Thesis (M.S.)--University of Alabama at Birmingham, 2007. / Additional advisors: Dale S. Feldman, Mary J. MacDougall, Laura Timares. Description based on contents viewed Feb. 4, 2008; title from title screen. Includes bibliographical references (p. 39-40).

Thesis (Ph. D.)--West Virginia University, 2008. / Title from document title page. Document formatted into pages; contains xiv, 195 p. : ill. (some col.). Includes abstract. Includes bibliographical references.

Metabolic syndrome (MetS) is an association between obesity, dyslipidemia, hyperglycemia, hypertension, and insulin resistance. A relationship between MetS and vascular dementia was hypothesized. The purpose of this work is to investigate brain microanatomy alterations in obese Zucker rats (OZRs), as a model of MetS, compared to their counterparts lean Zucker rats (LZRs). 12-, 16-, and 20-weeks-old male OZRs and LZRs were studied. General physiological parameters and blood values were measured. Immunochemical and immunohistochemical techniques were applied to analyze the brain alterations. The morphology of nerve cells and axons, astrocytes and microglia were investigated. The blood–brain barrier (BBB) changes occurring in OZRs were assessed as well using aquaporin-4 (AQP4) and glucose transporter protein-1 (GLUT1) as markers. Body weight gain, hypertension, hyperglycemia, and hyperlipidemia were found in OZRs compared to LZRs. In the frontal cortex and hippocampus, a decrease of neurons was noticeable in the older obese rats in comparison to their age-matched lean counterparts. In OZRs, a reduction of neurofilament immunoreaction and gliosis was observed. The BBB of older OZRs revealed an increased expression of AQP4 likely related to the development of edema. A down-regulation of GLUT1 was found in OZRs of 12 weeks of age, whereas it increased in older OZRs. The behavioral analysis revealed cognitive alterations in 20-week-old OZRs. Based on these results, the OZRs may be useful for understanding the mechanisms through which obesity and related metabolic alterations induce neurodegeneration.

Metabolic syndrome (MetS) is a predictor of cardiovascular diseases, commonly associated with oxidative stress and inflammation. However, the pathogenic mechanisms are not yet fully elucidated. The aim of the study is to evaluate the oxidative status and inflammation in the heart of obese Zucker rats (OZRs) and lean Zucker rats (LZRs) at different ages. Morphological and morphometric analyses were performed in the heart. To study the oxidative status, the malondialdehyde (MDA), 4-hydroxynonenal (4-HNE), protein oxidation, and antioxidant enzymes were measured in plasma and heart. To elucidate the inflammatory markers involved, immunohistochemistry and Western blot were performed for cellular adhesion molecules and proinflammatory cytokines. OZRs were characterized by hypertension, hyperlipidemia, hyperglycemia, and insulin resistance. The obesity increased MDA and decreased the activities of superoxide dismutase (SOD) in plasma as well as in the heart, associated with cardiomyocytes hypertrophy. OxyBlot in plasma and in heart showed an increase of oxidativestate proteins in OZRs. Vascular cell adhesion molecule-1, interleukin-6, and tumor necrosis factor-α expressions in OZRs were higher than those of LZRs. However, these processes did not induce apoptosis or necrosis of cardiomyocytes. Thus, MetS induces the lipid peroxidation and decreased antioxidant defense that leads to heart tissue changes and coronary inflammation

