Relationship between diabetes and hypertension : a study on animal models

O diabetes mellitus, bem como suas complicações, tem se tornado um dos maiores problemas de saúde pública dos países Ocidentais. Estima-se que existam aproximadamente 200 milhões de pacientes diabéticos no mundo, e que a incidência da doença vai aumentar não somente no Ocidente, mas também em países emergentes, por causa das mudanças relacionadas aos hábitos alimentares. Sendo assim, a previsão é de que nos próximos anos, o diabetes se torne a causa mais importante de morbidade e mortalidade relacionada às doenças cardiovasculares. Buscando alcançar maior entendimento a respeito das complicações decorrentes do diabetes mellitus, apresentamos nos Capítulos 1 e 2 os resultados de estudos in vivo utilizando diferentes modelos animais. No Capítulo 1, foi mostrado que o consumo de frutose causa disfunção renal em camundongos, estando o grau de disfunção positivamente correlacionado tanto com a variabilidade pressão arterial, como com o componente low frequency da mesma, importantes preditores de lesões em órgãos-alvo. No Capítulo 2, utilizamos o modelo de ratos espontaneamente hipertensos (SHR) tratados com a substância diabetogênica estreptozotocina (STZ) para estudar os efeitos do treinamento físico sobre as alterações metabólicas e cardiovasculares presentes na associação hipertensão-diabetes. Neste estudo, mostramos que a ocorrência simultânea destas doenças promove efeitos deletérios sobre a função cardiovascular, e que o treinamento físico moderado atenua a progressão de tais alterações, aumentando significativamente o índice de sobrevida de animais hipertensos-diabéticos. Sabe-se que as respostas benéficas sobre a hipertensão e o diabetes, induzidas pelo treinamento físico, estão relacionadas a fatores hemodinâmicos, neurais e humorais, incluindo alterações dinâmicas em sistemas que produzem e secretam substâncias vasoativas, como o Sistema Renina Angiotensina (SRA). Como o SRA desempenha importante papel na regulação da pressão arterial e no equilíbrio hidro-eletrolítico, tanto em condições fisiológicas como em condições patológicas, existe especial interesse no monitoramento de componentes deste sistema como marcadores de doenças cardiovasculares. Sendo assim, no Capítulo 3 apresentamos os resultados referentes à padronização de uma metodologia rápida, sensível e precisa, alternativa aos ensaios já existentes. Este novo ensaio foi utilizado para quantificação da atividade proteolítica da enzima conversora de angiotensina 2 (ECA2), importante componente do SRA. Com a utilização da espectrofotometria de massa (MS) foi possível monitorar de maneira eficaz a atividade enzimática da ECA2 recombinante e renal de camundongos controle. E finalmente, no Capítulo 4, utilizando o mesmo ensaio citado anteriormente, mostramos que em condições fisiológicas, as enzimas ECA2 e endopeptidase 24.11 (NEP) cerebrais parecem exercer papel predominante sobre a enzima conversora de angiotensina 1 (ECA1) na metabolização das angiotensinas, contribuindo de maneira significativa para a formação de angiotensina (1-7), principal metabólito produzido em extratos hipotalâmicos de camundongos. Com base nos resultados apresentados nesta tese, concluímos que a utilização de modelos animais e de novas tecnologias, bem como a padronização de ensaios alternativos, são essenciais para a compreensão da fisiopatologia e medidas de prevenção e tratamento do diabetes e hipertensãoThe diabetes mellitus, as well as its complications, has becoming the major health problem of Western Countries. It is estimated that 200 million people are diabetic in the world, and that the prevalence of the disease will increase not only in the West, but also in emerging countries, because of the changes on diet. Therefore, it is believed that in the next few years, diabetes will become the most important cause of morbidity and mortality related with cardiovascular disease. With the aim to understand the complications of diabetes mellitus, we present in Chapter 1 and 2 the results from in vivo studies using different animal models. In Chapter 1, it was shown that fructose diet induces renal dysfunction in mice, which is positively correlated with both variability and low frequency component of blood pressure, important predictors of end organ damage. In chapter 2, the model of spontaneous hypertensive rats (SHR) treated with streptozotocin (STZ) was used to study the effects of exercise training on metabolic and cardiovascular alterations induced by hypertension and diabetes. In this study, it was shown that the concomitant occurrence of the diseases causes deleterious effects on cardiovascular function, and moderate exercise training attenuates the progression of complications, increasing the survival in SHR-STZ model. It is known the benefic effects of exercise training on hypertension and diabetes are induced by hemodynamic, neural and humoral factors, including adaptations of some systems that produce and secret vasoactive substances, like Renin Angiotensin System (RAS). The RAS has an important role on blood pressure regulation and hydroelectrolytic balance, under physiological and pathological conditions, and because of this there is special interest on monitoring its components as markers for cardiovascular diseases. Therefore, in Chapter 3, we presented a rapid, sensitive, and precise assay, as an alternative method to the existing assays to quantify the proteolitic activity of angiotensin converting enzyme 2 (ACE2), an important component of RAS. Using mass spectrometry (MS) it was possible to monitor in a precise manner the activity of recombinant and renal ACE2 in mice. And finally in Chapter 4, using the same MS assay, it was shown that under physiological conditions, brain ACE2 and neutral endopeptidase 24.11 activities seem to be predominant over angiotensin converting enzyme 1 (ACE1) on the metabolism of angiotensins, contributing to the generation of angiotensin (1-7), the main peptide present in mice hypothalamic extracts. Based on the results, we conclude that the use of animal models and new technologies are essential for the comprehension of physiopathology of hypertension and diabetes and also for the study of therapeutic interventions to prevent and treat the disease