A fehérje-kalória korlátozás hatása a hipertrófiás szívizom mechanikai működésére

A fehérje-kalória korlátozás hatása a hipertrófiás szívizom mechanikai működésére

Antônio Carlos Cicogna, Carlos Roberto Padovani, José Carlos Georgette, Flávio Ferrari Aragon, Marina Politi Okoshi

Botucatu, SP - Brazília

A fehérje-kalória alultápláltság (PCM) a fejlődő országok elsődleges közegészségügyi kérdése. Az iparosodott társadalmakban is a kórházi betegek 30-40% -ában található PCM 1,2 .

A PCM számos szervet és szövetet érinthet. Emberben és főleg kísérleti állatokban bizonyított, hogy a PCM károsíthatja a szív- és érrendszert. A PCM elősegítheti a következő változásokat: 1) klinikai változások, amelyek bradycardiától a szívelégtelenségig változnak; 2) funkcionális változások, például a szívteljesítmény csökkenése, a kamrai megfelelés és a szívizom kontraktilitása; 3) biokémiai változások, például a kalciumfüggő proteináz aktiválása, a fehérjeszintézis és az RNS/DNS arány csökkentése és a DNS növekedése; és 4) morfológiai változások, például a szívkamrák kitágulása, a miociták atrófiája és/vagy degenerációja, intersticiális és mitokondriális ödéma, valamint a kolagén növekedése 3-6 .

A szívizomsejtek hipertrófiája a leghatékonyabb mechanizmus a szívkompenzációra a megnövekedett munkaterhelésre reagálva. Célja a megfelelő szívteljesítmény fenntartása a szisztémás anyagcsere igényeinek megfelelően.

A spontán hipertóniás patkányokat (SHR) a hipertónia genetikai modelljeként dolgozták ki, amely sok szempontból hasonlít az ember esszenciális hipertóniájához. Az állatoknál korai bal kamrai hipertrófia (LV) alakul ki, amely a normális szívműködés fenntartásáért felelős, az emelkedett szisztémás vérnyomás (BP) ellenére.

Az irodalomban kevés információ található arról, hogy a táplálkozási hiányosságok milyen típusúak lehetnek a hipertrófiás izom funkcionális viselkedésében, 7-9. Yokota és mtsai 7 megfigyelték, hogy az SHR fehérjehiányos táplálékkal táplálta az LV funkció romlását. Tabayashi és mtsai 8 megfigyelték, hogy az LV hipertrófiában szenvedő, krónikus PCM-en átesett kutyák normális pumpafunkcióval és csökkent szívizom-kontraktilitással rendelkeztek. Olivetti és mtsai 9, táplálkozási vérszegénységgel vizsgálva az SHR-t, megfigyelték az LV dilatációját és diszfunkcióját ezeknél az állatoknál.

Mivel a szakirodalomban nem áll rendelkezésre információ a PCM és a hipertrófiás kamra működése közötti összefüggésről, ez a tanulmány egy 30 napos táplálékkorlátozó (FR) diéta hatását értékeli az SHR hipertrófiás szívizmainak mechanikai viselkedésére. Ezt az időtartamot azért választották, mert Klebanov és mtsai 10 hasonló változásokat figyeltek meg a normotenzív patkányok mechanikai működésében, amikor 10-13 hónapig vagy három hétig FR-t kaptak. A tesztelt hipotézis az volt, hogy a hipertrófiás szívek, amelyeknek magasabb táplálékellátásra van szükségük, több változást mutatnak FR-vel.

A 60 napos hím SHR és normotenzív Wistar-Kyoto (WKY) patkányokat két kísérleti csoportra osztottuk: C csoport ? kontroll, az állatokat korlátlan táplálékkal etettük 30 napig; és az R csoport? az állatok 30 napon át FR-n mentek keresztül.

A kontroll patkányok (WKYc és SHRc) korlátlan Purina-étrendet kaptak (3,76% zsír, 20,96% fehérje, 52,28% szénhidrát, 9,6% hamu és 13,40% páratartalom). Az FR alatti állatok (WKYr és SHRr) a kontroll patkányok táplálékának 50% -át kapták. Az állatokat egyedi ketrecekben tartottuk 23 ° C-os szobahőmérsékleten. Az állatok farkánál mért súlyt és BP-t a kísérlet kezdetén és leölés előtt határoztuk meg.

