Heart failure is a devastating disease which despite significant advances in therapy over the past two decades still results in a poor prognosis. Metabolic dysregulation is associated with heart failure; however, it remains unclear whether isoproterenol exerts deleterious effects through altered metabolic regulation. Whether metformin, a metabolic modulator, prevents isoproterenol-induced heart failure is unknown. The aim of this study was to determine whether metformin prevents functional and metabolic changes seen in the isoproterenol model of heart failure. Male Sprague-Dawley rats were administered isoproterenol and metformin for seven months. Thereafter, cardiac dimensions, metabolic gene expression and myocardial structural changes were assessed. Chronic administration of isoproterenol induced left ventricular dilatation and pump dysfunction and mitochondrial structural derangement. No changes were seen in metabolic gene expression. However, co-administration of metformin prevented isoproterenol-induced heart failure and retained mitochondrial structural arrangement. Therefore, cardiac dilatation and pump dysfunction induced by chronic administration of isoproterenol can be prevented by co-administering metformin.

Diversas evidências comprovam que a obesidade está associada a alterações estruturais e funcionais do coração em modelos humanos e animais. Outros estudos recentes também demonstram que a obesidade humana está associada com alterações na função e na estrutura vascular, especialmente em grandes e médias artérias. Estudos epidemiológicos têm confirmado que a obesidade é um fator de risco significativo para o aparecimento de proteinúria e de doença renal terminal em uma população normal. Com o objetivo de determinar as alterações morfológicas relacionadas ao remodelamento cardíaco, vascular e renal em um modelo experimental de obesidade induzida pelo glutamato monossódico (MSG) e os efeitos da metformina sobre estes achados, foram estudados 25 ratos divididos em cinco grupos: controle com 16 e 22 semanas (CON-16 e CON-22); obeso com 16 e 22 semanas (MSG-16 e MSG-22) e obeso + metformina (MET-22) 300mg/Kg/dia por via oral. A caracterização da resistência à insulina foi feita através da medida da insulina plasmática e cálculo do índice de HOMA-IR. As análises morfológicas e quantificação do colágeno miocárdico foram feitos pelo sistema de imagem Image Pro Plus analysis. A pressão arterial sistólica foi levemente maior no grupo MSG-22, adquirindo significância estatística quando comparada com o grupo MSG-16 (1222 vs 1082 mmHg, p<0,05). Por outro lado, o grupo MET-22 mostrou níveis mais baixos de pressão arterial (1181 mmHg), sem alcançar diferença significativa. No grupo de animais obesos, foi observado aumento na relação média-lumen com 16 semanas (39,93,7 vs 30,22,0 %, p<0,05) e com 22 semanas (39,81,3 vs 29,51,2%, p<0,05), que foi reduzida com o uso da metformina (31,50,9%). O depósito de colágeno na área perivascular no ventrículo esquerdo foi significativamente maior no grupo MSG-22 (1,390,06 vs 0,830,06 % no CON-22, p<0,01), sendo atenuado pela metformina (1,020,04%). No rim, a área seccional transversa das arteríolas intrarrenais foi semelhante entre os grupos (18,52,2 no CON-16; 19,93,7 no MSG-16; 18,93,1 no CON-22; 21,81,5 no MSG-22; 20,21,4 no MET-22). Foi observado aumento da área glomerular no grupo MSG-22 (141,34,5 vs 129,50,5 m2), mas sem significância estatística. Em conclusão, nos ratos com obesidade induzida pelo MSG, com resistência à insulina, as alterações cardíacas foram mais proeminentes do que as alterações renais. No coração foram observados sinais de remodelamento vascular hipertrófico nas pequenas artérias intramiocárdicas e evidências de fibrose miocárdica mais proeminente na área perivascular, alterações que foram, pelo menos parcialmente, atenuadas com o uso de metformina durante seis semanas, mostrando que esta droga pode ser benéfica na prevenção de complicações cardíacas, vasculares e renais associadas com a