del corazón se evaluaron in vivo por el ecocardiograma, conforme metodología previamente descripta^23,24. Se pesaron las ratas y se anestesiaron con clorhidrato de Ketamina (50 mg/kg) y clorhidrato de xilidino (1 mg/kg), administrados por vía intramuscular. Acto seguido, se llevó a cabo una tricotomía en la región anterior del tórax y se posicionaron los animales en decúbito lateral izquierdo para la realización del ecocardiograma. El ecocardiógrafo utilizado fue el modelo ADI 5000 de Phillips, equipado con transductor electrónico de 12 MHz de frecuencia.

Para la medición de las estructuras cardiacas, se obtuvieron imágenes en modo monodimensional (modo-M) con haz de ultrasonido orientado por las imágenes en modo bidimensional, estando el transductor en posición paraesternal eje menor. La imagen del ventrículo izquierdo (VI) se obtuvo posicionando el cursor del modo-M luego abajo del plano de la válvula mitral en el nivel de los músculos papilares²³. Sin embargo, en las imágenes de la aorta y del atrio izquierdo se obtuvieron con el cursor del modo-M posicionado al nivel del plano de la válvula aórtica. Las imágenes obtenidas se registraron en impresora modelo UP-890 de Sony Co. Posteriormente, las estructuras cardiacas se midieron, manualmente, con la ayuda de un paquímetro de precisión.

En el momento en que el diámetro de la cavidad ventricular fuera máximo, se midieron el diámetro diastólico del VI (DDVI) y los espesores diastólicos de la pared posterior del VI (EDPP) y del septo interventricular (EDSIV). Cuando el diámetro de la cavidad era mínimo, se evaluaron el diámetro sistólico (DSVI) y los espesores sistólicos de la pared posterior (ESPP) y del septo interventricular (ESSIV). El atrio izquierdo (AI) se midió en el momento en que su diámetro era máximo. La masa del VI (MVI) se calculó según la siguiente fórmula:

y las siguientes variables se derivaron de las dimensiones descriptas anteriormente: espesor relativo del VI (EDPP/DDVI), DDVI/PC, AI/PC e índice de MVI (IMVI, MVI/PC).

La función sistólica del VI se evaluó mediante los siguientes índices: porcentaje de acortamiento mesocárdico (% Enc. Meso):

porcentaje de acortamiento endocárdico (% Enc. Endo): [(DDVI - DSVI)/DDVI]; velocidad de acortamiento de la pared posterior (VEPP).

La función diastólica se analizó por los índices razón entre los picos de velocidad de flujo de llenado inicial (onda E) y de la contracción atrial (onda A) del flujo transmitral (E/A), tiempo de desaceleración de la onda E (TDE) y tiempo de relajación isovolumétrica (TRIV).

Tras la eutanasia, se pesaron los atrios (A), ventrículo derecho (VD) y VI, en valores absolutos y se corrigieron por el PC. Para que se analizara si la DH había alterado la humedad del pulmón, un indicio clínico de disfunción cardiaca¹⁰ ejecutó la evaluación del tenor de agua pulmonar. Después del pesaje in natura, muestras pulmonares se sometieron a un secado en estufa. El contenido pulmonar de agua se analizó a partir de la fórmula: [(PU-PS)/PU]x100 (%); donde PU = peso in natura y PS = peso seco.

La evaluación histológica del miocardio, implicando el área transversa miocitaria y la fracción intersticial de colágeno, se realizó en muestras del VI. Tras la fijación en solución de formol al 10%^22,24, los fragmentos se incluyeron en bloques de parafina. Acto seguido, secciones de cuatro µm de espesor recolectados en láminas histológicas se tiñeron con Hematoxilina–Eosina, para evaluación del área seccional del miocito. En cada animal, se evaluaron de 50 a 70 células. Como principio de análisis, estas células deberían advenir de la camada subendocárdica ventricular, presentar formato elíptico y contener núcleo visible y centralizado^22,24. El contenido de colágeno se evaluó en secciones tisulares teñidas con Picro–sirius red²². Se utilizaron 20 cuadrantes como mínimo y regiones perivasculares no se tuvieron en cuenta. Los cortes histológicos se proyectaron en aumento de 40 veces con la ayuda de microscopio (LEICA DM LS) acoplado a una cámara de video que proyecta imágenes digitales en un microcomputador IBM, equipado con programa analizador de imágenes Image Pro-plus (Media Cybernetics, Silver Spring, MD, USA).