Az izmokat percenként 12-szer stimuláltuk párhuzamos platinaelektródákkal, amelyeket egy elektromos stimulátorral párosítottunk, amely programozva ingereket szabadított fel 5ms négyzet alakú hullámokban, körülbelül 10% -kal magasabb feszültséggel, mint a minimális szükséges ahhoz, hogy az izomban maximális mechanikai reakció alakuljon ki.

A Krebs-Henseleit 11 oldat összetétele millimol/literben: 118,5 NaCl; 4,69 KCl; 2,52 CaCl2; 1,16 MgSO4; 1,18 KH2PO4; 5,50 glükóz; és 25,88 NaHCO3. A részleges O2 nyomást 550 és 600 Hgmm között tartottuk.

60 perc elteltével, amikor az izmok csak az előfeszítéssel (izotóniás összehúzódással) összehúzódtak, a kart a kar rövid karjának szélső részébe tett további terheléssel (utórakással) megakadályozták. Izometrikus összehúzódás esetén az izom fokozatosan nyújtózkodott, amíg a kialakult feszültség elérte a maximális értéket (az izometrikus csúcsfeszültséghez kapcsolódó izomrost diasztolés hosszát Lmax-nak nevezték). Az Lmax elérése után az izom ismét izotóniás összehúzódáson ment keresztül. Ezután meghatároztunk egy új Lmax értéket. A kísérlet 15 perces stabil izometrikus összehúzódás után kezdődött. Nem használtunk instabil vagy nem kielégítő teljesítményű készítményeket. A következő izometrikus paramétereket mértük: csúcsfeszültség (DT); nyugalmi feszültség (RT); a csúcsfeszültségig eltelt idő (TPT); a feszültségfejlődés maximális sebessége (+ dT/dt); a feszültség csökkenésének maximális üteme (-dT/dt); és az az időtartam, amely a csúcsfeszültség 50% -os csökkenéséhez szükséges (RT50).

Az izometrikus rekord vége után az izom izotóniás összehúzódáson esett át, összehúzódva a legkisebb teljes terheléssel (előterhelés plusz utóterhelés), amely képes megtartani az izom nyugalmi hosszát Lmax-mal. A következő izotóniás paramétereket mértük: csúcs rövidülés (PS), csúcs rövidülésig eltelt idő (TPS); az izotóniás rövidülés maximális sebessége (+ dL/dt); és a relaxáció maximális sebessége (-dL/dt).

A mechanikai paramétereket a Gould 2200 S poligráf segítségével rögzítettük, 100 mm/s papírsebességgel.

A DT, RT, + dT/dt, -dT/dt értékeket az izom keresztmetszeti területére (CSA) normalizáltuk. Az izotóniás rövidülés és relaxáció sebességének értékét elosztottuk az izom Lmax hosszával.

A papilláris izmok egyedi jellemzésére használt paraméterek a következők voltak: hossz (mm), súly (mg) és CSA (mm 2). A in vitro A hosszúságot, az Lmax-ot pachiméterrel mértük. Az acélgyűrűk közötti izomrészt szárazra foltoztuk, és lemértük. Mivel a papilláris izom geometriai, egyenletes és hengeres alakú, fajsúlya 1,0, az SA-t úgy számították ki, hogy az izom súlyát elosztjuk annak hosszával. A patkány testtömegére normalizált LV nedves súlyt az áldozat pillanatában (LV/FW) alkalmaztuk az LV hipertrófia indexeként.

Statisztikai analízis ? A kapott értékeket átlag ± szórásként mutatjuk be (I., II., III. Táblázat). A csoportok közötti összehasonlításokat varianciaanalízissel végeztük, amelyet Tukey-teszt egészített ki. A szignifikancia szintjét 5% -nak tekintették.

hipertrófiás

Az I. táblázat mutatja az állatok testparamétereit és BP-jét. A WKY patkányok kezdeti súlya (IW) és végső súlya (FW) nagyobb volt, mint az SHR súlya. A korlátozás nélküli étrenden tartott patkányok testtömeg-növekedést mutattak (WKYc: 237 ± 19 g és 309 ± 21 g között; SHRc: 205 ± 15 g és 279 ± 22 g között); az FR-n átesett állatok csökkentették a testtömeget (WKYr: 288 ± 49 g-ról 199 ± 6 g-ra; SHRr: 193 ± 17 g-ról 168 ± 31 g-ra). Míg a normál étrend növelte az FW és az IW arányát a WKYc patkányokban (1,31 ± 0,09) és az SHRc patkányokban (1,37 ± 0,13), addig az FR csökkentette az FW/IW arányt a WKYr patkányokban (0,70 ± 0,12) és a SHRr (0,87 ± 0,08). A BP és az LV/FW arány, magasabb az SHRc-ben, mint a WKYc patkányokban, változatlan maradt FR-vel. A WKYc CSA-ja magasabb volt, mint az SHRc csoportban; FR egyetlen állatcsoportban sem változtatta meg a CSA értékét. Az Lmax megegyezett az SHRc és a WKYc patkányokkal. FR okozta az Lmax csökkenését WKYr-ben, de nem változtatta meg ezt a változót az SHRr-ben.

