O objetivo do presente estudo foi verificar os efeitos do treinamento físico em parâmetros cardiovasculares e metabólicos, na modulação autonômica cardiovascular e no estresse oxidativo em ratas fêmeas ooforectomizadas normotensas e hipertensas submetidas à sobrecarga de frutose. Nossos resultados demonstram que associação do consumo de frutose com a hipertensão, geneticamente determinada nos SHR, possibilitou o estudo das alterações metabólicas, cardiovasculares e autonômicas em um modelo que apresenta disfunções semelhantes às observadas na síndrome metabólica. Considerando que essa síndrome é mais prevalente em mulheres no climatério, neste estudo, a privação dos hormônios ovarianos possibilitou avaliar as disfunções características da síndrome metabólica na ausência dos hormônios ovarianos. Por fim, a aplicação do treinamento físico possibilitou evidenciar os benefícios desta abordagem não farmacológica que, em parte, parece ser atenuada quando são somados fatores de risco cardiovascular.
5.1. Avaliações da Capacidade Física
Nosso trabalho evidenciou aumento na capacidade física nos grupos que foram submetidos ao treinamento físico. Recentemente, foi demonstrado por nosso grupo que se pode estimar o consumo máximo de oxigênio (VO2máx), ou seja, o transporte, consumo e utilização de oxigênio, a partir dos resultados do teste de esforço máximo utilizando-se a equação de regressão linear entre VO2máx e teste de esforço. Além disto, diferenças na capacidade de exercício podem ser detectadas pelo teste de esforço uma vez que a velocidade máxima obtida nesse teste foi correlacionada com o VO2 máx em ratos machos saudáveis (RODRIGUES et al., 2006). De fato, um estudo piloto do nosso grupo em ratas
fêmeas ooforectomizadas também demonstrou correlação entre VO2 e velocidade do teste de esforço.
Vale destacar que os animais SHR apresentaram maior capacidade física em relação aos animais Wistar, isso se deve à característica hiperativa da linhagem SHR (TAKAHASHI, 2006). Os grupos FOT e FOHT alcançaram maiores velocidades nos testes de esforço (intermediário e final) quando comparados aos seus valores no início do estudo, e aos seus respectivos pares sedentários. Os grupos FOS e FOHS apresentaram manutenção da velocidade alcançada ao longo do estudo em relação ao teste de esforço inicial. Em estudo publicado recentemente, demonstramos melhora da capacidade física em ratas ooforectomizadas após oito semanas de treinamento (IRIGOYEN et al., 2005). Resultados semelhantes foram obtidos em mulheres pré-menopausa (GREEN et al., 2002), menopausadas sem (GREEN et al., 2002; KIRWAN et al., 2003; IRVING et al., 2003; AIELLO et al., 2004) e com reposição hormonal (GREEN et al., 2002; TEIXEIRA et al., 2003). Protocolos com dieta e treinamento físico, realizando ou não a reposição hormonal, também evidenciaram melhora de capacidade física (STEFANICK et al.,1998).
Considerando a melhora de performance nos grupos treinado no presente estudo, vale lembrar que o teste de esforço é um dos exames não-invasivos mais utilizados para avaliar pacientes com doença cardiovascular. O teste de esforço tem por objetivo submeter o paciente a estresse físico, com finalidade de avaliar a resposta clínica, hemodinâmica, eletrocardiográfica e metabólica ao esforço. Essa avaliação permite detectar isquemia miocárdica, arritmias cardíacas, distúrbios hemodinâmicos esforço-induzidos, avaliar capacidade funcional, avaliar diagnóstico e prognóstico das doenças cardiovasculares, prescrever exercícios (NEGRÃO & BARRETO, 2005). Vale lembrar que o VO2máx, o qual
foi relacionado a velocidade no teste de esforço em ratos (RODRIGUES et al., 2007), representa hoje não só um indicador de performance, mas um marcador prognóstico em cardiopatas (MYERS et al., 1998; ARMOSTRONG et al., 2005).
