Miguel Araújo Carneiro-Júnior

Mesenchymal stem cell therapy associated with endurance exercise training: Effects on the structural and functional remodeling of infarcted rat hearts.

We tested the effects of early mesenchymal stem cell (MSC) therapy associated with endurance exercise on the structural and functional cardiac remodeling of rats with myocardial infarctation (MI). Male Wistar rats (40 days old) were divided into 6 groups: control and exercise sham; control and exercise MI; and control and exercise MI MSC. MI was surgically induced and bone marrow-derived MSCs were immediately injected via caudal vein (concentration: 1 × 10(6 )cells). Twenty-four hours later ET groups exercised on a treadmill (5 days/week; 60 min/day; 60% of maximal running velocity) for 12 weeks. Structural and functional changes were determined by echocardiography. Contractility and intracellular global calcium ([Ca(2 +)]i) transient were measured in myocytes from the left ventricular (LV) non-infarcted area. Calcium regulatory proteins were measured by Western blot. MI increased (p < 0.05) heart, ventricular and LV weights and its ratios to body weight; LV internal dimension in diastole (LVID-D) and in systole (LVID-S) and LV free wall in diastole (LVFW-D), but reduced the thickness of interventricular septum in systole (IVS-S), ejection fraction (EF) and fractional shortening (FS). MI augmented (p < 0.05) the times to peak and to half relaxation of cell shortening as well as the amplitude of the [Ca(2 +)]i transient and the times to peak and to half decay. Early MSCs therapy restored LVFW-D, IVS-S and the amplitude and time to half decay of the [Ca(2 +)]i transient. Early endurance exercise intervention increased (p < 0.05) LVFW-S, IVS-S, EF and FS, and reduced the times to peak and to half relaxation of cell shortening, and the amplitude of the [Ca(2 +)]i transient. Exercise training also increased the expression of left ventricular SERCA2a and PLBser16. Nevertheless, the combination of these therapies did not cause additive effects. In conclusion, combining early MSCs therapy and endurance exercise does not potentiate the benefits of such treatments to structural and functional cardiac remodeling in infarcted rats.

Moderate Continuous Aerobic Exercise Training Improves Cardiomyocyte Contractility in Β1 Adrenergic Receptor Knockout Mice

Background The lack of cardiac β1-adrenergic receptors (β1-AR) negatively affects the regulation of both cardiac inotropy and lusitropy, leading, in the long term, to heart failure (HF). Moderate-intensity aerobic exercise (MCAE) is recommended as an adjunctive therapy for patients with HF. Objective We tested the effects of MCAE on the contractile properties of left ventricular (LV) myocytes from β1 adrenergic receptor knockout (β1ARKO) mice. Methods Four- to five-month-old male wild type (WT) and β1ARKO mice were divided into groups: WT control (WTc) and trained (WTt); and β1ARKO control (β1ARKOc) and trained (β1ARKOt). Animals from trained groups were submitted to a MCAE regimen (60 min/day; 60% of maximal speed, 5 days/week) on a treadmill, for 8 weeks. P ≤ 0.05 was considered significant in all comparisons. Results The β1ARKO and exercised mice exhibited a higher (p < 0.05) running capacity than WT and sedentary ones, respectively. The β1ARKO mice showed higher body (BW), heart (HW) and left ventricle (LVW) weights, as well as the HW/BW and LVW/BW than WT mice. However, the MCAE did not affect these parameters. Left ventricular myocytes from β1ARKO mice showed increased (p < 0.05) amplitude and velocities of contraction and relaxation than those from WT. In addition, MCAE increased (p < 0.05) amplitude and velocities of contraction and relaxation in β1ARKO mice. Conclusion MCAE improves myocyte contractility in the left ventricle of β1ARKO mice. This is evidence to support the therapeutic value of this type of exercise training in the treatment of heart diseases involving β1-AR desensitization or reduction.

NITRIC OXIDE AND CA2+ DYNAMICS IN CARDIOMYOCYTES: INFLUENCE OF EXERCISE CAPACITY

Introduccion: La capacidad intrinseca para el ejercicio aerobico esta relacionada con el inotropismo cardiaco. Por otro lado, todavia se desconoce la contribucion del oxido nitrico (ON) como mensajero intracelular sobre la dinamica del Ca2+ en ratones con diferentes capacidades intrinsecas para el ejercicio. Objetivo: Evaluar si el ON modula diferencialmente la variacion transitoria intracelular de Ca2+ y las liberaciones espontaneas de Ca2+ (sparks) en cardiomiocitos de ratones con diferentes capacidades intrinsecas para el ejercicio. Metodos: Ratones machos Wistar fueron seleccionados como desempeno estandar (DE) y alto desempeno (AD), de acuerdo con la capacidad de ejercicio hasta la fatiga, medida a traves del test de fuerza progresiva en la caminadora o cinta electrica. Los cardiomiocitos de los ratones fueron utilizados para determinar el transito intracelular y sparks de Ca2+ evaluados en microscopio confocal. Para estimar la contribucion del ON fue utilizado un inhibidor de sintesis del ON (L-NAME, 100 µM). Los datos fueron analizados a traves de un ANOVA two-way seguido de un post-test Tukey y presentados como promedios ± EPM. Resultados: Los cardiomiocitos de ratones AD mostraron aumento en la amplitud de la variacion transitoria de Ca2+ en comparacion con los DE. Asi mismo, el L-NAME incremento la amplitud transitoria de Ca2+ solamente en ratones DE. No se encontraron diferencias en la constante del tiempo de decaimiento de la variacion transitoria ( t ) de Ca2+ en cardiomiocitos de ratones DE e AD. Todavia, la administracion de L-NAME mostro una reduccion en el t en cardiomiocitos de ambos los grupos. Cardiomiocitos de ratones AD presentaron menor amplitud y frecuencia de sparks de Ca2+ en comparacion al grupo DE. La administracion de L-NAME incremento la amplitud de sparks de Ca2+ en cardiomiocitos del grupo AD. Conclusion: El ON modula la variacion de Ca2+ y sparks de Ca2+ en cardiomiocitos de ratones con diferentes capacidades intrinsecas para el ejercicio.

