FUNDAMENTO: Tem sido demonstrado na literatura que a exposição à fumaça do cigarro causa hipertensão em ratos; entretanto, ainda não foi demonstrado se a função barorreflexa está prejudicada antes do animal se tornar hipertenso. OBJETIVO: Avaliamos os efeitos de curto prazo da exposição à fumaça lateral do cigarro (FLC) sobre a função barorreflexa em ratos Wistar normotensos. MÉTODOS: Os ratos foram expostos à FLC durante três semanas, 180 minutos, cinco dias por semana, a uma concentração de monóxido de carbono entre 100-300 ppm. A pressão arterial média (PAM) e a freqüência cardíaca (FC) foram avaliadas através de canulação da veia e artéria femoral. RESULTADOS: Não houve diferença significante entre os grupos controle e FLC em relação à MAP e FC, componentes simpáticos e parassimpáticos da função barorreflexa. CONCLUSÃO: Nossos dados sugerem que três semanas de exposição à FLC não são suficientes para causar dano significante aos parâmetros cardiovasculares e sensibilidade barorreflexa em ratos Wistar normotensos.
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IIIDepartamento de Clínica Médica, Disciplina de Cardiologia, Faculdade de Medicina do ABC, Santo André, SP - Brasil
O fumo tem um importante papel em termos de distribuição de metais-traço tóxicos para a saúde humana e ambiental1. A fumaça do cigarro pode ser classificada em duas categorias, sendo uma a via principal da fumaça de cigarro (
Na fisiologia cardiovascular, o barorreflexo ou reflexo barorreceptor é um dos mecanismos homeostáticos do corpo para manter a pressão arterial4. Embora tenha sido demonstrado na literatura que a exposição à fumaça do cigarro aumenta a pressão arterial em ratos5, ainda não foi demonstrado se a função barorreflexa estava comprometida antes do animal se tornar hipertenso.
Sendo assim, esse estudo investigou o reflexo barorreceptor em ratos expostos à FLC em curto prazo.
Ratos Wistar (300-400g) foram mantidos no biotério da nossa Universidade. Os ratos foram mantidos em gaiolas plásticas individuais sob condições laboratoriais padrão. Eles foram mantidos em um ciclo claro-escuro de 12 horas (luzes ligadas às 07:00 h) e tinham acesso livre à comida e água. Os animais foram divididos em dois grupos: Controle (n=18), ratos expostos ao ar ambiente e FLC (n=15), ratos expostos à fumaça lateral do cigarro (FLC). O Comitê de Ética Animal da Instituição autorizou as condições de alojamento dos animais e procedimentos experimentais. Todos os esforços foram feitos para minimizar o número de animais utilizados no experimento.
Os ratos foram colocados em uma câmara transparente, com um volume de aproximadamente 95x80x65 cm3, onde foram colocados quatro ratos. A concentração de monóxido de carbono (CO) da fumaça de cigarro foi mantida entre 100-300 ppm6. Os ratos foram colocados na câmara transparente e os cigarros foram colocados dentro da câmara em uma pequena caixa para evitar que os ratos tocassem no cigarro. A FLC era produzida através da queima dos cigarros dentro da câmara sem filtro, que é a principal característica da FLC.
Quando a concentração de CO atingia 100 ppm a contagem era iniciada (até 180 minutos). Os cigarros eram substituídos por novos cigarros a fim de manter a concentração de CO entre 100-300 ppm7. Os ratos eram expostos à FLC por 180 minutos, cinco dias por semana; a duração total desses experimentos foi de três semanas e todas as exposições foram feitas pela manhã, entre 8:00 e 12:00 horas. O cigarro utilizado era uma marca comercial com a seguinte composição: 1.1 mg de nicotina, 14 mg de alcatrão e 15 mg de monóxido de carbono.Os animais controle foram mantidos no mesmo lugar e sob as mesmas condições que o grupo FLC, mas foram expostos ao ar ambiente.
No terceiro dia após a ultima exposição à FLC, os ratos foram anestesiados com cetamina (50 mg/kg i.p.) e xilazina (50 mg/kg i.m.) e um cateter foi inserido na aorta abdominal através da artéria femoral para registro da pressão arterial e freqüência cardíaca. Os cateteres eram feitos de segmentos de 4 cm de comprimento de PE-10 polietileno (Clay Adams, USA) unidos a quente a um segmento de 13 cm de PE-50. Os cateteres foram avançados sob da pele e exteriorizados no dorso do animal4,8.
