Background/Aim: Exercise training usually complements pharmacological therapy of type 1 diabetes mellitus, however, little is known about its impact on cardiac autonomic neuropathy. Our aim was to evaluate the impact of exercise on electrocardiographic parameters and heart rate variability in diabetic rats. Materials and Methods: Wistar rats were randomly assigned to four groups (n=12): Sedentary control (SC), sedentary diabetic (SD), exercise control (EC), and exercise diabetic (ED). Diabetes was induced by a single intraperitoneal injection of streptozotocin (45 mg/kg). Exercise groups underwent 8 weeks of training on a treadmill. At the end of the study, echocardiography was performed and continuous electrocardiographic recording was obtained by intra-abdominally implanted telemetric devices. Diabetes induction significantly reduced the heart rate and increased the blood glucose level (p<0.001) and Rwave amplitude (p<0.05). Frequency-domain spectral variables were also analyzed. The SD group had a significantly lower absolute high-frequency component (p<0.05) and higher normalized low-frequency component, as well as low-frequency power divided by the high-frequency power ratio when compared to the SC and EC groups (p<0.05). All these diabetes-related adverse changes in heart rate variability parameters were significantly reversed by exercise training (p<0.05). Overall, our study shows that early initiation of systemic exercise training prevents the development of cardiac autonomic neuropathy in rats with type 1 diabetes mellitus, by favorable change in the balance between parasympathetic and sympathetic activity.