ÓXIDO NÍTRICO Y DINAMICA DE CA2+ EN CARDIOMIOCITOS: INFLUENCIA DE LA CAPACIDAD DE EJERCÍCIO

Introduccion: La capacidad intrinseca para el ejercicio aerobico esta relacionada con el inotropismo cardiaco. Por otro lado, todavia se desconoce la contribucion del oxido nitrico (ON) como mensajero intracelular sobre la dinamica del Ca2+ en ratones con diferentes capacidades intrinsecas para el ejercicio. Objetivo: Evaluar si el ON modula diferencialmente la variacion transitoria intracelular de Ca2+ y las liberaciones espontaneas de Ca2+ (sparks) en cardiomiocitos de ratones con diferentes capacidades intrinsecas para el ejercicio. Metodos: Ratones machos Wistar fueron seleccionados como desempeno estandar (DE) y alto desempeno (AD), de acuerdo con la capacidad de ejercicio hasta la fatiga, medida a traves del test de fuerza progresiva en la caminadora o cinta electrica. Los cardiomiocitos de los ratones fueron utilizados para determinar el transito intracelular y sparks de Ca2+ evaluados en microscopio confocal. Para estimar la contribucion del ON fue utilizado un inhibidor de sintesis del ON (L-NAME, 100 µM). Los datos fueron analizados a traves de un ANOVA two-way seguido de un post-test Tukey y presentados como promedios ± EPM. Resultados: Los cardiomiocitos de ratones AD mostraron aumento en la amplitud de la variacion transitoria de Ca2+ en comparacion con los DE. Asi mismo, el L-NAME incremento la amplitud transitoria de Ca2+ solamente en ratones DE. No se encontraron diferencias en la constante del tiempo de decaimiento de la variacion transitoria ( t ) de Ca2+ en cardiomiocitos de ratones DE e AD. Todavia, la administracion de L-NAME mostro una reduccion en el t en cardiomiocitos de ambos los grupos. Cardiomiocitos de ratones AD presentaron menor amplitud y frecuencia de sparks de Ca2+ en comparacion al grupo DE. La administracion de L-NAME incremento la amplitud de sparks de Ca2+ en cardiomiocitos del grupo AD. Conclusion: El ON modula la variacion de Ca2+ y sparks de Ca2+ en cardiomiocitos de ratones con diferentes capacidades intrinsecas para el ejercicio.

ÓXIDO NÍTRICO E DINÂMICA DE CA2+ EM CARDIOMIÓCITOS: INFLUÊNCIA DA CAPACIDADE DE EXERCÍCIO

Introduccion: La capacidad intrinseca para el ejercicio aerobico esta relacionada con el inotropismo cardiaco. Por otro lado, todavia se desconoce la contribucion del oxido nitrico (ON) como mensajero intracelular sobre la dinamica del Ca2+ en ratones con diferentes capacidades intrinsecas para el ejercicio. Objetivo: Evaluar si el ON modula diferencialmente la variacion transitoria intracelular de Ca2+ y las liberaciones espontaneas de Ca2+ (sparks) en cardiomiocitos de ratones con diferentes capacidades intrinsecas para el ejercicio. Metodos: Ratones machos Wistar fueron seleccionados como desempeno estandar (DE) y alto desempeno (AD), de acuerdo con la capacidad de ejercicio hasta la fatiga, medida a traves del test de fuerza progresiva en la caminadora o cinta electrica. Los cardiomiocitos de los ratones fueron utilizados para determinar el transito intracelular y sparks de Ca2+ evaluados en microscopio confocal. Para estimar la contribucion del ON fue utilizado un inhibidor de sintesis del ON (L-NAME, 100 µM). Los datos fueron analizados a traves de un ANOVA two-way seguido de un post-test Tukey y presentados como promedios ± EPM. Resultados: Los cardiomiocitos de ratones AD mostraron aumento en la amplitud de la variacion transitoria de Ca2+ en comparacion con los DE. Asi mismo, el L-NAME incremento la amplitud transitoria de Ca2+ solamente en ratones DE. No se encontraron diferencias en la constante del tiempo de decaimiento de la variacion transitoria ( t ) de Ca2+ en cardiomiocitos de ratones DE e AD. Todavia, la administracion de L-NAME mostro una reduccion en el t en cardiomiocitos de ambos los grupos. Cardiomiocitos de ratones AD presentaron menor amplitud y frecuencia de sparks de Ca2+ en comparacion al grupo DE. La administracion de L-NAME incremento la amplitud de sparks de Ca2+ en cardiomiocitos del grupo AD. Conclusion: El ON modula la variacion de Ca2+ y sparks de Ca2+ en cardiomiocitos de ratones con diferentes capacidades intrinsecas para el ejercicio.