Após a cirurgia, os animais foram mantidos em gaiolas individuais usadas no transporte até a sala do experimento. Os animais tiveram 20 minutos para se adaptar às condições da sala do experimento, tais como som e iluminação, antes do inicio do registro da pressão arterial e freqüência cardíaca. A sala do experimento era acusticamente isolada e tinha barulho de fundo constante produzido por um exaustor de ar. Pelo menos outro período de 15 minutos foi permitido antes do inicio dos experimentos. A pressão arterial pulsátil (PAP) de ratos movimentando-se livremente foi registrada utilizando-se um pré-amplificador HP-7754A (Hewlett-Packard, EUA) e uma placa de aquisição (MP100A, Biopac Systems Inc, EUA) conectada a um computador. Os valores da pressão arterial média (PAM) e freqüência cardíaca (FC) foram derivados dos registros de PAP e processados online4,9,10.
O barorreflexo foi testado com uma dose pressora de 0,1mL de fenilefrina (FEN-em bolus-8μg/kg IV; Sigma Chemical) e doses depressoras de 0,1mL de nitroprussiato de sódio (NPS- em bolus-50μg/kg IV; RBI). O ganho do barorreflexo foi calculado como a derivação da FC em função da variação da PAM (ΔFC/ΔPAM). Também analisamos o pico de bradicardia e taquicardia e a variação da FC (a diferença entre o pico de bradicardia e o de taquicardia)4.
Os valores foram expressos em médias ± erro padrão das médias. A FC, PAM, ΔFC, ΔPAM e ΔFC/ΔPAM foram comparadas entre os ratos expostos à FLC e o ar ambiente. Após as distribuições serem avaliadas através do teste de normalidade de Kolmogorov, o teste
Comparamos o peso corporal entre antes e depois da exposição à FLC e observamos que no grupo FLC o peso diminuiu significantemente (352,5±14,7g vs. 338,5±13,6g; p=0,0003), enquanto não houve diferença no grupo controle (antes : 365,7±17,5g vs. depois : 366,8±18,3g; p=0,7374).
Como mostrado na
As injeções intravenosas de NPS produziram uma resposta vasodepressora, que não estava estatisticamente reduzida em ratos expostos à FLC, quando comparados com os ratos controle (C : 34,7±2,1 vs. FLC : -39,4±1,7; p=0,189). Além disso, a taquicardia reflexa em resposta à diminuição na PAM induzida por NPS não estava significantemente diminuída no grupo FLC (C : 104,4±7.4
Considerando os efeitos tóxicos dos componentes dos cigarros previamente apresentados na literatura11-14 e de outros agentes poluidores15 no sistema cardiovascular, objetivamos a avaliação da função barorreflexa em ratos expostos à FLC em curto prazo. Relatamos que apenas três semanas de exposição, cinco dias por semana e a uma concentração de 100-300 ppm de CO não foram suficientes para causar dano significante a qualquer componente barorreflexo em ratos Wistar acordados. Verificamos apenas uma diferença em relação ao peso corporal antes e depois da exposição à FLC.
Nossos dados demonstraram que nesse grupo exposto à FLC, o peso corporal estava diminuído após o período de exposição. A falta de qualquer alteração no grupo controle é consistente com essa conclusão. De forma inversa, Paiva e cols.16 não observaram nenhum efeito significante da exposição do cigarro no peso corporal. Acreditamos que essa diferença entre os dois estudos seja explicada pelos fatores metodológicos. Em nossa investigação, expusemos animais à FLC por 180 minutos ao dia no período da manhã; essa fumaça não era filtrada e apresentava densidade mais alta de componentes letais, quando comparada à via principal da fumaça de cigarro (
Não relatamos nenhuma diferença no pico de taquicardia ou bradicardia e variação da FC entre os ratos expostos à FLC e o grupo controle de mesma idade. O pico de taquicardia é associado com a resposta simpática máxima à redução na pressão arterial; o pico de bradicardia é um índice da resposta parassimpática mais alta ao aumento na pressão arterial; o índice de variação na FC representa a diferença entre o pico superior e o inferior de FC e a derivação da FC em função da variação da PAM indica o ganho do barorreflexo18. Overton e cols.19 sugeriram que a restrição crônica de comida reduz o desenvolvimento de hipertensão e apoio simpático da PAM em ratos espontaneamente hipertensos. Considerando que em nosso estudo os ratos expostos à FLC tiveram seu peso corporal reduzido, é possível que esse fato tenha contribuído para a ausência de hiperatividade simpática. Entretanto, não medimos a ingestão de alimento nesses animais.