Análisis estadístico

Se expresaron los resultados en medidas descriptivas. La evolución ponderal en función del tiempo, evaluado en semanas, se analizó mediante modelos de regresión lineal. Sin embargo, la comparación entre los modelos se llevó a cabo mediante la prueba del coeficiente angular y de la constante de regresión lineal. Las variables nutricionales y cardiovasculares se evaluaron por ANOVA, en el esquema de dos factores, seguida, respectivamente, de la prueba de Tukey, para distribuciones paramétricas, y prueba de Dunn, para datos no-paramétricos. Las conclusiones estadísticas se discutieron bajo nivel de significancia del 5%.

Resultados

Perfil Nutricional

La variación ponderal en función del tiempo, evaluada por modelos de regresión lineal, está detallada en la Figura 1. El modelo de regresión construido para el grupo SHR-DH presentó el mejor coeficiente de predicción: el 85,2% (Tabla 1). En todos los grupos, se constató una elevación significativa del peso con relación al momento inicial (p<0,001). En los dos tratamientos, el comportamiento ponderal de las SHRs difirió de las WKYs en todas las semanas consideradas, pero se constató diferencias ponderales significativas entre las dos dietas en ambos linajes.

Los resultados del perfil nutricional están dispuestos en la Tabla 2. El SHR-C reveló menor ingesta calórica que el WKY-C, mientras que el grupo SHR-DH exhibió eficiencia energética inferior a la del WKY-DH. Las WKYs revelaron mayor PC, adiposidad, glucosa, colesterol total (CT), triacilglicerol (TG), leptina e insulina, comparados a las SHRs en los dos niveles de tratamiento. En las WKYs, la eficiencia, adiposidad y leptina aumentaron en el grupo WKY-DH; sin embargo la dieta reduzco la glucemia cuando comparado al WKY-C.

Perfil cardiovascular

En la Tabla 3 se presentan los datos hemodinámicos y estructurales, evaluados por el ecocardiograma. Las variables PAS, IMVI, relaciones AI/PC y DDVI/PC, EDPP, espesor relativo de la pared del VI (ERelVI), ESPP, EDSIV y ESSIV se hallaron superiores en las SHRs, en los dos niveles de tratamiento (p<0,01). En las dos cepas hubo baja de la razón DDVI/PC resultante del tratamiento. La DH reduzco la FC e incrementó las variables EDPP y EDSIV en las SHRs, y en las WKYs promovió baja del DSVI. En la Tabla 4 están detallados los resultados de la evaluación ecocardiográfica de la función ventricular. Las diferencias de onda E, mayores en el SHR-C comparado al WKY-C (p<0,05), fueron más acentuadas entre los grupos DH (p<0,01). La razón E/A, similar entre los grupos C, fue superior en el SHR-DH comparado al WKY-DH. La dieta conllevó aumento de la E/A entre las SHRs, externando la interacción entre linaje y tratamiento.

En la Tabla 5 están expuestos los hallazgos de morfología cardiopulmonar e histología cardiaca. En los dos niveles de tratamiento, humedad pulmonar, peso del VI, relaciones VD/PC y VI/PC, morfometría y colágeno fueron mayores en las SHRs que en las WKYs. Todavía en las SHRs, la DH incrementó el peso de A, VI y del contenido de colágeno.

Discusión

Dietas hipercalóricas, ricas en lípidos, se utilizan frecuentemente en ensayos experimentales para inducir disturbios metabólicos comunes en humanos^1,2,19. Aunque centenas de investigaciones emplean dietas hiperlipídicas, no hay consenso relativo al tenor y a la composición de ácidos grasos, saturados o insaturados, utilizados en estas intervenciones². En la presente investigación, la dieta hipercalórica y hiperlipídica se obtuvo a partir de una combinación de productos industrializados añadidos a la dieta estándar¹⁷. Tratamientos similares son muy difundidos en experimentos con roedores^3,5,17.