5.2. Avaliações Metabólicas e dos Pesos Corporal e do Tecido Adiposo
Várias alterações fisiológicas têm sido associadas ao advento da menopausa, dentre elas: a redução da massa corporal magra, da densidade óssea, da taxa metabólica de repouso, da capacidade física e o aumento dos depósitos de gordura corporal, marcado por grande aumento da gordura abdominal. Em conjunto, essas alterações normalmente induzem aumento do peso corporal total e maior incidência de doenças cardiovasculares e metabólicas, as quais têm sido relacionadas à restrição hormonal observada no climatério (SOWERS & PIETRA, 1995; HERNÁNDEZ et al., 2000; TEIXEIRA et al., 2003; PEIXOTO et al., 2006). Em ratas fêmeas, a retirada dos ovários leva a privação dos hormônios ovarianos semelhante à observada em mulheres após a menopausa, e induz aumento da ingestão de alimentos, do peso corporal e da resistência à insulina (WATTANAPERMPOOL & REISER, 1999; HERNÁNDEZ et al., 2000; LATOUR et al., 2001; IRIGOYEN et al., 2005). Além disto, estas mudanças podem ficar mais acentuadas em presença de sedentarismo tanto em mulheres quanto em animais de experimentação (HASSAGER & CHRISTIANSEN, 1989; DAWSON-HUGES & HARRIS, 1992).
Confirmando esses achados, em nosso laboratório verificamos que ratas ooforectomizadas sedentárias apresentaram maior peso corporal do que ratas controles (ciclo estral normal) após 9 semanas de privação dos hormônios ovarianos (FLORES et al., 2005). Neste aspecto, vários estudos demonstraram que o treinamento físico pode ser uma
abordagem favorável para redução e/ou controle do aumento de peso corporal, tanto em humanos (BOUCHARD, 2003; SHANGOLD, 1990; TEIXEIRA et al., 2003) quanto em animais de experimentação (DE ANGELIS et al., 1997; MELO et al., 2003). Todavia, Latour e colaboradores (2001) avaliaram o efeito do treinamento físico em ratas ooforectomizadas e não verificaram redução do peso corporal.
Ao final do protocolo, as ratas ooforectomizadas hipertensas tratadas com frutose apresentaram menor peso corporal do que as ratas ooforectomizadas normotensas tratadas com frutose. Isso se deve às características da linhagem SHR, que possui um porte físico relativamente pequeno (CICOGNA et al., 1997). Vale ressaltar que o consumo de frutose não induziu ganho de peso corporal adicional no grupo ooforectomizado hipertenso em um estudo realizado previamente em nosso grupo (SANCHES, 2007). De fato, estudos que utilizaram sobrecarga de frutose não detectaram alterações no peso corporal ao final do protocolo (KOTCHEN et al., 1997; BEZERRA et al., 2001; CATENA et al., 2003; SONG et al., 2004; D´ANGELO et al., 2005). Todavia, existem alguns trabalhos que associam o consumo de frutose a maior ganho de peso corporal em humanos e animais (TORDOFF & ALLEVA, 1990; ANDERSON et al., 1989). Estudos anteriores de nosso laboratório demonstraram que ratas Wistar saudáveis ou ooforectomizadas submetidas ao tratamento de sobrecarga de frutose apresentam aumento do peso corporal e do tecido adiposo, acompanhado de aumento da glicemia e triglicerídeos sanguíneos (PONCIANO et al., 2006; BRITO et al., 2008).
No presente estudo, apesar de não termos alteração no peso corporal entre os grupos sedentários, observamos que o grupo FOS apresentou aumento do tecido adiposo em relação à ratas somente ooforectomizadas (PONCIANO, 2006). Novamente, o treinamento
físico promoveu redução do peso corporal, induzindo diminuição desta variável no grupo FOT em relação ao grupo FOS. Interessantemente, o tecido adiposo estava reduzido nos grupos hipertensos, o que provavelmente está relacionado ao menor peso corporal, maior metabolismo e conseqüentemente melhor resposta no teste de esforço em relação a animais Wistar (RICHARD et al., 1987).
O quadro 3 ilustra as alterações metabólicas induzidas pela privação dos hormônios ovarianos (OS), em ratas saudáveis (CS), bem como as alterações adicionais induzidas pela adição de fatores de risco como hipertensão (OHS), consumo crônico de frutose (FOS) e associação desses 2 fatores de risco (FOHS) em fêmeas ooforectomizadas (OS) com relação à glicemia, triglicerídeos sanguíneos e KITT.
