Time course of morphofunctional and hemodynamic evaluations in diabetic and infarcted rats

Estudos experimentais envolvendo animais diabéticos submetidos ao infarto do miocárdio (IM) ainda são bastante controversos no que diz respeito às respostas do coração diabético à injúria isquêmica. Neste sentido, o objetivo do presente estudo foi avaliar o efeito do IM experimental nas alterações ventriculares, cardio-respiratórias e autonômicas de ratos diabéticos por estreptozotocina. Foram utilizados ratos Wistar machos (230 a 260g) divididos em 4 grupos experimentais: controle (C, n=8), diabético (D, n=8), infartado (I, n=8) e diabético/infartado (DI, n=8). Após 15 dias de indução do diabetes (DM) por estreptozotocina (STZ) ou injeção de tampão citrato foi realizada a ligadura da artéria coronária esquerda nos grupos I e DI. Foram realizadas medidas do consumo máximo de oxigênio (VO2máx) e glicemia aos 15, 30, 60 e 90 dias de protocolo. Após 1 a 2 dias do IM (inicial) e aos 90 dias (final) de protocolo foram realizadas avaliações ecocardiográficas. A partir dos 90 dias de protocolo foram realizados registros diretos da pressão arterial (PA) e avaliações da sensibilidade barorreflexas, da modulação autonômica cardiovascular (variabilidade da freqüência cardíaca e da PA sistólica) e da função ventricular pela cateterização do ventrículo esquerdo (VE), bem como medidas da expressão das proteínas cardíacas relacionadas à homeostasia do Ca2+ intracelular por Western blot. Os grupos diabéticos (D e DI) apresentaram aumento da glicemia e redução do peso corporal, da PA e da freqüência cardíaca quando comparados com os grupos não diabéticos (C e I). O VO2 máx. estava reduzido no grupo D em relação ao grupo C e também nos grupos infartados (I e DI) quando comparados aos grupos não infartados (C e D) em todos os tempos avaliados. A área de IM foi semelhante entre os grupos infartados no início (~40±3%) e no final do protocolo (~45±5%). A área do IM, o eixo maior do VE e área do VE na diástole foram maiores na avaliação final em relação à avaliação inicial no grupo I, sendo que essas diferenças não foram observadas no grupo DI. A cavidade do VE e a massa do VE estavam aumentadas nos grupos I e DI em relação aos grupos C e D na avaliação final. O grupo DI apresentou atenuada disfunção sistólica nas avaliações finais (invasivas e não invasivas) quando comparado com I (fração de ejeção: DI=55±5% vs. I=42±3%; velocidade de encurtamento circunferencial: DI=43±1 vs. I=34±2 circ/s 10-4; derivada de contração do VE: DI=5.402±752 vs. I=4.642±457 mmHg/seg). Os grupos D, I e DI apresentaram disfunção diastólica, avaliada pelos tempos de relaxamento isovolumétrico e de desaceleração da onda E, quando comparados com o grupo C. Adicionalmente, a pressão diastólica final e o índice de desempenho miocárdico estavam aumentados nos grupos infartados (I e DI) em relação ao grupo C (5±0,3 mmHg e 0,39±0,01), mas reduzidos no grupo DI (12±3 mmHg e 0,45±0,01, respectivamente) em relação ao grupo I (20±2 mmHg e 0,57±0,04, respectivamente). Nas avaliações moleculares, o grupo DI apresentou aumento da razão SERCA2/trocador Na+/Ca2+ (48%), expressão de fosfolambam fosforilado na serina 16 (187%) e treonina 17 (243%), bem como redução da expressão do trocador Na+/Ca2+ (-164%), fosfolambam (-119%) e da proteína fosfatase 1 (-104%) em relação aos animais do grupo I. Disfunção autonômica, avaliada pela sensibilidade barorreflexa e pela variabilidade da FC (VFC) e da PA sistólica (VPAS), foram observadas nos grupos D, I e DI em relação ao grupo C. Apesar da melhor função sistólica e do perfil molecular das proteínas relacionadas à homeostase do Ca+2 intracelular, o grupo DI apresentou maior disfunção autonômica quando comparado com o grupo I, evidenciado pela menor sensibilidade barorreflexa (índice de bradicardia reflexa), pela reduzida VFC nos domínios do tempo (SDNN) e da freqüência (banda de baixa freqüência do intervalo de pulso), bem como pela exacerbada redução do componente de baixa freqüência da VPAS. Ao final dos 90 dias de protocolo a mortalidade foi semelhante entre os grupos I (63%) e DI (74%). Dessa forma, os resultados obtidos no presente trabalho fornecem evidências de que a presença de diabetes atenua a clássica disfunção ventricular (sistólica, diastólica e global) induzida pela isquemia miocárdica em ratos normais, o que pode estar associado a alterações compensatórias nas proteínas relacionadas à homeostase do cálcio intracelular. Por outro lado, a associação entre diabetes e infarto do miocárdio induz exacerbação da disfunção autonômica cardiovascular observada nos ratos somente diabéticos ou infartados. Estes achados, em conjunto, sugerem que a disfunção autonômica, mesmo em presença de