Não houve mudança significante na PAM e FC basal nos ratos expostos à FLC. Um estudo recente sugeriu que a exposição aguda por inalação de particulados concentrados do ar eleva a pressão arterial em cães cronicamente instrumentados20. Várias razões podem explicar a diferença entre esse investigação e nossos achados. Primeiro, eles expuseram os cães a partículas finas (diâmetros entre 0,15 e 2,5μm) e nós expusemos ratos a FLC, que contém milhares de componentes químicos tóxicos conhecidos e partículas com diâmetro > 2.5 μm. Segundo, a pressão arterial foi avaliada através de telemetria e nós canulamos a artéria femoral a fim de obter medidas de pressão arterial mais precisas. Terceiro, eles expuseram modelos caninos por mais de 50 dias e em nosso estudo, ratos foram expostos por 3 semanas. Quarto, em nossa investigação, os ratos foram expostos por 180 minutos por dia e Bartoli e cols.20 expuseram animais à particulados concentrados do ar por 5 horas por dia. Mesmo considerando todas essas diferenças em relação aos aspectos metodológicos, acreditamos que essas três semanas de exposição à FLC não foram suficientes para causar os mesmos efeitos observados no estudo de Bartoli e cols.20.
Embora nossos resultados não tenham indicado um efeito da FLC na função barorreflexa, estudos anteriores investigaram os efeitos dos componentes do cigarro na função autonômica. Xiao e cols.21 demonstraram que a administração de nicotina intra-uterina afeta a resposta bradicárdica à angiotensina. Shinozaki e cols.22 demonstrou que a fumaça de cigarro nos fumantes estimula a atividade do nervo simpático através de um efeito periférico direto e ume feito mediado centralmente. Além da nicotina, a fumaça do cigarro contém milhares de outras substancia químicas, incluindo monóxido de carbono, cianeto de hidrogênio, óxidos de nitrogênio, aldeídos, N-nitrosaminas e hidrocarbonetos poliaromáticos. A FLC tem uma mais alta concentração de substancias tóxicas quando comparada à fumaça inalada pelo fumante ativo, devido à mais baixa temperatura de combustão, bem como a falta de filtro17. Por exemplo, há cinco vezes mais acroleína na FLC, quando comparada com a fumaça inalada pelo fumante ativo23. A acroleína é um aldeído insaturado que foi recentemente implicado em lesão endotelial relacionada ao fumo24 e poderia ter um papel na atenuação do relaxamento induzido pela acetilcolina observada com FLC. Como um todo, esses dados contradizem nosso estudo. Acreditamos que o período de exposição do estudo (três semanas) não foi o suficiente para afetar o barorreflexo em ratos Wistar.
Nessa investigação, a função barorreflexa foi avaliada em ratos acordados, já que a atividade barorreflexa é diminuída sob anestesia25,26, reduzindo a variação da FC, que é o desfecho em uma análise de uma porção restrita da resposta barorreflexa. Dessa forma, acreditamos que nossa investigação forneça informações confiáveis sobre os efeitos de um componente da fumaça de cigarro na função barorreflexa em ratos Wistar. Seria também interessante avaliar outros reflexos cardiovasculares (por ex., reflexo cardiopulmonar e quimiorreflexo).
Esses dados apresentam informações relevantes, considerando que atualmente o reflexo baroreceptor é amplamente estudado em diferentes modelos e cepas de ratos, com o objetivo de evitar o desenvolvimento de hipertensão em humanos4,27, devido ao fato de que a redução da função barorreflexa é indicativa de doença cardiovascular27.
Reconhecemos as limitações de nosso estudo em que fomos incapazes de fornecer uma curva completa da função do reflexo barorreceptor. Entretanto, os componentes do barorreflexo obtidos aqui são de relevância fisiológica, por que estão próximos do ponto de operação desse reflexo em ratos acordados não-limitados fisicamente28.
Concluindo, a exposição à fumaça lateral do cigarro por três semanas consecutivas não afeta os componentes da função barorreflexa em ratos Wistar acordados.
Todos os autores participaram do delineamento do estudo e elaboração do manuscrito, bem como da aprovação do manuscrito final.
Agradecemos a Jason Saltzgiver pela correção da gramática da língua inglesa. Esse estudo recebeu apoio financeiro da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP).
Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.
O presente estudo foi financiado pela FAPESP.
Este artigo é parte de tese de Doutorado de Vitor E. Valenti pela UNIFESP.
Correspondência: Vitor E. Valenti Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP) Rua Napoleão de Barros, 715 - Térreo 04039-032 - São Paulo, SP, Brasil
E-mail:
Artigo recebido em 28/11/09; revisado recebido em 08/04/10; aceito em 28/05/10.
BACKGROUND: It has been evidenced in the literature that exposure to cigarette smoke causes hypertension in rats; however, it has not been demonstrated if the baroreflex function is impaired before the animal becomes hypertensive. OBJECTIVE: We evaluated short-term effects of sidestream cigarette smoke (SSCS) exposure on baroreflex function in Wistar normotensive rats. METHODS: Rats were exposed to SSCS during three weeks, 180 minutes, five days per week, at a concentration of monoxide carbon between 100-300 ppm. Mean arterial pressure (MAP) and heart rate (HR) were evaluated through cannulation of the femoral vein and artery. RESULTS: There was no significant difference between control and SSCS groups regarding basal mean arterial pressure and heart rate, sympathetic and parasympathetic components of the baroreflex function. CONCLUSION: Our data suggest that three weeks of exposure to SSCS is not enough to significantly impair cardiovascular parameters and baroreflex sensitivity in normotensive Wistar rats.