Quadro 3: Alterações metabólicas dos grupos controle (CS), ooforectomizada (OS), ooforectomizada hipertensa (OHS), frutose ooforectomizada (FOS) e frutose ooforectomizada hipertensa (FOHS).
Grupos
Variáveis CS x OS OS x OHS OS x FOS OS x FOHS
Glicemia (mg/dL) ↑ 7% ↑4% ↑14% ↑8%
Triglicerídeos (mg/dL) ↑ 5% ↑10% ↑ 30% ↑22%
KITT (%/min) ↓15% ↑25% ↓ 11% ↑ 2%
Dados obtidos de Dissertações de Mestrado (SANCHES, 2007; PONCIANO, 2006; FLORES,
Observe que o consumo de frutose induziu aumento nas concentrações de triglicerídeos desde a 10ª semana até o final do protocolo em relação à dados obtidos por Ponciano, 2006 e Flores, 2005. Esse achado pode ser decorrente do fato da frutose ser rapidamente absorvida e metabolizada pelo fígado, e estar diretamente relacionado à rápida estimulação da lipogênese e ao acúmulo de triglicérides, favorecendo a redução da sensibilidade à insulina, a resistência à insulina hepática e a intolerância à glicose (BASCIANO et al., 2005). Apesar de existir controvérsia com relação ao consumo de frutose e o aumento no ganho de peso, um achado consistente na literatura em ratos e camundongos machos é que a sobrecarga de frutose induz hipertrigliceridemia, aumento da glicemia, hiperinsulinemia e resistência à insulina (CUNHA et al., 2007; FARAH et al., 2006; GALIPEAU et al., 2002; TAKAGAWA et al., 2002; SONG et al., 2004).
A hipertensão associada ao consumo de frutose não induziu aumento adicional nas concentrações de triglicerídeos. Contudo, o aumento dos níveis sanguíneos de triglicerídeos nos grupos FOS, FOHS e FOHT pode estar relacionado com a diminuição do número de receptores insulínicos, desta forma, reduzindo a sensibilidade à insulina (BIEGER et al., 1984 ). Por sua vez, o treinamento físico induziu redução dos triglicerídeos sanguíneos somente no grupo não hipertenso (FOT), sugerindo que apesar da hipertensão não agravar a disfunção no perfil lipídico impede o benefício do treinamento físico.
Além disto, discreta alteração de glicemia foi observada em função da privação dos hormônios ovarianos, que não foi mais agravada de forma significativa pela somatória de fatores de risco como a hipertensão ou a sobrecarga de frutose (Quadro 3). No presente estudo, o treinamento físico promoveu redução do peso corporal, além de redução da glicemia plasmática nas ratas FOT e FOHT quando comparadas aos grupos FOS e FOHS,
reforçando a importância dessa abordagem na melhora do perfil metabólico na privação dos hormônios ovarianos com sobrecarga de frutose associado ou não a hipertensão.
A privação dos hormônios ovarianos tem sido relacionada à resistência à insulina e maior prevalência de diabetes (SOWERS & LA PIETRA, 1995). Observe no Quadro 3 que a ooforectomia em ratas induziu redução do KITT (15%) obtido após a sobrecarga de insulina (ITT). O consumo de frutose induziu prejuízo adicional (↓11%) nas ratas ooforectomizadas. Neste aspecto, apesar de agudamente a frutose não provocar aumento nos níveis de insulina, em longo prazo esta substância pode induzir hiperinsulinemia e obesidade através de mecanismos indiretos. Trabalhos demonstraram que a dieta rica em frutose induziu resistência à insulina em roedores (HALLFRISCH et al., 1979; REISER & HALLFRISCH, 1977; ZAVARONI et al., 1980) e cães (MARTINEZ et al., 1994). Em ratos submetidos a uma dieta com 66% de frutose por 2 semanas, o RNA mensageiro para o receptor de insulina e o próprio receptor de insulina no músculo esquelético e no fígado estavam significativamente diminuídos quando comparados aos ratos com dieta normal (ração padrão). Em um outro estudo, ratos tratados com frutose por 28 dias não apresentaram alterações na concentração de receptores de insulina, mas a autofosforilação estimulada pela insulina, um mecanismo necessário para a ação da insulina, estava reduzida em 72% no fígado. Somado a isso, observou-se uma redução na fosforilação dos substratos do receptor de insulina (IRS), outro passo fundamental para a ação insulínica, no fígado e no músculo de animais submetidos a sobrecarga de frutose (UENO et al., 2000). Há ainda fortes evidências sugerindo que o aumento dos AGLs nos modelos tratados com frutose desempenhem um importante papel na resistência à insulina. Se os AGLs não são removidos dos tecidos, como ocorre na resistência à insulina nos modelos tratados com
frutose, há um aumento no fluxo de AGL e que leva a um aumento na secreção de triglicerídeos. A resistência à insulina também tem sido correlacionada com os estoques de triglicerídeos celular, os quais estão envolvidos em lipotoxicidade e falha das células beta, levando ao diabetes (ZIEGLER et al., 2001).
