Abstract

fundal

Informațiile despre rolul postului intermitent (IF) asupra remodelării cardiace patologice sunt rare. Am comparat efectele IF înainte și după infarctul miocardic (IM) asupra remodelării și supraviețuirii cardiace a șobolanilor.

Metode

Șobolanii Wistar au fost postiti intermitent (alimente disponibile la fiecare două zile) sau hrăniți ad libitum timp de 12 săptămâni și apoi împărțiți în trei grupe: AL - hrăniți ad libitum; AL/IF - alimentat cu AL înainte de MI și IF după MI; și IF - alimentat IF înainte și după MI. Ecocardiograma a fost efectuată înainte de MI și la 2 și 12 săptămâni după operație. Inimile izolate au fost evaluate în preparatele Langendorff.

Rezultate

Înainte de operație, greutatea corporală (BW) era mai mică în IF decât AL. BW final a fost mai mic în AL/IF și IF decât AL. Mortalitatea perioperatorie nu s-a modificat între AL (31,3%) și IF (27,3%). Mortalitatea totală a fost mai mică în IF decât AL. Înainte de operație, parametrii ecocardiografici nu difereau între grupuri. La două săptămâni după operație, dimensiunea MI nu a diferit între grupuri. La douăsprezece săptămâni după MI, grosimea peretelui posterior diastolic al ventriculului stâng (VS) a fost mai mică în AL/IF și IF decât AL. Procentul de variație a parametrilor ecocardiografici între douăsprezece și două săptămâni a arătat că dimensiunea MI a scăzut în toate grupurile și reducerea a fost mai mare în IF decât AL/IF. În preparatele Langendorff, volumul VS la presiunea diastolică zero zero (V0; AL: 0,41 ± 0,05; AL/IF: 0,34 ± 0,06; IF: 0,28 ± 0,05 ml) și la presiunea end-diastolică de 25 mmHg (V25; AL: 0,61 ± 0,05; AL/IF: 0,54 ± 0,07; IF: 0,44 ± 0,06 ml) a fost mai mic în AL/IF și IF decât AL și V25 a fost mai mic în IF decât AL/IF. Raportul V0/BW a fost mai mic în IF decât AL, iar raportul greutate V/V0 a fost mai mare în IF decât AL. Diametrul miocitelor a fost mai mic în AL/IF și IF decât AL (AL: 17,3 ± 1,70; AL/IF: 15,1 ± 2,21; IF: 13,4 ± 1,49 μm). Concentrația de hidroxiprolină miocardică și expresia genică a lanțului greu de ANP, Serca 2a și α- și β-miozină nu au diferit între grupuri.

Concluzie

Postul intermitent inițiat înainte sau după MI reduce hipertrofia miocitelor și dilatația VS. Fibroza miocardică și expresia genei fetale nu sunt modulate prin regimuri de hrănire. Beneficiul este mai evident atunci când postul intermitent este inițiat înainte și nu după MI.

fundal

Prevalența supraponderală și a obezității a crescut în ultimele decenii în multe părți ale lumii [1], iar obezitatea a fost asociată cu mai multe comorbidități și creșterea mortalității [2]. Multe regimuri alimentare sunt utilizate pentru a reduce greutatea corporală și pentru a păstra o masă corporală sănătoasă. Restricția calorică zilnică este probabil cea mai comună formă de restricție dietetică [3]. Mai recent, postul intermitent a devenit o abordare a restricției de energie la om [4]. Deși datele observaționale privind relația dintre postul intermitent pe termen lung și riscul de boală cardiometabolică sunt limitate, există dovezi că atât postul alternativ de zi, cât și postul periodic pot fi eficiente pentru pierderea în greutate [3, 5]. Au fost raportate efecte benefice asupra factorilor de risc cardiovascular, inclusiv reducerea grăsimii corporale și a nivelului total de colesterol și trigliceride [3,4,5].

Postul intermitent a fost evaluat la animale experimentale în diferite scenarii. De obicei șoarecii și șobolanii sunt lipsiți de hrană la fiecare două zile și hrăniți ad libitum în zilele care urmează [6]. Chiar și în absența pierderii expresive a greutății corporale, postul intermitent a fost asociat cu extinderea duratei de viață, îmbunătățirea reglării glucozei [7, 8], neuroprotecția pentru pierderea memoriei [9,10,11], nefroprotecția [6] și creșterea rezistenței celulare la diferite tipuri de stres [12].