A mechanikai adatokat a II. És a III. Táblázat mutatja. A DT, + dT/dt, RT50, + dL/dt és -dL/dt szignifikánsan magasabb volt az SHRc-ben, mint a WKYc patkányokban. Míg az RT és (Lmax-PS)/Lmax magasabb volt a WKYc patkányokban, mint az SHRc-ben, a TPT, -dT/dt, a PS és a TPS nem különbözött a két állatcsoportban. WKY patkányokban FR az RT, -dT/dt és (Lmax-PS)/Lmax emelkedését, az RT50, PS és + dL/dt csökkenését okozta, és nem változtatta meg a DT, TPT, + dT/dt, TPS és a ? dL/dt. Az SHR csoportban az FR szignifikánsan megemelte a TPT-t és a TPS-t, de a többi izometrikus és izotóniás változó nem változott.

Az FR késleltette az SHR izolált hipertrófiás szívizmainak összehúzódását. Ez a TPT és a TPS növekedésével volt látható (II. És III. Táblázat). Ezek az eredmények különböztek a WKY patkányok normál izomzatában elértektől, amelyek az RT és a rövidítési fázisból származó paraméterek romlását és az izometrikus relaxáció javulását mutatták (II. És III. Táblázat). A szívizom mechanikai funkciójának FR-ből eredő változásaiért felelős mechanizmusok ismeretlenek 10 .

Az SHR csoport eredményeitől eltérően az FR ellentmondásos változásokat okozott a WKY patkányok szívizom működésében, javítva a relaxációs fázist, rosszabbodva a nyugalmi feszültséget és az izomrövidülés indexeit. Nem találtunk magyarázatot a WKY patkányokban megfigyelt eltérõ eredményekre. A szívmechanikát értékelő ellentmondásos adatokat más kísérleti vizsgálatokban is megfigyelték. A közelmúltban Hoit és mtsai 16, hipertóniában és LV hipertrófiában szenvedő majmokat tanulmányozva, paradox adatokat figyeltek meg, például a sebességtől függő kontraktilitási indexek depresszióját és a kontraktilitás megőrzését, ha erőből származtatott paraméterekkel értékelték. Korábbi 5,10,17-19 publikációk, amelyek a PCM és a normál izmok szívműködésének összefüggését vizsgálták, azt mutatták, hogy a szívteljesítmény változatlan maradhat, csökkenhet vagy javulhat FR-vel.

Összefoglalva, ez a tanulmány azt mutatja, hogy a normál étrend 30 napos FR 50% -a meghosszabbodást okoz az SHR hipertrófiás izmainak összehúzódásának idején. A WKY patkányok normális szívében ez a diéta ellentmondásos változásokat okoz a szívizom teljesítményében, ami a rövidülési fázis és a nyugalmi feszültség romlását, valamint az izometrikus relaxáció javulását eredményezi. A kapott eredmények nem teszik lehetővé azt a következtetést, hogy a hipertrófiás izmok intenzívebben szenvedik az FR hatásait, mint a normál szívizom.

Köszönjük Valéria Maria Ricarelli de Oliveirának, Augusto Dallaqua Máriónak és Vitor Marcos de Souza úrnak az együttműködésüket.

