http://dx.doi.org/10.1590/S0066-782X2009000600011
Daniella R. Duarte; Lucienne C. Oliveira; Marcos F. Minicucci; Paula S. Azevedo; Beatriz B. Matsubara; Luiz S. Matsubara; Álvaro O. Campana; Sergio A. R. Paiva; Leonardo A. M. Zornoff
FUNDAMENTO: O papel do sistema adrenérgico na remodelação induzida pelo tabagismo é desconhecido.
OBJETIVO: Investigar a influência do propranolol na remodelação induzida pela exposição à fumaça de cigarro.
MÉTODOS: Ratos foram alocados em três grupos: 1) C, n=10 – animais controle; 2) F, n=10 – animais expostos à fumaça de cigarro; 3) BB, n=10 – animais expostos à fumaça de cigarro e que receberam propranolol (40 mg/kg/dia). Após dois meses, os animais foram submetidos a estudo ecocardiográfico e morfométrico. Utilizou-se análise de variância (ANOVA) de uma via (média ± desvio padrão) ou Kruskal-Wallis (mediana e intervalo interquartil).
RESULTADOS: O Grupo BB apresentou menor frequência cardíaca que o Grupo F (C = 358 ± 74 btm, F = 374 ± 53 bpm, BB = 297 ± 30; P = 0,02). O Grupo F apresentou maiores diâmetros diastólicos (C = 18,6 ± 3,4 mm/kg, F = 22,8 ± 1,8 mm/kg, BB = 21,7 ± 1,8 mm/kg; P = 0,003) e sistólicos (C = 8,6 ± 2,1 mmkg, F = 11,3 ± 1,3 mm/kg, BB = 9,9 ± 1,2 mm/kg; P = 0,004) do ventrículo esquerdo (VE), ajustado ao peso corporal (PC) e tendência de menor fração de ejeção (C = 0,90 ± 0,03, F = 0,87 ± 0,03, BB =0,90 ± 0,02; P = 0,07) que o Grupo C. O Grupo BB apresentou tendência de menor relação VE/PC que o Grupo F (C = 1,94 (1,87 – 1,97), F = 2,03 (1,9-2,1) mg/g, BB = 1,89 (1,86-1,94); P = 0,09).
CONCLUSÃO: A administração de propranolol atenuou algumas variáveis da remodelação ventricular induzida pela exposição à fumaça do cigarro em ratos.
Palavras-chave: Beta-antagonistas adrenérgicos/administração & dosagem, remodelação ventricular, tabagismo, ratos.
A remodelação cardíaca pode ser definida como variações no tamanho, massa, geometria, composição e função do coração. Esse processo ocorre em resposta a diversos estímulos, incluindo infarto do miocárdio, hipertensão arterial sistêmica, doença valvar e mutações genéticas1-3. Inicialmente, a remodelação é processo adaptativo compensatório, desde que as alterações morfológicas podem restaurar ou preservar a função cardíaca em resposta a diferentes agressões. Cronicamente, entretanto, o processo de remodelação resulta em queda progressiva da função ventricular, sinais e sintomas de insuficiência cardíaca e morte1-3.
Recentemente, vários estudos mostraram que, no modelo do rato, a exposição à fumaça do cigarro resulta em remodelação cardíaca, caracterizada por aumento da cavidade ventricular esquerda, hipertrofia dos miócitos e queda da função ventricular4-9. Contudo, os mecanismos envolvidos nesse fenômeno ainda permanecem por serem determinados. Dentre os mecanismos envolvidos na modulação das alterações funcionais e morfológicas presentes em diferentes modelos de agressão, a ativação do sistema adrenérgico parece desempenhar papel de destaque10,11. Assim, estudos já mostraram que o uso de beta-bloqueadores atenua a remodelação cardíaca em diferentes modelos experimentais e clínicos12. No entanto, os efeitos da administração de beta-bloqueadores na remodelação induzida pela exposição à fumaça do cigarro não são conhecidos.
Portanto, o objetivo desse estudo foi investigar a influência da administração de propranolol na remodelação ventricular induzida pela exposição à fumaça de cigarro em ratos.
O protocolo experimental do presente trabalho foi aprovado pela Comissão de Ética em Experimentação Animal da Faculdade de Medicina de Botucatu, estando em conformidade com os Princípios Éticos na Experimentação Animal, adotados pelo Colégio Brasileiro de Experimentação Animal.