En este estudio, las SHRs presentaron menor peso que las WKYs al inicio del protocolo; este perfil no se alteró durante el período experimental (Figura 1, Tabla 2). En las dos cepas, la DH no modificó significativamente el peso, no obstante, cuando se evaluó la adiposidad corporal, ocurrieron alteraciones restrictas a las WKYs, evidenciando la interacción entre linaje y tratamiento. En esta cepa, la dieta incrementó la adiposidad, probablemente relacionada a la mayor eficiencia energética (Tabla 2). Teniendo en cuenta estos hallazgos, no se encontraron trabajos que evaluaron el influjo de intervenciones hiperlipídicas sobre los atributos nutricionales de este linaje. Sin embargo, los datos de la presente investigación mantienen concordancia con autores que analizaron estas respuestas en otras linajes de ratas^5,25,26. En Wistar^5,25 y Sprague-Dawley²⁶, tratamientos con DH promovieron aumento de la adiposidad corporal, aunque no alteraran el peso corporal. Respecto a las SHRs, la dieta no promovió alteraciones de la adiposidad, aunque la ingesta calórica es superior en las SHR-DH. Comparada a las otras cepas, la SHR es resistente a que se adquiera peso corporal con intervenciones hipercalóricas¹³; cuando presenta alteración ponderal derivada del tratamiento, estas variaciones son más amenas en comparación a las observadas entre ratas normotensas¹². No obstante, otros autores relataron aumento del peso corporal^14-16 y de la adiposidad¹⁶ en SHRs bajo intervenciones hiperlipídicas más breves, de ocho¹⁵ o 12 semanas^14,16. Probablemente, estos resultados divergentes trascurren principalmente de las composiciones dietéticas utilizadas en estos estudios, caracterizadas por el alto aporte de ácidos grasos saturados. En nuestro estudio, la DH estaba conformada, mayoritariamente, por ácidos grasos insaturados de origen vegetal como aceite de óleo de maíz y maní¹⁷.

En cuanto al perfil bioquímico, las SHR-C presentaron menores niveles de glucemia e insulinemia que el grupo WKY-C (Tabla 2). Las SHRs presentan mayor predisposición genética a la hiperglucemia y a la resistencia a la insulina, las que se manifiestan, principalmente, con la maturación^11,27. Debido a la edad precoz de las SHRs en este estudio, 7 a 8 meses, es posible que esta predisposición todavía no se haya evidenciado. En la literatura, investigaciones sobre glucemia e insulinemia en ratas WKY y SHR presentaron resultados conflictivos. Mientras que algunos autores²⁸ constataron hiperglucemia y resistencia a la insulina en SHRs, otros²⁷ no registraron diferencias entre las dos cepas. Estas discrepancias pueden resultar de innúmeros factores, de entre los que, el grupo de edad de los animales²⁷. Comportamiento similar al de los grupos control se pudo constatar entre el WKY-DH y SHR-DH, aunque la dieta redujo la glucemia solamente en las WKYs, recobrando la interacción entre linaje y tratamiento. En estados postprandiales, la hiperinsulinemia que viene de la sensibilización de células β-pancreáticas acentúa la captación glucémica tisular y, con la progresión del ayuno, reduce la glucemia²⁷. Este mecanismo explicaría la reducción glucémica constatada en las WKY-DH. Sin embargo, en los dos linajes, no fue posible verificar alteración de los niveles de insulina debido al tratamiento, aunque la diferencia entre las cepas, más evidente bajo dieta estándar (p<0,01), se amenizó entre los grupos DH (p<0,05). Estudios adicionales son necesarios para aclarar este hallazgo.

La evaluación bioquímica que involucra los niveles de leptina y triacilglicerol mostró que estas variables fueron menores en las SHR-C comparado a la WKY-C. La leptina, sintetizada por el tejido adiposo, se asocia con el grado de adiposidad corporal²⁹, que fue superior en la WKY-C. Esta hormona tiene influjo lipolítico y, durante ayuno prolongado, disminuye la captación de TG en adipócitos, contribuyendo para el aumento sérico de TG²⁹. Por lo tanto, el aumento de leptina, debido a la mayor adiposidad, favorecería a la elevación de TG en la WKY-C con relación a las SHR-C. Comportamiento similar se observó entre los grupos DH, aunque la dieta aumentara la leptina solamente en las WKY-DH. El triacilglicerol no se alteró en razón del tratamiento en los dos linajes (Tabla 2). Este hallazgo puede transcurrir, posiblemente, de la acción de la insulina, que se mantuvo inalterada por la dieta en las dos cepas. La insulina estimula la captación de TG en los adipócitos, contribuyendo a la adipogénesis, e inhibe la lipólisis, impidiendo, por lo tanto, el aumento de triacilgliceroles plasmáticos³⁰.