1. Bistrian BR, Blackburn GL, Vitale J, Cochran D, Naylor J - Az alultápláltság előfordulása általános orvosi betegeknél. JAMA 1976; 235: 1567-70. [Linkek]

2. Hill GL, Pickford I, Young GA és munkatársai - Alultápláltság műtéti betegeknél. Fel nem ismert probléma. Lancet 1977; 2: 689-92. [Linkek]

3. Schocken DD, Holloway D, Powers PS - Fogyás és a szív. Az anorexia nervosa és az éhezés hatásai. Arch Intern Med 1989; 149: 877-81. [Linkek]

4. Nutter DO, Murray TG, Heymsfield ST, Fuller EO - A krónikus fehérje-kalória-alultápláltság hatása patkányokban a szívizom működésére és a szívműködésre. Circ Res 1979; 45: 144-52. [Linkek]

5. Alden PB, Madoff RD, Stahl TJ, Lakatua DJ, Ring WS, Cerra FB - Bal kamrai funkció az alultápláltságban. Am J Physiol 1987; 253: H380-H7. [Linkek]

6. Pissaia O, Rossi MA, Oliveira JSM - A fehérje-kalória alultápláltság szíve patkányokban: morfológiai, elektrofiziológiai és biokémiai változások. J Nutr 1980; 110: 2035-44. [Linkek]

7. Yokota Y, Ota K, Ageta M, Ishida S, Toshima H, Kimura N - Az alacsony fehérjetartalmú étrend hatása a nátrium-kloriddal terhelt spontán hipertóniás patkányok szívműködésére és ultrastruktúrájára. A szív szerkezetének és anyagcseréjének vizsgálata legújabb eredményei, 1978; 12, 157-62. [Linkek]

8. Tabayashi K, Iguchi A, Arai S, Sekino Y, Moizumi Y, Horiuchi T - Krónikus fehérje-kalória-alultápláltságnak kitett hipertrófiás kutyaszív biokémiai és hemodinamikai változásai. Tohoku J Exp Med 1987; 151, 453-63. [Linkek]

9. Olivetti G, Quaini F, Lagrasta C és mtsai - A genetikai hipertónia és a táplálkozási vérszegénység hatása a kamrai remodellációra és a szívizom károsodására patkányokban. Cardiovasc Res 1993; 27: 1316-27. [Linkek]

10. Klebanov S, Herlith JT, Freeman GL - Hosszú távú táplálékkorlátozás hatása a szívmechanikára. Am J Physiol 1997; 273: H2333-H42. [Linkek]

11. Krebs HA, Henseleit K - Untersuchungen uber die Harnstoff-bildung im Tierkörper. Hoppe Seylers. Z Physiol Chem 1932; 210, 33-66. [Linkek]

12. Rossi MA, Zucoloto S - A fehérje-kalóriatartalmú alultáplált patkányok táplálkozási kardiomiopátia ultrakonstrukturális változásai. Br J Exp Path 1982; 63, 242-53. [Linkek]

13. Kuykendall RC, Rowlands BJ, Taegtmeyer H, Walker WE - A fehérje kimerülésének biokémiai következményei a nyúl szívében. J Surg Res 1987; 43: 62-7. [Linkek]

14. Kabour A, Henegar JR, Devineni VR, JanickiJS - Az angiotenzin II megelőzése patkányokban lisinopril és lozartán okozta myocyta nekrózist és koszorúér-érkárosodást. Cardiovasc Res 1995; 29: 543-8. [Linkek]

15. Okoshi képviselő, Cicogna AC - Avaliação do comportamento mecânico do coração por meio de musculos papilares isolados. Análise crítica do método. Arq Bras Cardiol 1994; 62: 357-60. [Linkek]

16. Hoit BD, Shao Y, Gabel M, Walsh RA - A korai nyomástúlterheléses hipertrófia eltérő hatásai a kamrai teljesítmény sebesség- és erőfüggő mutatóira a tudatos páviánban. Circulation 1995; 91: 1213-20. [Linkek]

17. Bing OHL, Fanburg BL - Az étkezési fehérjehiány hatása a patkány bal kamrájából izolált izomkészítmények teljesítményére. Am J Med Sci 1985; 229: 192-5. [Linkek]

18. Freund HR, Holroyde J - Szívműködés a fehérje alultápláltsága és újratáplálása során az izolált patkány szívében. JPEN 1986; 10: 470-3. [Linkek]

19. Kyger ER, Block WJ, Roach G, Dudrick SJ - A fehérje alultápláltság káros hatásai a szívizom működésére. Sebészet 1978; 84, 147-56. [Linkek]

Mediculd de Botucatu és Biociências-UNESP Intézet - Botucatu
Levelezési cím: Antônio Carlos Cicogna - Faculdade de Medicina de Botucatu - Depto de Clínica Médica - Rubião Júnior, S/N ? 18618-000 ? Botucatu, SP - Brazília

A napló minden tartalmát, kivéve, ha másként jelezzük, a Creative Commons Nevezési Licenc alapján licenceljük