Protocolo e grupos experimentais
Ratos Wistar, machos, pesando entre 200 g e 230 g, foram alocados em três grupos experimentais:
1) Grupo C, n=10 – formado por animais não expostos à fumaça do cigarro;
2) Grupo F, n=10 – formado pelos animais que foram expostos à fumaça de cigarro por período de dois meses;
3) Grupo BB, n=10 – formado pelos animais que foram expostos à fumaça de cigarro por período de dois meses e que receberam propranolol (40 mg/kg/dia) dissolvido na água de beber. Estudo prévio evidenciou que essa dose possui efeitos biológicos no modelo do rato13. Como a medicação estava diluída em água, foi realizado controle diário da ingestão de ração e água pelos animais.
Para expor os animais à fumaça do cigarro, foi utilizado o método proposto por Wang e cols.14, já padronizado em nosso laboratório4-9. No fim do período de estudo experimental, os animais foram expostos à fumaça de quarenta cigarros/dia. Com essa metodologia, a exposição à fumaça do cigarro resulta em remodelação cardíaca e piora funcional4-9.
Pressão sistólica caudal
A medida da pressão arterial sistólica (PAS) caudal foi realizada duas semanas antes do sacrifício. Os animais fumantes não foram submetidos à exposição à fumaça do cigarro por período de 24 horas antes das aferições. Utilizou-se plestimógrafo de cauda, constituído por um polígrafo (Byo-Sistem PE 300, NARCO) com sensor colocado na região proximal da cauda e um eletroesfigmomanômetro, possibilitando assim o registro gráfico da pressão arterial. Os animais foram aquecidos em caixa de madeira a 37ºC, com o calor gerado por duas lâmpadas de filamentos, por quatro minutos, e transferidos para um suporte cilíndrico de ferro, especialmente desenhado para permitir a completa exposição da cauda do animal. Na região proximal da cauda foi colocado o sensor (KSM-microfone) ligado ao plestimógrafo.
Vinte e quatro horas após o fim do período de observação, os animais foram submetidos ao estudo ecocardiográfico. Utilizou-se equipamento da Philips (modelo HDI 5500) dotado de transdutor multifrequencial até 12 MHz. As estruturas cardíacas foram medidas de acordo com as recomendações da American Society of Echocardiography15. As medidas foram feitas pelo mesmo observador, sem conhecimento a que grupos pertenciam os animais.
Após o estudo ecocardiográfico, os animais foram sacrificados por administração de pentobarbitol. A relação entre o peso dos ventrículos (esquerdo e direito), ajustado pelo peso corporal dos animais, foi utilizada como parâmetro de hipertrofia miocárdica16,17. As medidas foram feitas pelo mesmo observador, sem conhecimento a que grupos pertenciam os animais.
As comparações foram feitas pela ANOVA de uma via, complementadas pelo teste de Tukey, quando os dados apresentaram distribuição normal. Quando os dados não apresentaram distribuição normal, as comparações entre os grupos foram feitas pelo teste de Kruskal-Wallis. Os dados foram expressos em média ± desvio padrão (para distribuição normal) ou mediana com os percentis 25 e 75 (para distribuição não normal). O nível de significância foi 5%. As análises estatísticas foram feitas com o programa SigmaStat for Windows v3.5 (SPSS Inc, Chicago, IL).
Em relação à frequência cardíaca, os animais do Grupo BB apresentaram menores valores em relação aos animais fumantes (C = 358 ± 74 bpm, F = 374 ± 53 bpm, BB = 297 ± 30 bpm; P = 0,02). Por outro lado, não observamos diferença significativa na PAS caudal entre os animais dos três grupos (C = 117 (110-120) mmHg, F = 127 (110-140) mmHg, BB = 117 (115-120) mmHg; P = 0,142).
Os dados do estudo ecocardiográfico estão na Tabela 1. As análises morfológicas mostraram que os animais do Grupo F apresentaram maiores diâmetros diastólicos do ventrículo esquerdo (VE), ajustados ao peso corporal (PC), em relação aos animais controle (C = 18,6 ± 3,4 mm/kg, F = 22,8 ± 1,8 mm/kg, BB = 21,7 ± 1,8 mm/kg; P = 0,003). Por outro lado, o grupo BB apresentou valores intermediários dessa variável, já que não houve diferença em comparação aos valores tanto de C como de F.