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Cigarette smoking plays an important role in terms of toxic trace metal distribution towards human health and environmental pollution1. Cigarette smoke can be classified into two categories, with one being the mainstream smoke, usually inhaled by active smokers, and the other being the sidestream cigarette smoke (SSCS) emitted from a cigarette and inhaled by so-called "passive smokers". It is known that sidestream smoke contains a variety of oxidants and other harmful compounds much more than that contained in mainstream smoke. Passive smokers are thus exposed to almost the same chemicals in cigarette smoke as active smokers are. Therefore, passive smoking increases the risk of cardiac or other related diseases in nonsmokers2,3.
In cardiovascular physiology, the baroreflex or baroreceptor reflex is one of the body's homeostatic mechanisms to maintain blood pressure4. Although it has been evidenced in the literature that exposure to cigarette smoke increases arterial pressure in rats5, it has not demonstrated if baroreflex function is impaired before the animal becomes hypertensive. Therefore, in this study we investigated the baroreceptor reflex in rats exposed to SSCS for a short term.
Wistar rats (300-400g) were kept in the Animal Care Unit of our University. Rats were housed individually in plastic cages under standard laboratory conditions. They were kept under a 12-h light/dark cycle (lights on at 07:00 h) and had free access to food and water. Animals were divided into two groups: Control (n=18), rats exposed to fresh air and; SSCS (n=15), rats exposed to SSCS. The Institution's Animal Ethics Committee authorized housing conditions and experimental procedures. Efforts were made to minimize the number of animals used.
The rats were placed in the transparent chamber, with a volume of approximately 95x80x65 cm3, where four rats remained. Rats were maintained at 23±1ºC and 50-60% relative humidity. Smoke carbon monoxide (CO) concentration in the chamber was maintained between 100-300 ppm6. Rats were placed in the clear chamber. Cigarettes were placed inside the chamber in a small box which prevented the rats from touching the cigarettes. SSCS was produced by burning the cigarettes inside the chamber without filtering, which is the main profile of SSCS. When CO concentration reached 100 ppm we started to keep track of time (up to 180 minutes). Cigarettes were replaced by new cigarettes in order to maintain CO concentrations between 100-300 ppm7. Rats were exposed to SSCS during 180 minutes, five days/week; the total duration of these experiments was three weeks and all the exposures were carried out in the morning, between 8 a.m. and 12 p.m. The cigarette used was a commercial brand with the following composition: 1.1 mg of nicotine, 14 mg of tar and 15 mg of carbon monoxide. Control animals were maintained in the same place and under the same conditions as the SSCS group, but were exposed to fresh air.
On the third day after the last SSCS exposure, the rats were anesthetized with ketamine (50 mg/kg i.p.) and xylazine (50 mg/kg i.m.) and a catheter was inserted into the abdominal aorta through the femoral artery for blood pressure and heart rate recording. Catheters were made of 4 cm segments of PE-10 polyethylene (Clay Adams, USA) heat bound to a 13 cm segment of PE-50. The catheters were tunneled under the skin and exteriorized at the animal's dorsum4,8.
After surgery, the animals were kept in individual cages used in the transport to the experimental room. Animals were allowed 20 min to adapt to the conditions of the experimental room such as sound and illumination before the recording of blood pressure and heart rate was started. The experimental room was acoustically isolated and had constant background noise produced by an air exhauster. At least another 15-min period was allowed before the beginning of the experiments. Pulsatile arterial pressure (PAP) of freely moving animals was recorded using an HP-7754A preamplifier (Hewlett Packard, USA) and an acquisition board (MP100A, Biopac Systems Inc, USA) connected to a computer. Mean arterial pressure (MAP) and heart rate (HR) values were derived from the PAP recordings and processed on-line4,9,10.
The baroreflex was tested with a pressor dose of 0.1mL phenylephrine (PHE-bolus-8μg/kg IV; Sigma Chemical) and depressor doses of 0.1mL sodium nitroprusside (SNP-bolus-50μg/kg IV; RBI). The baroreflex gain was calculated as the derivation of Hn as a function of the MAP variation (ΔHR/ΔMAP). We also analyzed bradycardic and tachycardic peaks and HR range (the difference between bradycardic and tachycardic peak)4.
Values are reported ae means ± standard error of means. HR, MAP, ΔHR, ΔMAP and ΔHR/ΔMAP were compared between rats exposed to SSCS and ambient air. After the distributions were evaluated through the Kolmogorov normality test, the unpaired
We compared body weights between before and after SSCS exposure and we observed that it significantly decreased in the SSCS grout (352.5±14.7g vs. 338.5±13.6g; p=0.0003), while there was no difference in the control group (before : 365.7±17.5g vs. after : 366.8±18.3g; p=0.7374).