Além disso, há algumas diferenças importantes entre as rotas metabólicas da glicose e da frutose. A absorção gástrica de ambas, glicose e frutose, é realizada através da veia porta ao fígado. Acredita-se que o fígado, ao metabolizar altas doses de frutose, rapidamente direciona esta substância para a rota glicolítica. Neste aspecto, parece de fundamental importância à habilidade da frutose passar às etapas regulatórias da glicólise, ou seja, esta molécula é convertida de glicose-6-fosfato em frutose 1-6-difosfato pela fosfofrutoquinase (PFK). O fato da PFK ser um dos passos limitantes da rota glicolítica, e a frutose ser rapidamente convertida por esta enzima explicaria, pelo menos em parte, a rápida incorporação desta molécula ao metabolismo glicolítico. Assim, enquanto o metabolismo de glicose é negativamente regulado pelo fosfofrutoquinase, a frutose pode continuamente entrar na rota glicolítica. Nesse sentido, a frutose pode incontrolavelmente produzir glicose, glicogênio, lactato e piruvato, fornecendo glicerol e acil para a formação de moléculas de acilglicerol, promovendo uma super produção de triglicerídeos (MAYES, 1993), conforme observado no presente estudo no grupo hipertenso ooforectomizado tratado com frutose.
Interessantemente, a presença de hipertensão associado à presença dos hormônios não induz alteração no KITT de forma significativa, pelo contrário, até melhora. Esse fato pode estar relacionado ao aumento do metabolismo em SHR (RICHARD et al., 1987; TAKAHASHI, 2006). Todavia, observa-se no Quadro 3 que o consumo de frutose no
grupo hipertenso induziu aumento neste índice de resistência à insulina de mais de 20%. Tais achados sugerem que a adição de fatores de risco aumenta a resistência à insulina. Além disto, vale lembrar que o KITT já estava aumentado após 10 semanas de tratamento nos grupos hipertensos, o que não foi observado nos grupos normotensos, demonstrando que a hipertensão induz aparecimento precoce das disfunções metabólicas induzidas pela sobrecarga de frutose.
No presente estudo observou-se um aumento da sensibilidade à insulina somente no grupo FOT em relação ao grupo FOS, evidenciando o papel do treinamento físico. De forma semelhante, Latour e colaboradores (2001) observaram melhora na resposta da insulina após estimulação pelo teste de tolerância de glicose após treinamento físico de oito semanas em ratas ooforectomizadas. Todavia, vale destacar que a presença de hipertensão associada ao tratamento com a frutose e a privação dos hormônios ovarianos aboliu os benefícios do treinamento físico na resistência à insulina, já que os grupos FOHS e FOHT apresentaram valores semelhantes de KITT.
5.3. Avaliações Hemodinâmicas e Autonômicas
O início da equivalência nas taxas de eventos cardiovasculares entre os sexos coincide com o advento da menopausa e, conseqüentemente, da privação estrogênica. Estudos vêm demonstrando que mulheres menopausadas com mais de 55 anos apresentam aumentado risco para doenças cardiovasculares, parte do qual tem sido atribuído a disfunções do endotélio vascular, que parecem estar associadas ao aumento da pressão arterial.
O Quadro 4 ilustra as alterações hemodinâmicas e autonômicas induzidas pela privação dos hormônios ovarianos (OS), em ratas saudáveis (CS), bem como as alterações adicionais induzidas pela adição de fatores de risco como hipertensão (OHS), consumo crônico de frutose (FOS) e a associação desses 2 fatores de risco (FOHS) em fêmeas ooforectomizadas (OS).