um menor comprometimento da estrutura e funções ventriculares, possa ter contribuído para a mortalidade semelhante entre o grupo somente infartado e o grupo diabético infartado, o que reforça a importância do controle autonômico cardiovascular no prognóstico de indivíduos portadores de diabetes.Experimental studies in diabetic animals submitted to myocardial infarction (MI) remain controversial in regard to the cardiac responses to ischemic injury. Therefore, the aim of the present study was to evaluate the effect of experimental MI on ventricular, cardiorespiratory and autonomic abnormalities in streptozotocin (STZ) diabetic rats. Male Wistar rats (230-260g) were randomly assigned to 4 experimental groups: control (C, n=8), diabetic (D, n=8), infarcted (I, n=8) and diabetic/infarcted (DI, n=8). After 15 days of diabetes induction by streptozotocin or citrate buffer injection, I and DI animals were submitted to left coronary occlusion. Maximal oxygen uptake (VO2 max) and blood glucose were evaluated on days 15, 30, 60 and 90. Echocardiographic evaluations were performed on days 1 or 2 (initial) and 90 (final) after MI. At the end of the experimental protocol (90 days), arteria pressure (AP), baroreflex sensitivity, cardiovascular autonomic modulation (heart rate variability and systolic arterial pressure variability), ventricular function and the expression of cardiac proteins involved with intracelular Ca2+ homeostasis were evaluated by Western blot. Diabetic groups (D and DI) presented higher blood glucose and lower body weight and heart rate than non-diabetic groups (C and I). VO2 max. was reduced on D group as compared with C group, as well as in infarcted groups (I and DI) as compared with non-infarcted ones (C and D). MI area was similar between all infarcted groups at the beginning (~40±3%) and at the end of experimental protocol (~45±5%). However, I group presented greater MI area, long-axis of left ventricle (LV) and diastolic LV area at the final evaluation when compared to the initial period, but these adaptations were not observed on DI group. LV cavity and mass were enhanced in I and DI groups compared with C and D groups at the end of experimental protocol. Systolic dysfunction was attenuated in DI group at the end of experimental protocol as compared with I group (ejection fraction: DI=55±5% vs. I=42±3%; velocity of circumferential fiber shortning: DI=43±1 vs. I=34±2 circ/sec 10-4; maximum rate of LV pressure rise (+dP/dt): DI=5.402±752 vs. I=4.642±457 mmHg/sec). D, I e DI groups presented diastolic dysfunction, evidenced by isovolumetric relaxation time and E wave deceleration, as compared with C group. LV end diastolic pressure and myocardial performance index were higher in infarcted groups (I and D) than in C group (5±0.3 mmHg and 0.39±0.01), but they were reduced in DI group (12±3 mmHg and 0.45±0.01, respectively) compared with I group (20±2 mmHg and 0.57±0.04, respectively). DI animals presented higher SERCA2/Na+-Ca2+ exchanger ratio (48%), higher phosphorylated phospholamban at Serine 16 (187%) and at Threonine 17 (243%), and lower expression levels of Na+-Ca2+ exchanger (-164%), phospholamban (-119%) and phosphatase protein 1 (-104%) than I group. Autonomic dysfunction, evaluated by baroreflex sensitivity and by heart rate variability (HRV) and systolic AP variability (APV), was observed in D, I and DI groups, compared with C group. Despite it was observed an improvement on systolic function and on molecular profile of intracellular Ca+2 proteins homeostasis, DI group presented greater autonomic dysfunction as compared with I group, verified by reduced baroreflex sensitivity (bradycardic reflex index), reduced HRV on time (SDNN) and frequency domains (low frequency band of pulse interval), as well as by the marked reduction on low frequency component of APV. At the end of experimental protocol (90 days), mortality was similar between I (63%) and DI (74%) groups. Thus, the results of this study show that diabetes attenuates the classic ventricle dysfunction (systolic, diastolic and global) induced by myocardial ischemia in normal rats. This adaptation might be related with compensatory alterations in proteins involved in the intracellular calcium homeostasis. On the other hand, the association of diabetes and MI was shown to worsen the cardiovascular autonomic dysfunction observed in diabetic or infarcted rats. Together, these findings suggest that the autonomic dysfunction, even in presence of reduced damage in ventricle and structure function, could have contributed to the similar mortality between infarcted and diabetic infarcted groups, reinforcing the importance of cardiovascular autonomic control in the prognosis of diabetic patients