obesidade. / Many evidences show that obesity is associated to structural and functional changes in the heart of human and animal models. Recent studies also show that human obesity is associated with vascular structural and functional modifications, specially at large and medium-sized arteries. Epidemiological studies have confirmed that obesity is a significant risk factor for the development of proteinuria and end-stage renal disease in a normal population. With the objective to determinate morphological changes related to cardiac, vascular and renal remodeling in an experimental model of monosodium glutamate (MSG)-induced obesity and the effect of metformin at this finding. Twenty five rats were studied and divided into five groups: control with 16 e 22 weeks (CON-16 and CON-22); obese with 16 and 22 weeks (MSG-16 e MSG-22), and obese + metformin (MET-22) 300mg/Kg/day per oral. The characterization of insulin resistance was done through measurement of plasma insulin and calculation of HOMA-IR index. The morphological analysis and the quantification of myocardial collagen were carried out by Image Pro Plus analysis system. The systolic blood pressure was slightly higher in MSG-22 group, reaching statistical significance when compared to MSG-16 group (1222 vs 1082 mmHg, p<0.05). On the other hand, the MET-22 group demonstrated lower blood pressure levels (1181 mmHg), without reaching statistical difference. The obese animals presented increase in media-to-lumen ratio with 16 weeks (39.93.7 vs 30.22.0 %, p<0.05) and with 22 weeks (39.81.3 vs 29.51.2%, p<0.05), which was reduced with use of metformin (31.50.9%). The collagen deposition in perivascular area of left ventricle was significantly greater in MSG-22 group (1.390.06 vs 0.830.06 % in CON-22, p<0.01), and attenuated by metformin (1.020.04%). In the kidney, the media cross-sectional area of intrarenal arterioles was similar among the groups (18.52.2 in CON-16; 19.93.7 in MSG-16; 18.93.1 in CON-22; 21.81.5 in MSG-22; 20.21.4 in MET-22). An increase of glomerular area was observed in MSG-22 group (141.34.5 vs 129.50.5 m2), but without statistical significance. In conclusion, rats with MSG-induced obesity and insulin resistance presented more pronounced cardiac changes than renal alterations. In the heart, there were evidences of hypertrophic vascular remodeling were observed in intramyocardial small arteries and perivascular fibrosis. These findings were, at least partially, attenuated by metformin for six weeks, suggesting that this drug may be beneficial for prevention of cardiac, vascular and renal complications associated with obesity.

Diversas evidências comprovam que a obesidade está associada a alterações estruturais e funcionais do coração em modelos humanos e animais. Outros estudos recentes também demonstram que a obesidade humana está associada com alterações na função e na estrutura vascular, especialmente em grandes e médias artérias. Estudos epidemiológicos têm confirmado que a obesidade é um fator de risco significativo para o aparecimento de proteinúria e de doença renal terminal em uma população normal. Com o objetivo de determinar as alterações morfológicas relacionadas ao remodelamento cardíaco, vascular e renal em um modelo experimental de obesidade induzida pelo glutamato monossódico (MSG) e os efeitos da metformina sobre estes achados, foram estudados 25 ratos divididos em cinco grupos: controle com 16 e 22 semanas (CON-16 e CON-22); obeso com 16 e 22 semanas (MSG-16 e MSG-22) e obeso + metformina (MET-22) 300mg/Kg/dia por via oral. A caracterização da resistência à insulina foi feita através da medida da insulina plasmática e cálculo do índice de HOMA-IR. As análises morfológicas e quantificação do colágeno miocárdico foram feitos pelo sistema de imagem Image Pro Plus analysis. A pressão arterial sistólica foi levemente maior no grupo MSG-22, adquirindo significância estatística quando comparada com o grupo MSG-16 (1222 vs 1082 mmHg, p<0,05). Por outro lado, o grupo MET-22 mostrou