El colesterol total también fue el menor en las SHRs, en los dos tratamientos. Debido a la mayor excreción de colesterol, aliada a deficiencias en la captación entérica y en el transporte molecular, las SHRs son hipocolesterolémicos en comparación a las WKYs³¹. En las dos cepas, la DH no promovió alteración del colesterol. Ácidos grasos insaturados, componentes de la DH utilizada en la presente investigación¹⁷, estimulan la captación hepática de colesterol¹⁸.

Al tenerse en cuenta la evaluación cardiovascular, el ecocardiograma representa una alternativa al estudio de la función ventricular y puede suministrar importantes informaciones sobre la estructura y el desempeño cardiaco en animales de pequeño porte³². Es un método versátil, seguro, indoloro, no invasivo y válido para análisis seriados in vivo²³. La evaluación ecocardiográfica en animales de experimentación se efectúa generalmente bajo acción de agentes anestésicos, que pueden provocar alteraciones fisiológicas en el sistema cardiovascular y respiratorio^21-24. El clorhidrato de ketamina tiene un mínimo influjo sobre el sistema cardiopulmonar³². Este fármaco puede inducir la rigidez muscular, minimizada por la combinación con el clorhidrato de xylazina, droga con acción sedativa y analgésica. La asociación es indicada a innumeras especies animales por inducir analgesia y reducir el tono muscular^23,32.

En conjunto, los resultados cardiovasculares revelan que el grupo SHR-C presentó remodelación cardiaca caracterizada por dilatación del atrio izquierdo, hipertrofia ventricular izquierda concéntrica, hipertrofia del ventrículo derecho y fibrosis intersticial miocárdica respecto a la WKY-C. En la evaluación funcional, se constató función sistólica preservada con aumento de la onda E mitral en las SHR-C. Estos resultados, asociados a la mayor humedad pulmonar, configuran indicios de disfunción diastólica. En SHRs, la activación neurohormonal vía sistema renina-angiotensina-aldosterona (SRAA), catecolaminas y endotelinas asociadas a la actividad nerviosa simpática pueden designar retención hídrica y promover alteraciones estructurales del miocardio y de la pared vascular, ocasionando remodelación ventricular^10,21. Esta combinación de respuestas puede ampliar la rigidez miocárdica, con reducción de la complacencia y del llenado ventricular, las que conllevan hipertensión venocapilar y retención hídrica pulmonar^10,33. En las SHRs, este evento es común en grupos de edad más avanzados, entre 18 y 24 meses, y se asocia a otras señales clínicas de disfunción ventricular, como remodelación atrial^10,33. En este sentido, aunque el incremento de la humedad pulmonar verificado en las SHR-C (Tabla 5) constituye un hallazgo inesperado debido a la edad precoz de los animales, entre 7 y 8 meses, no se puede descartar que este resultado indica un desempeño funcional alterado. En paralelo con esta suposición, otros autores constataron indicios de disfunción diastólica en SHR en el grupo de edad de 12 a 14 meses^34,35. Los resultados realzan que la remodelación presente en las SHR-C mantuvo normalizado el desempeño ventricular sistólico, con posible alteración de la función diastólica.

Las diferencias estructurales cardiacas entre las cepas bajo dieta estándar se mantuvieron en el nivel DH, a excepción del diámetro del atrio izquierdo (Tabla 3) y de la relación A/PC (Tabla 5), que aumentaron en las SHR-DH comparado las WKY-DH. La evaluación funcional ecocardiográfica (Tabla 4) reveló que la onda E y la relación E/A aumentaron en las SHR-DH. El incremento de la razón E/A, cambiada por disturbios de relajación y complacencia ventricular, aliada al aumento del diámetro del atrio izquierdo y de la fracción intersticial de colágeno, evidencian la presencia de disfunción ventricular diastólica^10,33. La preservación de la función sistólica y de otros índices de desempeño diastólico, como TRIV y TDE, que no se alteraron por el tratamiento, sugiere ocurrencia de estándar pseudonormal³⁶. Sin embargo, cabe resaltar la reducción de la frecuencia cardiaca en el grupo SHR-DH comparado a las ratas SHR-C. Este cambio aumenta el influjo sanguíneo mitral durante la relajación pasiva, lo que ampliaría los valores de onda E y, por lo tanto, de la relación E/A, justificando las respuestas constatadas en el grupo SHR-DH. La caída de la frecuencia cardiaca es un hallazgo inesperado, ya que dietas hipercalóricas e hiperlipídicas promueven hiperactividad del sistema nervioso simpático de SHR¹⁴, conllevando taquicardia. Investigaciones adicionales podrán contribuir para aclarar la alteración hemodinámica encontrada.