No abstract

Εισαγωγή: Ο σακχαρώδης διαβήτης τυπου 1 προκαλεί αρτηριακή δυσκαμψία και ανελαστικότητα του μυοκαρδίου ανεξάρτητα από την παρουσία άλλων παραγόντων κινδύνου, όπως είναι η αρτηριακή υπέρταση. Επιπλέον, επηρεάζει τις φυσικές ιδιότητες της καρδιάς και των ελαστικών αρτηριών συμπεριλαμβανομένης της αρτηριακής και καρδιακής αντίστασης, της καρδιακής αυτόνομης λειτουργίας, της ταχύτητας του σφυγμικού κύματος (pulse wave velocity, PWV) καθώς και της συστολικής και διαστολικής λειτουργίας της καρδιάς. Αυτές οι λειτουργικές αλλαγές θεωρούνται προδιαθεσικοί παράγοντες ανάπτυξης καρδιακής ανεπάρκειας. Επιδημιολογικές και κλινικές μελέτες έχουν επισημάνει τα τελευταία χρόνια το σημαντικό ρόλο της αορτικής δυσκαμψίας στον αυξημένο κίνδυνο καρδιαγγειακών νοσημάτων, όπως είναι το έμφραγμα του μυοκαρδίου, το ισχαιμικό αγγειακό εγκεφαλικό επεισόδιο και η νεφροπάθεια τελικού σταδίου. Η άσκηση συμβάλλει στην πρόληψη του καρδιαγγειακού κινδύνου μειώνοντας την αορτική δυσκαμψία και βελτιώνοντας την καρδιακή λειτουργία. Επίσης, φαίνεται πως συμβάλλει στην ελάττωση της καρδιαγγειακής νοσηρότητας και θνητότητας, ειδικά σε υπόβαθρο ΣΔ, ωστόσο οι μηχανισμοί με τους οποίους επιτυγχάνονται τα οφέλη της άσκησης δεν έχουν επεξηγηθεί πλήρως. Σκοπός: Αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν να διερευνήσουμε την επίδραση της συστηματικής, μακροχρόνιας, αερόβιας άσκησης στην εξέλιξη της διαβητικής καρδιακής αυτόνομης νευροπάθειας (ΔΚΑΝ), της διαβητικής μυοκαρδιοπάθειας (ΔΜΚ) και της αορτικής σκληρίας, με τη χρήση ενός ζωικού προτύπου ανάπτυξης ΣΔ τύπου 1 (ΣΔτ1). Μέθοδος: Την 12η εβδομάδα ηλικίας τους, οι επίμυες τυχαιοποιήθηκαν στις παρακάτω ομάδες: α) Ομάδα Ελέγχου (Sedentary Controls-SC, N=12), β) Ομάδα Διαβητικών (Sedentary Diabetic-SD, N=12) γ) Ομάδα Άσκησης Ελέγχου (Exercise Control-EC, N=12) δ) Ομάδα Άσκησης Διαβητικών (Exercise Diabetic-ED, N=12). Η διάρκεια του πειράματος ήταν 8 εβδομάδες, κατά τις οποίες γινόταν καθημερινή μέτρηση του σωματικού βάρους, της κατανάλωση τροφής και της κατανάλωσης νερού των επιμυών. Κατά την έναρξη της μελέτης στους διαβητικούς επίμυες χορηγήθηκε ενδοπεριτοναϊκά 50 mg στρεπτοζοτοκίνης (STZ) σε ρυθμιστικό διάλυμα κιτρικού νατρίου (0.1M, pH=4.5) ενώ στους φυσιολογικούς επίμυες χορηγήθηκε ενδοπεριτοναϊκά ίδιος όγκος ρυθμιστικού διαλύματος κιτρικού νατρίου (0.1M, pH=4.5). Η υπεργλυκαιμία επιβεβαιώθηκε με δείγμα αίματος τρεις μέρες αργότερα (γλυκόζη νηστείας>220 mg/dl). Οι ομάδες άσκησης ακολούθησαν στο επόμενο χρονικό διάστημα πρόγραμμα άσκησης-τρέξιμο σε μηχανικό κυλιόμενο τάπητα ειδικό για επίμυες (5ημέρες/εβδομάδα, 60min/συνεδρία, 24m/min, 50). Στο τέλος της πειραματικής διαδικασίας (20η πειραματική εβδομάδα), πραγματοποιήθηκε υπερηχοκαρδιόγραφημα υπό αναισθησία. Μετά το υπερηχοκαρδιόγραφημα και χωρίς να ξυπνήσει το πειραματόζωο από την αναισθησία τοποθετήθηκε ένας ανιχνευτής ηλεκτροκαρδιογραφικής δραστηριότητας ενδοκοιλιακά. Την δεύτερη μετεγχειρητική ημέρα έγινε η καταγραφή του σήματος από τον ανιχνευτή σε ηρεμία για 30 λεπτά και στην πορεία αναλύθηκε το ΗΚΓράφημα και μελετήθηκαν τα διαστήματα QT, QRS και το QTc, το ύψος των επαρμάτων R και T, η καρδιακή συχνότητα και η μεταβλητότητα της καρδιακής συχνότητας (HRV). Την τρίτη μετεγχειρητική ημέρα πραγματοποιήθηκε 2η χειρουργική παρέμβαση υπό αναισθησία οπού πραγματοποιήθηκαν όλες οι απαραίτητες αιμοδυναμικές μετρήσεις (συστολική και διαστολική αορτική πίεση, διαφορική πίεση και το PWV). Αιμοληψίες μετά από 8ωρη νηστεία έγιναν σε όλους τους επίμυες κατά την έναρξη και τη λήξη της μελέτης και προσδιορίστηκαν τα επίπεδα της γλυκόζης στο αίμα. Στη συνέχεια οι επίμυες ευθανατώθηκαν με την παροχή υψηλής ποσότητας αναισθητικού ισοφλουρανίου. Αποτελέσματα: Παρά το γεγονός ότι η εφαρμογή του προγράμματος άσκησης δεν οδήγησε σε στατιστικά σημαντική μείωση της γλυκόζης του αίματος και αλλαγής του σωματικού βάρους, εντούτοις είχε ως αποτέλεσμα την βελτίωση της διαστολικής δυσλειτουργίας της καρδιάς που προκαλείται από τον ΣΔτ1 (λόγος Ε/Α ED:1.5±0.13 vs SD:1.02±0.03, p=0.001). Ωστόσο, η άσκηση στους διαβητικούς επίμυες δεν φάνηκε να βελτιώνει την συστολική απόδοση (κλάσμα εξώθησης, ΚΕ) της καρδιακής λειτουργίας, η οποία δεν είχε επηρεαστεί σημαντικά από τον διαβήτη σε αυτό το πειραματικό μοντέλο. Οι διαβητικοί επίμυες παρουσίασαν παράταση του QT, αύξηση του επάρματος R και έντονη βραδυκαρδία (SD: 274.7± 5.87 bpm vs SC: 350.05± 9.18 bpm, p<0.001), ενώ δεν παρουσίασαν σημαντικές αλλαγές στις άλλες ΗΚΓραφικές παραμέτρους (QTc,QRS,T). Καμία από τις προαναφερθείσες ηλεκτροφυσιολογικές παραμέτρους δεν παρουσίασε στατιστικά σημαντική μεταβολή μετά την άσκηση. Η πιο προφανής επίδραση που παρατηρείται σε διαβητικούς επίμυες 8 εβδομάδες μετά τη χορήγηση STZ σε σύγκριση με τους μάρτυρες στην παρούσα μελέτη ήταν η μείωση των υψηλών συχνοτήτων (HF) του PSD-HRV (SD: 0.11±0.01 msec2 vs SC: 1.36±0.13 msec2, p<0.05) και η αύξηση τoυ λόγου χαμηλής συχνότητας/υψηλής συχνότητας (LF/HF, SD: 1.93±0.31 vs SC: 0.25±0.04, p<0.05). Η άσκηση αύξησε τον HF του PSD-HRV (ED: 1.15±0.11 msec2 vs SD: 0.11±0.01 msec2, p<0.05) και μείωσε τον λόγο LF/HF (ED: 0.19±0.03 vs SD: 1.93±0.31, p<0.05). Παρατηρήσαμε μια στατιστικά σημαντική πτώση της συστολικής και της διαστολικής αορτικής πίεσης στους διαβητικούς επίμυες (p<0.05), στην οποία η άσκηση δεν είχε κάποια ιδιαίτερη επίδραση. Τέλος, οι διαβητικοί επίμυες παρουσίασαν αύξηση του nPWV σε σχέση με την ομάδα ελέγχου (SD: 598.02±24.56 vs SC: 490.18±14.74, p=0.032), ενώ η άσκηση φάνηκε να είχε μόνο μία ήπια ευεργετική επίδραση. Συμπεράσματα: Η συστηματική, μακροχρόνια, αέροβια άσκηση φαίνεται να βελτιώνει πολλές από τις διαβητικές καρδιαγγειακές επιπλοκές. Δείξαμε ότι βελτιώνει την διαστολική δυσλειτουργία που παρατηρείται συχνά στον ΣΔτ1, υποστρέφει την διαβητική καρδιακή αυτόνομη ανισορροπία και έχει μια θετική επίδραση τόσο στις ΗΚΓραφικές παραμέτρους όσο και στις λοιπές αιμοδυναμικές. Όλες αυτές οι βελτιώσεις φαίνεται να οφείλονται στις πλειοτροπικές δράσεις που έχει η άσκηση, αφού στην μελέτη μας δεν φάνηκε να οδήγησε σε μείωση τόσο της γλυκόζης στο αίμα όσο και της αρτηριακής πίεσης και του σωματικού βάρους. Επομένως, η άσκηση αποτελεί μια πρώτης γραμμής θεραπευτική επιλογή για την ελάττωση/πρόληψη των καρδιαγγειακών συμβαμάτων και επιπλοκών στον ΣΔτ1.

No abstract

No abstract