Informațiile privind rolul postului intermitent asupra remodelării cardiace patologice sunt rare. Șobolanii supuși postului intermitent atât înainte, cât și după infarctul miocardic au demonstrat atenuare atât în ​​remodelarea cardiacă, cât și în disfuncția ventriculară stângă [13, 14]. Totuși, dacă efectele benefice ale postului intermitent inițiat înainte și după infarctul miocardic sunt similare, este încă neclar. În acest studiu, am comparat efectele postului intermitent înainte și după infarctul miocardic asupra remodelării și supraviețuirii cardiace a șobolanilor.

Metode

Grupuri experimentale

Șobolani masculi Wistar de două luni au fost achiziționați de la Casa Centrală a Animalelor, Școala Medicală Botucatu, UNESP. Animalele au fost găzduite într-o cameră sub temperatură controlată și ciclu de lumină/întuneric. Proiectarea experimentală a fost aprobată de Comitetul de etică pentru experimentarea animalelor de la Școala de Medicină Botucatu, UNESP, SP, Brazilia.

Șobolanii au fost distribuiți aleatoriu pentru a fi hrăniți fie în fiecare zi (ad libitum, AL) sau în fiecare zi (post intermitent, IF) cu o dietă standard pentru șobolani. După 12 săptămâni de aceste regimuri de hrănire, toți șobolanii au fost supuși ligaturii arterei coronare și au fost create următoarele trei grupuri: hrănite ad libitum (AL); hrănit ad libitum înainte de MI și postat intermitent după MI (AL/IF); și a postit intermitent înainte și după MI (IF). Structurile cardiace și funcția ventricularului stâng (VS) au fost evaluate prin ecocardiograme transtoracice înainte de inducerea IM și la 2 și 12 săptămâni după intervenția chirurgicală. La sfârșitul experimentului, după anestezie, inimile au fost îndepărtate și montate în aparatul Langendorff (AL, n = 8; AL/IF, n = 9; DACĂ, n = 13). Toate animalele rămase au fost anesteziate cu pentobarbital (50 mg/kg, intraperitoneal) și eutanasiate prin toracotomie și îndepărtarea inimii. Ventriculele drept și stâng au fost disecați, cântăriți, congelați în azot lichid și păstrați la - 80 ° C pentru analize moleculare. Deoarece perfuzia in vitro poate modifica țesutul miocardului, inimile utilizate în preparatele Langendorff nu au fost supuse unei evaluări suplimentare.

Infarct miocardic

După anestezie cu xilazină (10 mg/kg) și ketamină (70 mg/kg), MI a fost indus așa cum este descris în laboratorul nostru [15, 16].

Studiu ecocardiografic

Șobolanii au fost ușor anesteziați cu o injecție intraperitoneală de ketamină (50 mg/kg) și xilazină (1 mg/kg). Ecocardiograma a fost efectuată de același examinator orbit (KO) folosind un ecocardiograf (General Electric Medical Systems, Vivid S6, Tirat Carmel, Israel) echipat cu o sondă multifrecvență de 5,0–11,5 MHz, conform metodei descrise anterior [17,18,19, 20]. Mărimea MI a fost estimată prin imaginea bidimensională care măsoară perimetrul endocardic end-diastolic al miocardului afectat în raport cu perimetrul endocardic total LV.

Studiu VS izolat - pregătire Langendorff

La o zi după evaluarea ecocardiografică, șobolanii au fost anesteziați cu tiopental sodic (50 mg/kg, intraperitoneal) și heparină (2000 UI, intraperitoneal) și eutanasiați prin toracotomie. După îndepărtarea inimilor, acestea au fost montate în aparatul Langendorff conform metodei descrise anterior [21,22,23]. După înregistrarea datelor funcționale, inimile au fost desprinse, atriile și vasele mari au fost îndepărtate, iar ventriculele separate și cântărite [23].

Analiza morfologică

Diapozitivele colorate cu hematoxilină și eozină din țesutul VS au fost folosite pentru a măsura aproximativ 50 de diametre ale cardiomiocitelor ca distanță mai mică între marginile miocitelor trasate în nucleu [24,25,26].