A análise funcional mostrou que os animais do Grupo F apresentaram maiores diâmetros sistólicos do ventrículo esquerdo, ajustado ao PC (C = 8,6 ± 2,1 mm/kg, F = 11,3 ± 1,3 mm/kg, BB = 9,9 ± 1,2 mm/kg; P = 0,004) em relação aos animais controle. Novamente, o Grupo BB apresentou valores intermediários dessa variável, já que não houve diferença em comparação aos valores tanto de C como de F. Do mesmo modo, houve tendência de menor fração de ejeção (C = 0,90 ± 0,03 %, F = 0,87 ± 0,03 %, BB =0,90 ± 0,02 %; P = 0,07) no Grupo F em comparação com C e tendência de menor porcentagem de encurtamento (C = 54 ± 5, F = 50 ± 4, BB = 54 ± 4; P = 0,09) no Grupo F, que os animais dos Grupos C e BB. Não foram encontradas diferenças em relação às outras variáveis.
Em relação às variáveis morfométricas cardíacas (Tabela 2), os animais do grupo BB apresentaram tendência de menores valores do peso do VE ajustado pelo peso do corpo dos animais (VE/PC), em relação aos animais fumantes (C = 1,94 (1,87 – 1,97) mg/g, F = 2,03 (1,9-2,1) mg/g, BB = 1,89 (1,86-1,94) mg/g; P = 0,09). Não foram encontradas diferenças em relação às outras variáveis.
O objetivo desse estudo foi analisar o efeito da administração de beta-bloqueador no processo de remodelação ventricular, induzido pela exposição à fumaça de cigarro em ratos. Os resultados mostraram que o bloqueio dos receptores adrenérgicos beta foi acompanhado por atenuação de algumas alterações morfológicas e funcionais causadas pelo tabagismo.
Alterações da geometria, volume, massa e constituição do coração, em resposta à agressão miocárdica ou às alterações nas condições da carga, têm sido estudadas com o nome de remodelação cardíaca1-3. Aceita-se que a hipertrofia e o aumento da cavidade desempenham papel importante no processo de remodelação. Nossos dados confirmam estudos prévios4-9 em que o tabagismo foi acompanhado por aumento da cavidade ventricular no modelo do rato. Adicionalmente, um dos achados importantes do presente estudo foi que a administração de propranolol, um beta-bloqueador não seletivo (com ação em receptores β1 e β2) resultou em valores intermediários do diâmetro distólico do VE, em comparação aos animais fumantes e controles. Inicialmente, não foram encontradas diferenças entre os animais BB e os fumantes. No entanto, os valores de BB também não foram diferentes dos animais controle. Assim, nossos dados permitem sugerir que o propranolol não preveniu, mas atenuou o aumento da cavidade induzido pelo tabagismo.
Outro aspecto relevante refere-se ao fato de que, classicamente, o processo de remodelação está associado com diferentes graus de disfunção ventricular. Inicialmente, as alterações morfológicas características da remodelação podem ser consideradas como adaptativas frente às novas condições de carga a que o coração agredido é submetido. Entretanto, cronicamente, podem ocorrer alterações genéticas, moleculares e celulares cardíacas que são capazes de levar à piora progressiva da função ventricular1-3. Nossos dados estão em consonância com esse conceito, já que o aumento do diâmetro diastólico do VE com o tabagismo foi acompanhado por piora de índices da função ventricular esquerda, como o diâmetro sistólico final, fração de ejeção e porcentagem de encurtamento do VE. Aspecto a ser considerado, refere-se ao fato de que o propranolol resultou em valores intermedários entre os animais fumantes e os animais controle. Assim, podemos inferir que a administração de beta-bloqueador não preveniu, mas atenuou as alterações funcionais induzidas pelo tabagismo. Esse efeito é ainda mais relevante tendo-se em vista que os animais tratados com propranolol apresentavam menor frequência cardíaca. Fisiologicamente, a redução da frequência cardíaca está associada com diminuição dos valores dos índices de ejeção ventricular, independente de variações do estado contrátil do miocárdio.