As shown in
Intravenous injections of SNP produced a vasodepressor response, which was not statistically reduced in rats exposed to SSCS compared with control rats (C : 34.7±2.1 vs. SSCS : -39.4±1.7; p=0.189). Moreover, tachycardic reflex in response to SNP-induced decrease in MAP was not significantly impaired in SSCS group (C : 104.4±7.4 vs. SSCS : 110±4.9; p=0.557).
In view of the toxic effects of cigarette components and other pollutant agents15 on cardiovascular system previously presented in the literature11-14, we aimed to evaluate the baroreflex function in rats exposed to SSCS during a short term. We report that only three weeks of exposure, five days per week at a concentration of 100-300 ppm of CO was not enough to significantly damage any baroreflex component in conscious Wistar rats. We only verified differences regarding body weight before and after SSCS exposure.
Our data demonstrated that in the group exposed to SSCS, body weight was reduced after the period of exposure. The lack of any change in the control group is consistent with this assumption. Conversely, Paiva et al16 did not find any significant effect of cigarette exposure on body weight. We believe that this difference between the two studies is explained by methodological factors. In our investigation, we exposed animals to SSCS 180 minutes per day in the morning; the smoke was not filtered and presented a higher density of lethal components compared to mainstream smoke17, while Paiva et al16 exposed animals to filtered cigarette smoke 30 minutes per day, twice in the afternoon.
We report no difference in tachycardic and bradycardic peaks and HR range between rats exposed to SSCS and the age-matched control group. The tachycardic peak is associated to the maximal sympathetic response to the reduction in blood pressure; the bradycardic peak is an index of the highest parasympathetic response to the increase in arterial pressure; the HR range index represents the difference between the upper and lower HR peak and the derivation of HR as a function of MAP variation indicates baroreflex gain18. Overton et al19 suggested that chronic food restriction reduces the development of hypertension and sympathetic support of MAP in spontaneously hypertensive rats. Considering that in our work rats exposed to SSCS reduced their body weight, it is possible that this fact contributed to the absence of sympathetic hyperactivity. However, we did not measure food intake in those animals.
There was no significant change in basal MAP and HR in those rats exposed to SSCS. A recent study suggested that acute inhalation exposure to concentrated air particulate elevates blood pressure in chronically instrumented dogs20. Several reasons may explain the difference between this investigation and our findings. First, while they exposed dogs to fine particles (diameters between 0.15 and 2.5μm) we exposed rats to SSCS, which contains thousands of known toxic chemical components and particles with a diameter > than 2.5 μm. Second, blood pressure was evaluated through telemetry and we cannulated the femoral artery in order to obtain more accurate measurements of arterial pressure. Third, they exposed canine models for more than 50 days and in our study rats were exposed during three weeks. Fourth, in our research rats were exposed for 180 minutes per day, and Bartoli et al20 exposed animals to concentrated air particle 5 hours per day. Even though we consider all those differences regarding the methodological aspects, we believe that three weeks of exposure to SSCS was not enough to cause the same effects observed in the study by Bartoli et al20.
Although our results did not indicate an effect of SSCS on baroreflex function, previous researches investigated the effects of cigarette components on autonomic function. Xiao et al21 demonstrated that intrauterine nicotine administration affects bradycardic response to angiotensin. Shinozaki et al22 evidenced that cigarette smoking in smokers stimulates sympathetic nerve activity by both a direct peripheral effect and a centrally mediated effect. Apart from nicotine, cigarette smoke contains thousands of other chemical substances, including carbon monoxide, hydrogen cyanide, nitrogen oxides, aldehydes, N-nitrosamines and polyaromatic hydrocarbons. SSCS has a higher concentration of toxic substances compared to mainstream smoke due to a lower temperature of combustion, as well as lack of filtering17. For instance, there is five times more acrolein in SSCS compared to mainstream smoke23. Acrolein is an unsaturated aldehyde that has recently been implicated in smoke-related endothelial injury24 and could play a role in the attenuation of the acetylcholine-induced-relaxations observed with SSCS. Taken together, these data contradicts our study. We believe that the period of exposure of our study (three weeks) is not sufficient to affect baroreflex in Wistar rats.
In this investigation, baroreflex function was evaluated in conscious rats, since baroreflex activity is blunted under anesthesia25,26 reducing the range of HR, which is the outcome in an analysis of a restricted portion of the baroreflex respon. Therefore, we believe that our investigation provides reliable information regarding the effects of a component of cigarette smoke on baroreflex function in Wistar rats. It would be also interesting to evaluate other cardiovascular reflex (i.e. cardiopulmonary reflex and chemoreflex).