Hidroxiprolină miocardică

Concentrația ventriculară stângă a hidroxiprolinei a fost cuantificată pentru a estima conținutul de colagen miocardic conform unei metode descrise anterior [27,28,29]. Pe scurt, probele de miocard au fost uscate și hidrolizate peste noapte la 100 ° C cu HCI 6 N (1 ml/10 mg țesut uscat). Alicote de 50 μL au fost uscate din nou într-un concentrator Speedvac. După adăugarea a 1,0 ml apă deionizată și 1,0 ml tampon borat de potasiu (pH 8,7), probele au fost oxidate cu 0,3 ml soluție T de cloramină timp de 20 min. Adăugarea a 1 ml de tiosulfat de sodiu 3,6 M a oprit procesul oxidativ. Soluția a fost apoi saturată cu 1,5 g KCI. Tuburile au fost încălzite în apă clocotită timp de 20 de minute. După extragerea stratului apos cu 2,5 mL de toluen, s-au adăugat 1,5 mL de extract de toluen la 0,6 mL de reactiv Ehrlich și culoarea a fost lăsată să se dezvolte timp de 30 de minute. Absorbanțele au fost citite la 565 nm împotriva unui martor de reactiv. Apa deionizată și hidroxiprolină standard (20 μg/ml) au fost utilizate ca martor și, respectiv, martor.

Expresia genelor

Pentru a evalua programul genei fetale, am analizat reticulul sarcoplasmatic ATPaza de calciu (Serca 2a), lanțul greu al miocardului α- și β-miozină și expresia peptidei natriuretice atriale (ANP) prin RT-PCR în timp real, așa cum s-a descris anterior [30,31], 32,33]. Pe scurt, ARN-ul total a fost extras, solubilizat în H2O fără RNază, incubat în DNază I (Invitrogen Life Technologies), cuantificat și transcris invers. Alicote de ADNc au fost trimise la PCR în timp real folosind 10 μL 2X TaqMan® Universal PCR Master Mix (Applied Biosystems) și 1 μL de test personalizat (20X) conținând primeri de sens și antisens și Taqman (Applied Biosystems, Foster City, CA, EUA ) sondă specifică următoarelor gene: Serca2a (test Taqman Rn00568762; Ref. seq. Genbank NM_017290), α-miozină (polipeptidă 6 miozină grea, mușchi cardiac, alfa; test Taqman Rn00568304_m1; Ref. seq. Genbank NM_023 miozină (polipeptidă grea 7 miozină, mușchi cardiac, beta; testul Taqman Rn00568328_m1; sec. Ref. Genbank NM_017240.1) și precursorul peptidului natriuretic tip A (testul Taqman Rn00561661_m1; referința sec. 12 Genbank NM0) Amplificarea și analiza au fost apoi efectuate; reacțiile au fost efectuate în trei exemplare. După normalizarea expresiei datelor la ciclofilină (testul Taqman Rn00690933_m1; Ref. Seq. Genbank NM_017101), rezultatele au fost calculate utilizând metoda CT (2 -ΔΔCT).

Analize statistice

Datele sunt exprimate ca medie ± deviație standard sau mediană și percentile 25 și 75 în conformitate cu distribuția normală sau non-normală. Comparațiile între grupuri au fost efectuate prin analiza varianței (ANOVA) completată de testul Tukey sau testele Kruskal-Wallis și Dunn pentru distribuții normale și, respectiv, non-normale. Mortalitatea a fost evaluată prin testul log-rank (Kaplan Meier). Semnificația statistică a fost acceptată la nivelul p

Rezultate

Greutatea corporală inițială (BW) nu a diferit între grupuri (Tabelul 1). Înainte de operație, BW a fost mai scăzută în grupurile IF decât AL și AL/IF. La sfârșitul experimentului, AL/IF și IF aveau BW mai scăzut decât AL. Rata mortalității perioperatorii, inclusiv primele 24 de ore după operație, nu sa modificat între grupurile AL (31,3%) și IF (27,3%). La sfârșitul experimentului, rata mortalității a fost mai mică în IF decât AL (Fig. 1).

postului

Curbele Kaplan-Meier pentru supraviețuirea șobolanului după inducerea infarctului miocardic. AL: alimentat ad libitum; AL/IF: ad libitum înainte de infarctul miocardic (IM) și postat intermitent după IM; IF: post intermitent înainte și după MI