Quadro 4: Alterações hemodinâmicas e autonômicas dos grupos controle (CS), ooforectomizada (OS), ooforectomizada hipertensa (OHS), frutose ooforectomizada (FOS) e frutose ooforectomizada hipertensa (FOHS).
Grupos
Variáveis
CS x OS OS x OHS OS x FOS OS x FOHS
PAM (mmHg) ↑ 11% ↑ 25% ↓ 10% ↑ 32% RMSSD (ms) ↑ 3% ↓ 22% ↓ 40% ↓ 51% VAR-IP (ms2) ↑ 8% ↑ 8% ↓ 44% ↓ 24% BF (ms2) ↓12% ↓35% ↓ 28% ↓71% AF (ms2) ↓ 15% ↓39% ↓ 57% ↓67% VAR-PAS (mmHg2) ↑ 40% ↑ 24% ↓ 41% ↑ 47% BF-PAS (mmHg2) ↑ 51% ↓14% ↑ 36% ↑ 62% Índice Alfa (ms/mmHg) ↓ 25% ↓ 26% ↓ 32% ↓ 68%
Dados obtidos de Dissertações de Mestrado (SANCHES, 2007; PONCIANO, 2006; FLORES,
Interessantemente, os grupos submetidos à sobrecarga de frutose (FOS e FOT), não apresentaram aumento da pressão arterial no presente estudo. Existem evidências na literatura de um papel importante do simpático e do SRA nas alterações cardiovasculares induzidas pelo tratamento com frutose. A simpatectomia atenuou o desenvolvimento da hipertensão em ratos tratados com frutose (VERMA et al., 1999). O tratamento com frutose também aumentou a excreção urinária de catecolaminas e expressão de receptores adrenérgicos (KAMIDE et al., 2002). Somado a isto, estudos demonstraram aumento na expressão de receptores de Angiotensina na vasculatura e no efeito depressor de antagonistas do receptor de Angiotensina em ratos (KATOVICH et al., 2001; HSIEH, 2005) e ativação do SRA em camundongos (SHINOZAKI et al., 2004). Farah e colaboradores (2004) evidenciaram níveis aumentados de Angiotensina II em camundongos que consumiram frutose (60 dias).
Além da ingestão de frutose induzir à ativação do sistema SRA, estudo de nosso laboratório demonstrou que ratas submetidas à ooforectomia também apresentaram ativação deste sistema. Assim é possível que os animais dos grupos FOS e FOT apresentassem um aumento expressivo do sistema SRA, com conseqüente maior atividade da ECA2 levando à maior produção da angiotensina 1-7, cujo efeito é vasodilatador. Esta hipótese poderia explicar a não alteração da PA nos grupos FOS e FOT. Corroborando esta hipótese Farah e colaboradores (2004) observaram atividade da ECA2 aumentada em animais AT1 knockout submetidos à sobrecarga de frutose.
No entanto, como já era de se esperar, observamos um aumento dos valores de PAD, PAS e PAM nos animais hipertensos tratados com frutose (FOHS e FOHT) em relação aos animais tratados somente com frutose sem a hipertensão associada (FOS e FOT). Com isso,
pode-se perceber que a associação da ooforectomia à hipertensão espontânea dos animais SHR (FOS) possibilitou a avaliação de alterações hemodinâmicas e autonômicas induzidas pela privação dos hormônios ovarianos na presença de hipertensão estabelecida, como muitas vezes verifica-se em mulheres. De fato, estudos demonstram que a PA de mulheres é mais baixa do que a de homens até a faixa etária dos 50-60 anos. Após essa fase, que coincide com o advento da menopausa, a PA (particularmente a sistólica) aumenta nas mulheres e a hipertensão torna-se mais prevalente (STAMLER et al., 1976) ou, pelo menos, igualmente prevalente entre homens e mulheres, sugerindo que os hormônios ovarianos possam ser responsáveis pela PA mais baixa em mulheres pré-menopausa e a sua ausência pelo aumento da PA em mulheres menopausadas (STAESSEN et al., 1997). Em camundongos tratados com frutose na ração foi observado um aumento da PA, que foi atribuído ao aumento da VAR-PAS e conseqüentemente ao aumento da banda de BF (representativa da modulação simpática) (FARAH et al., 2006).