These data present relevant information, as the baroreceptor reflex is currently being studied in different models and strains of rats aiming to prevent hypertension development in human4,27, due the fact that reduced baroreflex function is indicative of cardiovascular disease27. We recognize the limitations of our analysis in that we were unable to provide a full baroreceptor reflex function curve. However, the baroreflex components values obtained here are of physiological relevance, because they fall around the operating point of this reflex in an unrestrained conscious rat28.
In conclusion, SSCS exposure during three consecutive weeks does not affect baroreflex function components in conscious Wistar rats.
All authors participated in the design of the study and writing the manuscript as well as approving the final manuscript.
We thank Mr. Jason Saltzgiver for critical evaluation of the English Grammar. This research was supported by grants from Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP).
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
This study was funded by FAPESP.
This article is part of the thesis of doctoral submitted by Vitor E. Valenti, from UNIFESP.
FUNDAMENTO: Ha sido demostrado en la literatura que la exposición al humo del cigarrillo causa hipertensión en ratones; entre tanto, aun no fue demostrado si la función barorreflexa está perjudicada antes que el animal se vuelva hipertenso. OBJETIVO: Evaluamos los efectos de corto plazo de la exposición al humo lateral del cigarrillo (HLC) sobre la función barorreflexa en ratones Wistar normotensos. MÉTODOS: Los ratones fueron expuestos al HLC durante tres semanas, 180 minutos, cinco días por semana, a una concentración de monóxido de carbono entre 100-300 ppm. La presión arterial media (PAM) y la frecuencia cardíaca (FC) fueron evaluadas a través de canulación de la vena y arteria femoral. RESULTADOS: No hubo diferencia significativa entre los grupos control y HLC en relación a la MAP y FC, componentes simpáticos y parasimpáticos de la función barorreflexa. CONCLUSIÓN: Nuestros datos sugieren que tres semanas de exposición a la HLC no son suficientes para causar daño significativo a los parámetros cardiovasculares y sensibilidad barorreflexa en ratones Wistar normotensos.
IDepartamento de Medicina, Disciplina de Cardiologia, UNIFESP, São Paulo, SP
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Correspondencia
El tabaco tiene un importante papel en términos de distribución de metales-trazo tóxicos para la salud humana y ambiental1. El humo del cigarrillo puede ser clasificado en dos categorías, siendo una la vía principal del humo de cigarrillo (
En la fisiología cardiovascular, el barorreflejo o reflejo barorreceptor es uno de los mecanismos homeostáticos del cuerpo para mantener la presión arterial4. Aunque haya sido demostrado en la literatura que la exposición al humo del cigarrillo aumenta la presión arterial en ratones5, aun no fue demostrado si la función barorreflexa estaba comprometida antes de que el animal se vuelva hipertenso.
Siendo así, ese estudio investigó el reflejo barorreceptor en ratones expuestos al HLC en corto plazo.
Ratones Wistar (300-400g) fueron mantenidos en el bioterio de nuestra Universidad. Los ratones fueron mantenidos en jaulas plásticas individuales bajo condiciones de laboratorio estándar. Fueron mantenidos en un ciclo claro-oscuro de 12 horas (luces encendidas a las 07:00 h) y tenían acceso libre a comida y agua. Los animales fueron divididos en dos grupos: Control (n=18), ratones expuestos al aire ambiente y HLC (n=15), ratones expuestos al humo lateral del cigarrillo (HLC). El Comité de Ética Animal de la Institución autorizó las condiciones de alojamiento de los animales y procedimientos experimentales. Todos los esfuerzos fueron hechos para minimizar el número de animales utilizados en el experimento.
los ratones fueron colocados en una cámara transparente, con un volumen de aproximadamente 95x80x65 cm3, donde fueron colocados cuatro ratones. La concentración de monóxido de carbono (CO) del humo de cigarrillo fue mantenida entre 100-300 ppm6. Los ratones fueron colocados en la cámara transparente y los cigarrillos fueron colocados dentro de la cámara en una pequeña caja para evitar que los ratones tocasen el cigarrillo. El HLC era producido a través de la quema de los cigarrillos dentro de la cámara sin filtro, que es la principal característica del HLC.
Cuando la concentración de CO alcanzaba 100 ppm el conteo era iniciado (hasta 180 minutos). Los cigarrillos eran substituidos por nuevos cigarrillos a fin de mantener la concentración de CO entre 100-300 ppm7. Los ratones eran expuestos al HLC por 180 minutos, cinco días por semana; la duración total de esos experimentos fue de tres semanas y todas las exposiciones fueron hechas por la mañana, entre 8:00 y 12:00 horas. El cigarrillo utilizado era una marca comercial con la siguiente composición: 1.1 mg de nicotina, 14 mg de alquitrán y 15 mg de monóxido de carbono. Los animales control fueron mantenidos en el mismo lugar y bajo las mismas condiciones que el grupo HLC, pero fueron expuestos al aire ambiente.