Înainte de operație, parametrii ecocardiografici ai structurii și funcției cardiace nu difereau între AL și IF (datele nu sunt prezentate). Datele ecocardiografice la două săptămâni după inducerea IM sunt prezentate în Tabelul 2. Timpul de relaxare izovolumic în valori absolute și normalizate la ritmul cardiac a fost mai mare în grupurile IF decât AL și AL/IF. Datele ecocardiografice la 12 săptămâni după MI sunt prezentate în Tabelul 3. Grosimea diastolică a peretelui posterior VS a fost mai mică în AL/IF și IF decât AL. Timpul de decelerare a undei E a fost mai mic în AL/IF decât AL și IF. Dimensiunea infarctului miocardic nu a diferit între grupuri. Procentul de variație (Δ) al parametrilor ecocardiografici între douăsprezece și două săptămâni după infarct a fost calculat ca [(valoarea finală minus valoarea inițială)/valoarea inițială] X 100 (Tabelul 4). Δ BW a crescut la toate grupurile; creșterea a fost mai mare în IF decât AL/IF. Δ dimensiunea MI a scăzut la toate grupurile; reducerea dimensiunii MI a fost mai mare în IF decât AL/IF.

Datele studiului funcțional al inimii izolate sunt prezentate în Tabelul 5 și Fig. 2. V0 și V25 au fost mai mici în AL/IF și IF decât AL și V25 au fost mai mici în IF decât AL/IF; când a fost normalizat la BW, V0 a fost mai mic în IF decât AL (Fig. 2). Greutatea VS normalizată la V0 a fost mai mare în IF decât AL (Tabelul 4).

Diametrul miocitelor a fost mai mic în AL/IF și IF decât AL (AL 17,3 ± 1,70; AL/IF 15,1 ± 2,21; IF 13,4 ± 1,49 μm; p Tabelul 6 Expresia genei

Discuţie

Proiectul nou al acestui studiu este compararea postului intermitent inițiat înainte și după infarctul miocardic la remodelarea cardiacă a șobolanilor.

S-a demonstrat de mult că restricția calorică crește durata de viață a rozătoarelor [34]. Restricția calorică moderată a fost asociată cu o întârziere a îmbătrânirii cardiace, o remodelare cardiacă indusă de suprasarcină îmbunătățită și o toleranță ischemică miocardică mai bună [35,36,37,38,39]. Pe de altă parte, restricția calorică severă a afectat parametrii structurali și funcționali la șobolanii hipertensivi spontan [40]. Abia mai recent, parametrii cardiovasculari au fost analizați la rozătoare sub post intermitent. Postul intermitent la șobolani normali a produs rezultate controversate. Castello și colab. [41] a observat protecție împotriva inflamației provocate de vârstă, fibroză și stres oxidativ la inimile șobolanilor. În schimb, fibroza crescută cu disfuncție diastolică și rezerva cardiacă diminuată au fost observate după șase luni de post alternativ de zi [42].

Greutatea corporală la șobolanii cu posturi intermitente este de obicei mai mică decât omologii lor hrăniți ad libitum [13, 14]. În acest studiu, grupurile AL/IF și IF au avut greutăți corporale cu aproximativ 18% mai mici decât AL. Cu toate acestea, greutatea corporală nu a diferit între șobolanii care au fost supuși postului intermitent timp de 12 și 24 de săptămâni, arătând că pierderea în greutate corporală în urma postului intermitent este limitată.

Am caracterizat anterior remodelarea cardiacă indusă de infarctul miocardic la șobolani cu dimensiuni mari de infarct, caracterizată de obicei ca o zonă infarctată mai mare de 40% din suprafața totală a VS [15, 43, 44]. La șase luni după inducția MI, șobolanii cu IM mare prezintă VS și dilatație atrială stângă, grosimea diastolică a peretelui posterior VS crește și disfuncție sistolică și diastolică [15, 31, 43]. Regimul de hrănire din acest studiu nu a modificat dimensiunea MI, deoarece toate grupurile au avut dimensiuni mari de infarct. Această constatare diferă de cele de Ahmet și colab. [13] care au găsit o dimensiune mai mică a infarctului la șobolanii de post intermitenți la 24 de ore după inducerea MI. Prima noastră evaluare a dimensiunii IM a fost efectuată la două săptămâni după IM. În acest moment, mortalitatea a fost mai mică în IF decât în ​​grupurile AL și AL/IF. Prin urmare, este posibil ca șobolanii cu dimensiuni mai mari ale MI în grupurile AL și AL/IF să fi murit deja înainte de prima noastră evaluare. Mortalitatea pe parcursul celor 12 săptămâni post-infarct a fost mai mică în IF decât AL; grupul AL/IF a avut mortalitate intermediară și nu a diferit atât de grupurile AL, cât și de cele IF.

