Mechanical, biochemical, and morphological changes in the heart from chronic food-restricted rats

Authors: Okoshi M.P.; Okoshi K.; Pai V.D.; Pai-Silva M.D.; Matsubara L.S.; Cicogna A.C.

Source: Canadian Journal of Physiology and Pharmacology, Volume 79, Number 9, September 2001 , pp. 754-760(7)

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Abstract:

Food restriction (FR) has been shown to induce important morphological changes in rat myocardium. However, its influence on myocardial performance is not completely defined. We examined the effects of chronic FR on cardiac muscle function and morphology. Sixty-day-old Wistar–Kyoto rats were fed a control (C) or a restricted diet (daily intake reduced to 50% of the amount of food consumed by the control group) for 90 days. Myocardial performance was studied in isolated left ventricular (LV) papillary muscle. Fragments of the LV free wall were analysed by light microscopy, and the ultrastructure of the myocardium was examined in t...he LV papillary muscle. The myocardial collagen concentration was also evaluated. FR decreased body weight (BW) and LV weight (LVW); the LVW/BW ratio was higher in the restricted group (C, 1.86 ± 0.17 mg/g; FR, 2.19 ± 0.31 mg/g; p < 0.01). In the FR animals, the cardiac fibers were polymorphic, some of them were of small diameter and others presented lateral infoldings; the ultrastructural alterations were focal and included reduction of sarcoplasmic content, absence and (or) disorganization of myofilaments and Z line, numerous electron dense and polymorphic mitochondria, and deep infoldings of the plasma membrane. The hydroxyproline concentration was higher in the FR animals (p < 0.01). FR prolonged the contraction and relaxation time of the papillary muscle and did not change its ability to contract and shorten. In conclusion, although a 90-day period of FR caused striking myocardial ultrastructural alterations and increased the collagen concentration, it only minimally affected the mechanical function.Key words: diet, papillary muscle, undernutrition, myocardium, ultrastructure.

Des travaux ont montré que le rationnement alimentaire (RA) induit d'importantes variations morphologiques dans le myocarde du rat. Toutefois, son influence sur les performances myocardiques n'est pas totalement définie. Nous avons examiné les effets d'une RA chronique sur la morphologie et la fonction du muscle cardiaque. Des rats Wistar Kyoto, âgés de soixante jours, ont été soumis à un régime témoin (T) ou à un régime alimentaire restreint (apport quotidien réduit à 50 % de celui du groupe témoin) pendant 90 jours. Les performances myocardiques ont été examinées dans le muscle papillaire ventriculaire gauche (VG) isolé. Des fragment de la paroi libre VG ont été analysés au microscope optique, et l'ultrastructure du myocarde a été examinée dans le muscle papillaire VG. La concentration de collagène myocardique a aussi été évaluée. La RA a diminué le poids corporel (PC) et le poids VG (PGV); le rapport PGV/PC a été plus élevé chez le groupe rationné (T : 1,86 ± 0,17 mg/g, RA : 2,19 ± 0,31 mg/g, p < 0,01). Chez les animaux RA, les fibres cardiaques étaient polymorphes, certaines avaient de petits diamètres et d'autres présentaient des replis latéraux; les modifications ultrastructurales étaient focales, incluant une réduction de la teneur sarcoplasmique, une altération des myofilaments et de la strie Z et/ou leur absence, de nombreuses mitochondries polymorphes et opaques aux électrons, et des replis profonds de la membrane cellulaire. La concentration d'hydroxyproline a été plus élevée chez les animaux rationnés (p < 0,01). La RA a prolongé le temps de contraction et de relaxation et n'a pas modifié la faculté du muscle papillaire de se contracter et de se raccourcir. En conclusion, une RA de 90 jours provoque d'énormes modifications ultrastructurales myocardiques et augmente la concentration de collagène; toutefois, elle modifie peu la fonction mécanique. Mots clés : régime, muscle papillaire, dénutrition, myocarde, ultrastructure.[Traduit par la Rédaction]

Keywords: diet; papillary muscle; undernutrition; myocardium; ultrastructure; régime; muscle papillaire; dénutrition; myocarde; ultrastructure

Language: English

Document Type: Research article

Publication date: 2001-09-01

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