En el tercer día después de la última exposición al HLC, los ratones fueron anestesiados con cetamina (50 mg/kg i.p. ) y xilazina (50 mg/kg i.m. ) y un catéter fue inserido en la aorta abdominal a través de la arteria femoral para registro de la presión arterial y frecuencia cardíaca. Los catéteres eran hechos de segmentos de 4 cm de largo de PE-10 polietileno (Clay Adams, USA) unidos en caliente a un segmento de 13 cm de PE-50. Los catéteres fueron avanzados bajo la piel y exteriorizados en el dorso del animal4,8.
después de la cirugía, los animales fueron mantenidos en jaulas individuales usadas en el transporte hasta la sala del experimento. Los animales tuvieron 20 minutos para adaptarse a las condiciones de la sala del experimento, tales como sonido e iluminación, antes del inicio del registro de la presión arterial y frecuencia cardíaca. La sala del experimento era acústicamente aislada y había ruido de fondo constante producido por un extractor de aire. Por lo menos otro período de 15 minutos fue permitido antes del inicio de los experimentos. La presión arterial pulsátil (PAP) de ratones moviéndose libremente fue registrada utilizando un preamplificador HP-7754A (Hewlett-Packard, EUA) y una placa de adquisición (MP100A, Biopac Systems Inc, EUA) conectada a un computador. Los valores de la presión arterial media (PAM) y frecuencia cardíaca (FC) fueron derivados de los registros de PAP y procesados online4,9,10.
EL barorreflejo fue testado con una dosis presora de 0,1mL de fenilefrina (FEN-en bolo-8 µg/kg IV; Sigma Chemical) y dosis depresoras de 0,1 ml de nitroprusiato de sodio (NPS- en bolo-50 µg/kg IV; RBI). El aumento del barorreflejo fue calculado como la derivación de la FC en función de la variación de la PAM (ƊFC/ƊPAM). También analizamos el pico de bradicardia y taquicardia y la variación de la FC (la diferencia entre el pico de bradicardia y el de taquicardia)4.
Los valores fueron expresados en medias ± error estándar de las medias. La FC, PAM, ƊFC, ƊPAM y ƊFC/ƊPAM fueron comparadas entre los ratones expuestos a la HLC y el aire ambiente. Después de que las distribuciones fueron evaluadas a través del test de normalidad de Kolmogorov, el test
Comparamos el peso corporal antes y después de la exposición al HLC y observamos que en el grupo HLC el peso disminuyó significantemente (352,5±14,7 g
Como es mostrado en la
Las inyecciones intravenosas de NPS produjeron una respuesta vasodepresora, que no estaba estadísticamente reducida en ratones expuestos al HLC, cuando fueron comparados con los ratones control (C : 34,7± z2,1
considerando los efectos tóxicos de los componentes de los cigarrillos previamente presentados en la literatura11-14 y de otros agentes contaminantes15 en el sistema cardiovascular, objetivamos la evaluación de la función barorreflexa en ratones expuestos al HLC en corto plazo. Relatamos que apenas tres semanas de exposición, cinco días por semana y a una concentración de 100-300 ppm de CO no fueron suficientes para causar daño significativo a cualquier componente barorreflejo en ratones Wistar despiertos. Verificamos apenas una diferencia en relación al peso corporal antes y después de la exposición al HLC.
Nuestros datos demostraron que en ese grupo expuesto al HLC, el peso corporal estaba disminuido después del período de exposición. La falta de cualquier alteración en el grupo control es consistente con esa conclusión. De forma inversa, Paiva et al16 no observaron ningún efecto significativa de la exposición del cigarrillo en el peso corporal. Creemos que esa diferencia entre los dos estudios sea explicada por los factores metodológicos. En nuestra investigación, expusimos animales al HLC por 180 minutos al día en el período de la mañana; ese humo no era filtrado y presentaba densidad más alta de componentes letales, cuando era comparado a la vía principal del humo de cigarrillo (
No relatamos ninguna diferencia en el pico de taquicardia o bradicardia y variación de la FC entre los ratones expuestos al HLC y el grupo control de la misma edad. El pico de taquicardia es asociado con la respuesta simpática máxima a la reducción en la presión arterial; el pico de bradicardia es un índice de la respuesta parasimpática más alta al aumento en la presión arterial; el índice de variación en la FC representa la diferencia entre el pico superior y el inferior de FC y la derivación de la FC en función de la variación de la PAM indica el aumento del barorreflexo18. Overton et al19 sugirieron que la restricción crónica de comida reduce el desarrollo de hipertensión y apoyo simpático de la PAM en ratones espontáneamente hipertensos. Considerando que en nuestro estudio los ratones expuestos al HLC tuvieron su peso corporal reducido, es posible que ese hecho haya contribuido a la ausencia de hiperactividad simpática. Entre tanto, no medimos la ingestión de alimento en esos animales.