Un resultado importante se refiere a la interacción entre cepa y dieta en la determinación de la fracción intersticial de colágeno (Tabla 5). El tratamiento acentuó, en aproximadamente el 50%, la fibrosis intersticial miocárdica del grupo SHR-DH comparado al grupo SHR-C. La remodelación intersticial resulta de balance entre agentes moleculares estimulantes e inhibidores de la proliferación de la matriz extracelular³⁷. Los factores estimulantes engloban moléculas bioactivas e incluyen componentes del SRAA, endotelinas, catecolaminas y citocinas, que se encuentran exacerbados en SHRs^33,37. Probablemente, estos factores contribuyeron a la remodelación intersticial adicional resultante de la dieta. Földes et al.³⁸ constataron que dietas ricas en lípidos, saturados o insaturados, indujeron la activación de péptidos implicados en la remodelación cardiaca: activador de proteína 1 (AP-1) y proteínas quinasas activadas del mitógeno (MAPKs). Estos agentes son también activados por el SRAA y, entre sus efectos, está el aumento de fibrosis intersticial vía factor de transformación y crecimiento (TGF-β)³⁷. Aunque no haya sido posible detectarse diferencia en la adiposidad entre el SHR-C y el SHR-DH (p<0,10), no se puede descartar la influencia del tejido adiposo sobre la remodelación intersticial. El tejido adiposo³⁹ secreta y regula todos los miembros del SRAA y citocinas, como la interleuquina y el factor de necrosis tumoral (TNF)-α. Teniendo en cuenta la ampliación del contenido de colágeno en el grupo SHR-DH con relación al SHR-C, aliado a las demás evidencias de remodelación cardiaca y humedad pulmonar con relación al grupo WKY-DH, es muy probable que el SHR-DH haya desarrollado disfunción diastólica del ventrículo izquierdo.

El análisis ecocardiográfico evidencio el aumento de la EDSIV y de la EDPP, índices de hipertrofia miocárdica, en el SHR-DH. Sin embargo, estos hallazgos no se asociaron a la morfometría, que evidenció que el área seccional miocitária fue inalterada por la DH. Gerdes⁴⁰ señala cuatro factores restrictivos de la precisión técnica que conducen a interpretaciones morfométricas erróneas: variabilidad del ángulo de corte tisular; contractilidad heterogénea de las fibras cardiacas; mediciones llevadas a cabo solamente si considerando el núcleo; y el área seccional aislada, la que no refleja adecuadamente el grado de hipertrofia celular. Otros procedimientos son necesarios para una evaluación más exacta de la hipertrofia miocárdica.

Aunque las WKYs presentasen mayor adiposidad debido al tratamiento (p<0,001), constatamos un leve aumento del contenido de colágeno, desproveído de significancia estadística (p<0,10). En la evaluación funcional de las WKYs, la DH redujo el DSVI. Aunque este hallazgo pueda indicar mejor vaciamiento ventricular, este dato no condice con los índices de acortamiento, que se mantuvieron similares entre los grupos WKY-C y WKY-DH (Tabla 4). Estudios adicionales pueden contribuir a la aclaración de esta disociación entre las variables.

En conclusión, en las SHRs, aunque no afectara significativamente el perfil nutricional, la dieta hiperlipídica acentuó la remodelación cardiaca y precipitó el aparecimiento de disfunción diastólica ventricular. En las WKYs, el tratamiento promovió moderadas alteraciones nutricionales, caracterizadas por el aumento de la adiposidad y de la leptinemia, seguidas de impacto cardiovascular no significativo. Estos hallazgos validan la hipótesis de mayor predisposición de las SHRs a la remodelación cardiaco derivada del tratamiento.

PotencialConflicto de Intereses

Declaro no haber conflicto de intereses pertinentes.

Fuentes de Financiación

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo financió el presente estudio.

Vinculación Académica

Este artículo forma parte de Disertación de Maestría de Silvio Assis de Oliveira Júnior, por la Faculdade de Medicina de Botucatu - UNESP.

Referencias