Effects of aerobic exercise training on cardiac hemodynamic, autonomic and morphofunctional adaptations in spontaneously hypertensive rats: role of baroreflex

Os barorreceptores regulam as variações da pressão arterial (PA) momento-amomento e respondem pela modulação adequada do sistema nervoso autônomo em situações fisiológicas. Na hipertensão arterial há comprometimento da função autonômica, com diminuição da sensibilidade do barorreflexo e predomínio da atividade simpática, além de alterações morfofuncionais cardíacas progressivas. O treinamento físico (TF), por sua vez, é uma abordagem eficaz em melhorar essas disfunções. Por ter importância clínica em diversas situações patológicas, neste trabalho, testamos a hipótese de que o barorreflexo seria um mecanismo determinante para as adaptações cardiovasculares e autonômicas à hipertensão e ao treinamento físico. Para tanto, verificamos o impacto da remoção dos barorreceptores arteriais, pelo método da desnervação sino-aórtica, nas adaptações da PA, freqüência cardíaca (FC), modulação autonômica, função e morfometria cardíacas induzidas pelo TF na hipertensão e na normotensão em animais. Ratos espontaneamente hipertensos e normotensos Wystar foram submetidos ou não à desnervação sino-aórtica e divididos em treinados e sedentários. O TF foi realizado em esteira (5x/semana, 60 minutos, intensidade de 50-60% da velocidade máximo do teste de esforço). Após 10 semanas, artéria e veia femorais foram canuladas para registro direto da PA e avaliação da sensibilidade barorreflexa através da infusão de drogas vasoativas. Funções sistólica (frações de ejeção e de encurtamento), diastólica (tempo de relaxamento isovolumétrico e razão das ondas E e A) e morfometria do ventrículo esquerdo (diâmetro e espessura relativa da parede) foram avaliadas por ecocardiografia. A fibrose cardíaca foi quantificada pela avaliação histológica (coloração com picro sirius para visualização de colágeno). A variabilidade da FC (VFC) e da PA (VPA) foram analisadas nos domínios do tempo e da freqüência (método FFT). A desnervação sino-aórtica provocou um déficit exacerbado no baroreflexo, grande aumento da VPA e redução da VFC dos ratos submetidos a este procedimento, sem alterar a PA e a FC basais. O TF nos grupos não-desnervados provocou bradicardia de repouso e redução da PA média apenas no grupo hipertenso (-16%), o qual também normalizou a sensibilidade barorreflexa. O TF induziu diminuição marcante da modulação simpática cardiovascular nos ratos hipertensos (-53%), além de aumento da modulação vagal cardíaca em normotensos (+8%) e hipertensos (+13%). Em contrapartida, os grupos treinados desnervados, tanto normotensos quanto hipertensos, não apresentaram tais benefícios hemodinâmicos e autonômicos ao TF, havendo, inclusive, aumento da PA média (5%) e FC (10%) no grupo normotenso desnervado. Embora a função sistólica tenha permanecido preservada nos animais desnervados, a função diastólica mostrou-se pior nestes grupos e aumentou em 2x o volume de colágeno ventricular. Nos hipertensos, a desnervação sino-aórtica acentuou não só a disfunção diastólica, mas também o grau de hipertrofia (+20%) e fibrose do ventrículo esquerdo (+64%). Com o TF, houve importante melhora da função diastólica nos animais hipertensos com barorreflexo intacto. O TF também foi eficaz em atenuar a hipertrofia cardíaca concêntrica da hipertensão, tanto nos animais intactos quanto nos desnervados, além de diminuir a fibrose cardíaca. Desta forma, estes achados demonstram que o barorreflexo pode intermediar as adaptações cardiovasculares e autonômicas induzidas pela hipertensão arterial, além de ser um mecanismo fundamental para tais ajustes decorrentes do treinamento físico, tanto em normotensos quanto em hipertensos.Baroreceptors regulate moment-to-moment changes in blood pressure (BP) and respond for the adequate modulation of autonomic nervous system in physiological situations. In arterial hypertension, there is autonomic function impairment with descreased baroreflex sensitivity and sympathetic activity predominance, besides the progressive cardiac morphofunctional alterations. Exercise training (ET) is an effective approach to improve these dysfunctions. Because baroreflex has clinical relevance in several pathological conditions, in this study, we hypothesized that baroreflex would be a key mechanism for cardiovascular and autonomic adaptations to hypertension and exercise training. For these purposes, it was verified the impact of arterial baroreceptors removal, by sinoaortic denervation method, in BP, heart rate, autonomic modulation, structural and functional cardiac adaptations induced by the ET in hypertensive and normotensive animals. Spontaneously hypertensive rats and Wystar normotensive rats underwent sinoaortic denervation or sham surgery. Afterwards, they were divided in sedentary or trained groups. ET was performed on a treadmill (5x/week, 60 min, intensity 50-70 of maximal speed of exercise test). After a 10-week follow up, femoral artery and vein were cannulated to direct BP record and to evaluate baroreflex sensitivity by vasoactive drugs infusion. Left ventricle systolic (ejection and shortening fractions) and diastolic (isovolumetric relaxation time and E/A ratio) functions and morphometry (diameter and relative wall thickness) were evaluated by echocardiography. Cardiac fibrosis was quantified by histological analysis (picro sirius stained tissue for collagen visualization). BP and HR variabilities were analyzed in time and frequency domains by the FFT method. Sinoaortic denervation caused a striking baroreflex deficit in rats that underwent this procedure without altering baseline mean BP and HR. Nevertheless, sinoaortic denervation sharply increased BP variability and decreased HR variability. ET in non-denervated groups induced resting bradycardia and mean BP reduction only in hypertensive rats (-16%), which were also favored by baroreflex sensitivity normalization. ET caused an important decrease in sympathetic modulation in hypertensives (-53%) and increased vagal modulation in both, normotensive (+8%) and hypertensive (+13%) groups. Inversely, denervated-trained groups did not show hemodynamic and autonomic adaptive benefits to ET. Indeed, it was found augmented HR (+10%) and mean BP (+5%) in denervated-trained normotensive group. Although systolic function was preserved in denervated animals, diastolic function was impaired in these groups and left ventricle collagen volume fraction was 2-fold increased in normotensives. In hypertensives, sinoaortic denervation not only enhanced diastolic dysfunction, but also the cardiac hypertrophy index (+20%) and fibrosis (+64%). ET improved diastolic function in hypertensive rats with intact baroreflex. ET was also effective in attenuating hypertensive concentric cardiac hypertrophy in both, intact and denervated animals, besides reducing left ventricular fibrosis. In conclusion, baroreflex seems to mediate cardiovascular and autonomic adaptations to hypertension and is a crucial mechanism for these adaptations to ET either in normotensive and hypertensive rats