O aumento da PA em ratos SHR tem sido relacionado a hiperatividade simpática e ao prejuízo na sensibilidade do barorreflexo (SILVA et al., 1997; GAVA et al.,1995). Confirmando esses achados verificamos aumento da banda de BF da PAS, indicando um aumento da atividade simpática vascular que poderia explicar o aumento da resistência vascular periférica, bem como alterações estruturais e/ou funcionais, que podem estar relacionadas à hipertensão e a atenuação do barorreflexo (IRIGOYEN et al., 2003; IRIGOYEN et al., 2005). Adicionalmente, provavelmente associada à redução da sensibilidade barorreflexa espontânea (índice alfa), a VAR-PAS mostrou-se aumentada no grupo hipertenso ooforectomizado sedentário tratado com frutose no presente estudo. Observe no Quadro 4 que o consumo de frutose em ratas hipertensas induz aumento
adicional da pressão arterial, provavelmente relacionado a disfunção associada da VAR- PAS, da banda de BF da PAS e do índice alfa nesse grupo. Vale destacar que o treinamento físico reduziu a modulação simpática vascular e atenuou a aumentada variabilidade da PAS no grupo hipertenso submetido ao consumo crônico de frutose (FOHT).
O tratamento com frutose no grupo hipertenso ooforectomizado sedentário (FOHS) induziu também taquicardia de repouso. A taquicardia nos animais hipertensos provavelmente deve estar associada ao aumento da atividade simpática cardíaca, evidenciada pela redução exacerbada do componente de BF do intervalo de pulso e do componente de BF do intervalo de pulso normalizado, o que tem sido relacionado a hiperatividade simpática. Apesar de em um primeiro momento parecer estranho associar a redução da banda de BF a um aumento da modulação simpática cardíaca, estudos têm evidenciado que o fato da atividade simpática estar extremamente exacerbada (saturada) em determinadas condições patológicas faz com que a modulação (variação) deste componente seja reduzida, o que tem sido relacionado inclusive à pior prognóstico (VAN DE BORNE et al., 1997; MORTARA et al., 1994). Adicionalmente, a diminuição da banda de AF e do índice RMSSD do intervalo de pulso possivelmente desempenham um importante papel na taquicardia observada no grupo sedentário hipertenso tratado com frutose (FOHS). Assim, nossos resultados demonstram que a variabilidade da freqüência cardíaca, avaliada no domínio do tempo e da freqüência, confirma o prejuízo vagal e o predomínio simpático no coração das ratas hipertensas ooforectomizadas tratadas com frutose (FOHS).
Além disso, vale destacar que o treinamento físico aumentou a VAR do IP e reduziu a banda de BF do IP na ausência de hipertensão associada (FOT vs. FOS), sendo que tal
benefício não foi evidenciado no grupo treinado que apresentava hipertensão (FOHT). A redução da taquicardia no grupo FOHT em relação ao grupo FOHS provavelmente foi decorrente de uma melhora discreta do balanço simpato/vagal (aumento da modulação vagal sem diferença significativa) no grupo FOHT em relação ao grupo FOHS. Além disto, a melhora do índice alfa também poderia estar relacionada a redução da atividade simpática (BRUM et al., 2000), e conseqüente redução da freqüência cardíaca nesse grupo treinado hipertenso.
Com relação a sensibilidade barorreflexa espontânea (índice alfa), observou-se que esta mostrou-se adicionalmente reduzida nos grupos com hipertensão associada ao consumo crônico de frutose (FOHS e FOHT), o que provavelmente está relacionado à elevação da PA, ao aumento da variabilidade da PA (aumento do DP-PAS e da VAR-PAS).
Vale destacar que a piora na sensibilidade barorreflexa em SHR tem sido associada a aumentos na variabilidade da pressão arterial e ao favorecimento de lesões em órgãos alvos (SHAN et al., 1999). Neste aspecto, um trabalho recente de nosso grupo demonstrou em camundongos tratados dois meses com frutose que as alterações na modulação autonômica cardiovascular estavam associadas a prejuízos estruturais e funcionais no tecido renal (CUNHA et al., 2007). Neste aspecto vale ressaltar que o treinamento físico foi eficaz em melhorar a sensibilidade barorreflexa em ambos os grupos treinados (FOT e FOHT) em