No hubo cambio significativo en la PAM y FC basal en los ratones expuestos al HLC. Un estudio reciente sugirió que la exposición aguda por inhalación de particulados concentrados del aire eleva la presión arterial en perros crónicamente instrumentados20. Varias razones pueden explicar la diferencia entre ese investigación y nuestros hallazgos. Primero, expusieron los perros a partículas finas (diámetros entre 0,15 y 2,5µm) y nosotros expusimos ratones a HLC, que contiene miles de componentes químicos tóxicos conocidos y partículas con diámetro > 2.5 µm. Segundo, la presión arterial fue evaluada a través de telemetría y nosotros canulamos la arteria femoral a fin de obtener medidas de presión arterial más precisas. Tercero, ellos expusieron modelos caninos por más de 50 días y en nuestro estudio, ratones fueron expuestos por 3 semanas. Cuarto, en nuestra investigación, los ratones fueron expuestos por 180 minutos por día y Bartoli et al20 expusieron animales a particulados concentrados del aire por 5 horas por día. Aun considerando todas esas diferencias en relación a los aspectos metodológicos, creemos que esas tres semanas de exposición al HLC no fueron suficientes para causar los mismos efectos observados en el estudio de Bartoli et al20.
Aunque nuestros resultados no hayan indicado un efecto del HLC en la función barorreflexa, estudios anteriores investigaron los efectos de los componentes del cigarrillo en la función autonómica. Xiao et al21 demostraron que la administración de nicotina intrauterina afecta la respuesta bradicárdica a la angiotensina. Shinozaki et al22 demostró que el humo de cigarrillo en los fumantes estimula la actividad del nervio simpático a través de un efecto periférico directo y un efecto mediado centralmente. Además de la nicotina, el humo del cigarrillo contiene miles de otras substancias químicas, incluyendo monóxido de carbono, cianuro de hidrógeno, óxidos de nitrógeno, aldehídos, N-nitrosaminas y hidrocarburos poliaromáticos. El HLC tiene una más alta concentración de substancias tóxicas cuando es comparado al humo inhalado por el fumante activo, debido a la más baja temperatura de combustión, así como la falta de filtro17. Por ejemplo, hay cinco veces más acroleína en el HLC, cuando es comparado con el humo inhalado por el fumante activo23. La acroleína es un aldehído insaturado que fue recientemente implicado en lesión endotelial relacionada al tabaco24 y podría tener un papel en la atenuación del relajamiento inducido por la acetilcolina observada con HLC. Como un todo, esos datos contradicen nuestro estudio. Creemos que el período de exposición del estudio (tres semanas) no fue suficiente para afectar el barorreflejo en ratones Wistar.
En esa investigación, la función barorreflexa fue evaluada en ratones despiertos, ya que la actividad barorreflexa es disminuida bajo anestesia25,26, reduciendo la variación de la FC, que es el desenlace en un análisis de una porción restringida de la respuesta barorreflexa. De esa forma, creemos que nuestra investigación provea informaciones confiables sobre los efectos de un componente del humo de cigarrillo en la función barorreflexa en ratones Wistar. Sería también interesante evaluar otros reflejos cardiovasculares (por ex. , reflejo cardiopulmonar y quimiorreflejo).
Esos datos presentan informaciones relevantes, considerando que actualmente el reflejo baroreceptor es ampliamente estudiado en diferentes modelos y cepas de ratones, con el objetivo de evitar el desarrollo de hipertensión en humanos4,27, debido al hecho de que la reducción de la función barorreflexa es indicativa de enfermedad cardiovascular27.
Reconocemos las limitaciones de nuestro estudio en que fuimos incapaces de proveer una curva completa de la función del reflejo barorreceptor. Entre tanto, los componentes del barorreflejo obtenidos aquí son de relevancia fisiológica, por que están próximos del punto de operación de ese reflejo en ratones acordados no limitados físicamente28.
Concluyendo, la exposición al humo lateral del cigarrillo por tres semanas consecutivas no afecta los componentes de la función barorreflexa en ratones Wistar despiertos.
Todos los autores participaron del delineamiento del estudio y elaboración del manuscrito, así como de la aprobación del manuscrito final.
Agradecemos a Jason Saltzgiver por la corrección de la gramática de la lengua inglesa. Ese estudio recibió apoyo financiero de la Fundación de Amparo a la Investigación del Estado de São Paulo (FAPESP).
Declaro no haber conflicto de intereses pertinentes.
EL presente estudio fue financiado por la FAPESP.
Este artículo es parte de tesis de Doctorado de Vitor E. Valenti por la UNIFESP.