Os mecanismos responsáveis pelas alterações morfológicas e funcionais cardíacas, induzidas pela exposição à fumaça do cigarro não estão completamente esclarecidos. Existem evidências suficientes mostrando que o monóxido de carbono está associado com apoptose, disfunção cardíaca, hipertrofia e dilatação da câmara ventricular esquerda após o infarto experimental18,19. Trabalho anterior no modelo de rato mostrou que a administração de antioxidante atenuou a remodelação induzida pelo tabagismo, sugerindo que o estresse oxidativo tem participação fisiopatológica nas alterações cardíacas provocadas pelo fumo6. De outra maneira, estudos prévios, com períodos de observação maiores que o do presente trabalho (quatro e seis meses), não observaram alterações no PO2 e na porcentagem de saturação da hemoglobina pelo O25,9. Assim, hipoxemia crônica e alterações na viscosidade sanguínea secundárias a hipóxia, potenciais candidatos que poderiam explicar os resultados de nosso estudo, provavelmente não tem participação na fisiopatologia das alterações induzidas pelo cigarro. Do mesmo modo, não foi encontrada associação entre a remodelação cardíaca induzida pelo tabagismo e a ativação de metaloproteinases dois e nove8. Outro mecanismo potencial está associado ao fato de que dados anteriores mostraram que a administração de nicotina em ratos conscientes resultou em vasoconstrição. Assim, a simpatectomia aboliu os efeitos vasoativos da nicotina20. No mesmo modelo, a fumaça de cigarro causou elevação dos níveis de endotelina-121 e a administração de antagonista seletivo dos receptores A da endotelina atenuaram a resposta pressórica induzida pela nicotina22. Em outro estudo, a administração de nicotina diminuiu a síntese de prostaciclina pelo endotélio vascular23. Adicionalmente, a administração de antagonista da vasopressina atenuou a vasoconstrição induzida pela nicotina nos vasos sanguíneos da pele24. Em nosso trabalho, entretanto, os animais expostos à fumaça do cigarro e tratados com propranolol não apresentaram diferenças nos níveis de pressão arterial em relação aos animais não tratados. Dessa forma, nossos dados sugerem que a atenuação da remodelação causada pelo propranolol não foi resultado dos efeitos da medicação na pressão arterial.
Devemos considerar que a ativação neurohumoral poderia, por mecanismos autócrinos e parácrinos, resultar em alterações em vias sinalizadoras intracelulares12,25. A clássica subdivisão de receptores β-adrenérgicos estabelece três subtipos: β1, β2 e β3 que ativam a adenil ciclase, por meio da proteína G, aumentando os níveis de AMP cíclico, com posterior estímulo da proteína quinase A. Essa, por sua vez, causa a fosforilação de diversas proteínas que modulam a contratilidade (por exemplo: canais L de cálcio, fosfolamban, troponina I, receptores de rianodina, SERCA2a) e a remodelação cardíaca (fosfatidil inositol 3-quinase, fatores de crescimento, ERK, quinases ativadas por mitógenos, entre outros). Assim, o bloqueio de receptores β-adrenérgicos está associado com menor remodelação secundária a vários estímulos, tanto em estudos experimentais como clínicos12,25. Nossos dados estão em concordância com essas evidências, já que houve atenuação da remodelação induzida pela exposição à fumaça do cigarro. Considerando que não houve diferença nos níveis pressóricos entre os animais dos três grupos, nossos dados sugerem que a atenuação da remodelação causada pelo propranolol provavelmente envolveu vias de sinalização intracelulares moduladas pelos receptores β-adrenérgicos, mas que provavelmente não foram em decorrência de efeitos hemodinâmicos.
Um aspecto relevante do presente trabalho refere-se às implicações clínicas dos nossos resultados. Existem evidências de que o tabagismo pode resultar em alterações morfológicas e funcionais cardíacas em humanos. Por exemplo, no estudo observacional CARDIA, fumantes tiveram maior massa ventricular esquerda, em comparação com não fumantes, avaliados por ecocardiograma26. Adicionalmente, a inalação aguda da fumaça de cigarro foi acompanhada por distúrbios da função diastólica, em pacientes com documentada doença arterial coronariana27,28. Desse modo, existe a possibilidade de que a administração de beta-bloqueador possa interferir com as alterações induzidas pelo tabagismo também em humanos.
Em conclusão, a administração de propranolol não preveniu, mas atenuou algumas das variáveis da remodelação ventricular induzida pela exposição à fumaça do cigarro em ratos.
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