níveis mais baixos de pressão arterial (1181 mmHg), sem alcançar diferença significativa. No grupo de animais obesos, foi observado aumento na relação média-lumen com 16 semanas (39,93,7 vs 30,22,0 %, p<0,05) e com 22 semanas (39,81,3 vs 29,51,2%, p<0,05), que foi reduzida com o uso da metformina (31,50,9%). O depósito de colágeno na área perivascular no ventrículo esquerdo foi significativamente maior no grupo MSG-22 (1,390,06 vs 0,830,06 % no CON-22, p<0,01), sendo atenuado pela metformina (1,020,04%). No rim, a área seccional transversa das arteríolas intrarrenais foi semelhante entre os grupos (18,52,2 no CON-16; 19,93,7 no MSG-16; 18,93,1 no CON-22; 21,81,5 no MSG-22; 20,21,4 no MET-22). Foi observado aumento da área glomerular no grupo MSG-22 (141,34,5 vs 129,50,5 m2), mas sem significância estatística. Em conclusão, nos ratos com obesidade induzida pelo MSG, com resistência à insulina, as alterações cardíacas foram mais proeminentes do que as alterações renais. No coração foram observados sinais de remodelamento vascular hipertrófico nas pequenas artérias intramiocárdicas e evidências de fibrose miocárdica mais proeminente na área perivascular, alterações que foram, pelo menos parcialmente, atenuadas com o uso de metformina durante seis semanas, mostrando que esta droga pode ser benéfica na prevenção de complicações cardíacas, vasculares e renais associadas com a obesidade. / Many evidences show that obesity is associated to structural and functional changes in the heart of human and animal models. Recent studies also show that human obesity is associated with vascular structural and functional modifications, specially at large and medium-sized arteries. Epidemiological studies have confirmed that obesity is a significant risk factor for the development of proteinuria and end-stage renal disease in a normal population. With the objective to determinate morphological changes related to cardiac, vascular and renal remodeling in an experimental model of monosodium glutamate (MSG)-induced obesity and the effect of metformin at this finding. Twenty five rats were studied and divided into five groups: control with 16 e 22 weeks (CON-16 and CON-22); obese with 16 and 22 weeks (MSG-16 e MSG-22), and obese + metformin (MET-22) 300mg/Kg/day per oral. The characterization of insulin resistance was done through measurement of plasma insulin and calculation of HOMA-IR index. The morphological analysis and the quantification of myocardial collagen were carried out by Image Pro Plus analysis system. The systolic blood pressure was slightly higher in MSG-22 group, reaching statistical significance when compared to MSG-16 group (1222 vs 1082 mmHg, p<0.05). On the other hand, the MET-22 group demonstrated lower blood pressure levels (1181 mmHg), without reaching statistical difference. The obese animals presented increase in media-to-lumen ratio with 16 weeks (39.93.7 vs 30.22.0 %, p<0.05) and with 22 weeks (39.81.3 vs 29.51.2%, p<0.05), which was reduced with use of metformin (31.50.9%). The collagen deposition in perivascular area of left ventricle was significantly greater in MSG-22 group (1.390.06 vs 0.830.06 % in CON-22, p<0.01), and attenuated by metformin (1.020.04%). In the kidney, the media cross-sectional area of intrarenal arterioles was similar among the groups (18.52.2 in CON-16; 19.93.7 in MSG-16; 18.93.1 in CON-22; 21.81.5 in MSG-22; 20.21.4 in MET-22). An increase of glomerular area was observed in MSG-22 group (141.34.5 vs 129.50.5 m2), but without statistical significance. In conclusion, rats with MSG-induced obesity and insulin resistance presented more pronounced cardiac changes than renal alterations. In the heart, there were evidences of hypertrophic vascular remodeling were observed in intramyocardial small arteries and perivascular fibrosis. These findings were, at least partially, attenuated by metformin for six weeks, suggesting that this drug may be beneficial for prevention of cardiac, vascular and renal complications associated with obesity.