La două săptămâni după inducerea IM, parametrii ecocardiografici nu au diferit între grupuri, cu excepția unui timp de relaxare izovolumic mai mare în grupul IF. La douăsprezece săptămâni după MI, grosimea diastolică a peretelui posterior al VS a fost mai mică în AL/IF și IF decât AL, arătând că postul intermitent a atenuat hipertrofia miocardică. Această constatare a fost coroborată cu un diametru mai mic al miocitelor atât în ​​grupurile AL/IF, cât și în cele IF. Atunci când se compară modificările parametrilor ecocardiografici între douăsprezece și două săptămâni după infarct, IF a avut o remodelare mai bună decât AL și AL/IF. Aceasta a fost caracterizată printr-o scădere a Δ undei E și a dimensiunii Δ MI și o creștere a Δ timpului de decelerare a undei E (EDT). Pe măsură ce raportul E/A crește și EDT scade în infarcturi mari [43], modificările acestor parametri între ambele evaluări sugerează un efect benefic al postului intermitent asupra funcției diastolice.

Rezultatele preparatelor Langendorff au confirmat un efect mai bun al postului intermitent atunci când au început înainte de MI. V0 și V25 au fost mai mici în ambele grupuri de post intermitente și V25 a fost mai mic în IF decât AL/IF. Acești parametri indică volumul de VS la presiunea terminală diastolică zero și respectiv 25 mmHg. Mai mult, raportul greutate VS/V0 a fost mai mare și raportul V0/greutate corporală mai mic în IF decât AL, sugerând o predominanță a remodelării concentrice față de excentrică în grupul IF. Aceste date arată că, în ciuda aceleiași dimensiuni ale MI și, prin urmare, a aceluiași grad de leziune miocardică indusă de ischemie, postul intermitent a redus dimensiunea cavității VS, atenuând astfel remodelarea cardiacă, iar această atenuare a fost mai intensă în IF decât AL/IF.

Ca potențiale mecanisme implicate în atenuarea remodelării cardiace, am evaluat expresia miocardică a genelor fetale și fibroza cardiacă. Interesant este faptul că îmbunătățirea remodelării cardiace nu a fost asociată cu modificări ale expresiei genelor fetale lanțul greu α- și β-miozină, peptida natriuretică atrială sau Serca 2a. Reactivarea programului genei fetale este considerată a fi implicată în remodelarea cardiacă adversă și în patogeneza insuficienței cardiace [45]. Prin urmare, rezultatele noastre arată că modificările programului genei fetale nu sunt modulate de postul intermitent. În același mod, concentrația de hidroxiprolină miocardică, un marker al fibrozei interstițiale, nu a fost afectată de intervenția dietetică. Efectul postului intermitent asupra fibrozei miocardice este controversat, deoarece s-a observat atât fibroza crescută [42] cât și redusă [40] la șobolanii sănătoși.

Atenuarea remodelării cardiace a fost observată anterior la șobolanii supuși postului intermitent fie înainte de inducerea IM [13], fie la două săptămâni după IM [14]. Așa cum Ahmet și colab. [13] raportat, postul intermitent a redus dimensiunea MI, atenuând astfel toate aspectele remodelării cardiace. Cu toate acestea, chiar și la șobolani cu dimensiuni similare ale MI, postul intermitent a redus apoptoza miocitelor și infiltrarea neutrofilelor în zona cu risc de ischemie în comparație cu regimul ad libitum [13].

Postul intermitent a început la două săptămâni după ce MI a accelerat pro-angiogen și celulele supraviețuiesc în cascade [14]. Din câte știm, acesta este primul studiu care arată că efectele postului intermitent inițiat înainte de IM sunt mai evidente decât atunci când sunt inițiate după IM. Deși ambele regimuri au scăzut mortalitatea, numai când au început înainte de IM, postul intermitent a atins semnificația statistică. Ambele regimuri de post au redus hipertrofia miocitelor și dilatarea VS. Cu toate acestea, grupul IF a prezentat, de asemenea, dovezi ale scăderii dimensiunii MI, remodelarea concentrică predominând peste remodelarea excentrică și o evoluție mai bună a funcției diastolice decât șobolanii AL/IF. Sunt necesare studii suplimentare pentru a clarifica mecanismele implicate în atenuarea remodelării cardiace induse de infarctul miocardic.

Concluzie

Postul intermitent inițiat înainte sau după infarctul miocardic reduce hipertrofia miocitelor și dilatația ventriculară stângă la șobolani. Fibroza miocardică și expresia genei fetale nu sunt modulate de regimurile de hrănire. Beneficiul este mai evident atunci când postul intermitent este inițiat înainte decât după infarctul miocardic.