Introdução: A obesidade bem como um aumento da ativação do sistema renina angiotensina cardíaco estão profundamente envolvidos com o desenvolvimento de doenças cardiovasculares. Por outro lado, o treinamento físico aeróbio, previne o desenvolvimento da obesidade e reduz o sistema renina angiotensina cardíaco em algumas patologias. Dessa forma, nosso objetivo foi de investigar se a obesidade e sua associação com o treinamento físico aeróbio alteram os componentes do sistema renina angiotensina sistêmico e cardíaco em ratos Zucker obesos. Métodos: Os ratos Zucker foram divididos da seguinte forma: grupo magro (GM), grupo obeso (GO), grupo magro treinado (GMTR) e grupo obeso treinado (GOTR). O Protocolo de treinamento aeróbio de natação foi realizado por um período de 10 semanas com 5 sessões semanais de 60 minutos de duração. A freqüência cardíaca, pressão arterial sistólica, hipertrofia e função cardíaca, bem como os alguns dos componentes do sistema renina angiotensina sistêmico e cardíaco foram avaliadas após o período de treinamento físico. Mensuramos também no final do protocolo de treinamento a glicose, triglicérides, colesterol total, bem como suas frações: lipoproteína de baixa densidade e lipoproteína de alta densidade. Resultados: Ambos os grupos obesos apresentaram um aumento significativo do peso corporal em relação aos grupos magros, entretanto, o grupo obeso treinado apresentou um ganho do peso corporal reduzido (-59%) comparado com o grupo obeso sedentário. Essas modificações foram acompanhadas por uma queda de (-12%) na frequência cardíaca de repouso, (-57%) dos triglicérides, (-61%) da lipoproteina de baixa densidade e aumentou a lipoproteina de alta densidade em (+42%) no grupo obeso quando comparado com o grupo obeso sedentário. Além do mais, nossos resultados demonstraram que o treinamento aeróbio reduziu o aumento da massa cardíaca (-13%), da atividade (-27%) e expressão (-63%) da enzima conversora de angiotensina, angiotensina II (-44%), e do receptor de angiotensina II do tipo 2 (-35%) no coração e melhorou a disfunção diastólica na obesidade. Ainda, o treinamento físico aeróbio independente da obesidade aumentou a enzima conversora de angiotensina do tipo 2 cardíaca em ambos os grupos magros. Conclusão: Nossos dados demonstraram que o treinamento físico aeróbio reverteu os prejuízos metabólicos e cardíacos causados pela obesidade / Introduction: Obesity and cardiac renin angiotensin system hyperactivity are profoundly involved in cardiovascular diseases. On the other hand, aerobic exercise training can prevent obesity and reduce cardiac renin angiotensin system components in some models of cardiac pathology. Therefore, our hypotheses was to investigate if obesity and its association with aerobic exercise training alters the systemic and cardiac renin angiotensin system components in an obese Zucker rat strain. Methods: The rats were divided in the follow groups: Lean group (LG); lean group plus aerobic exercise training (LGTR); obese group (OG) and obese group plus aerobic exercise training (OGTR). Aerobic exercise training protocol consisted of 10 weeks swimming sessions of 60 min, 5 days/week. At the end of the protocol training we evaluated heart rate, systolic blood pressure, cardiac hypertrophy and function, local and system component of renin angiotensin system. We also measured systemic glucose, triglycerides and total cholesterol such as their fractions: low density lipoprotein and high density lipoprotein. Results: Both obese groups showed a significant augment in body weight when compared with lean groups, however, the obese trained group had less weight gain (-59%) than obese untrained group. These alterations were accompanied by (-12%) less resting heart rate, (-57%) triglycerides, (-61%) low density lipoprotein and augmented (+42%) high density lipoprotein in the obese group when compared with untrained obese group. Moreover, our results showed that exercise training reduced the increased cardiac mass (-13%), cardiac angiotensin converting enzyme activity (-27%) and expression (-63%), angiotensin II (-44%), and type 2 angiotensin II receptor (-35%), and improve the loss of diastolic function caused by obesity. Furthermore, exercise augmented cardiac ACE2 in both training groups. Conclusion: Our results showed that the aerobic exercise training improved the metabolic and cardiac alterations caused by obesity

Introdução: A obesidade bem como um aumento da ativação do sistema renina angiotensina cardíaco estão profundamente envolvidos com o desenvolvimento de doenças cardiovasculares. Por outro lado, o treinamento físico aeróbio, previne o desenvolvimento da obesidade e reduz o sistema renina angiotensina cardíaco em algumas patologias. Dessa forma, nosso objetivo foi de investigar se a obesidade e sua associação com o treinamento físico aeróbio alteram os componentes do sistema renina angiotensina sistêmico e cardíaco em ratos Zucker obesos. Métodos: Os ratos Zucker foram divididos da seguinte forma: grupo magro (GM), grupo obeso (GO), grupo magro treinado (GMTR) e grupo obeso treinado (GOTR). O Protocolo de treinamento aeróbio de natação foi realizado por um período de 10 semanas com 5 sessões semanais de 60 minutos de duração. A freqüência cardíaca, pressão arterial sistólica, hipertrofia e função cardíaca, bem como os alguns dos componentes do sistema renina angiotensina sistêmico e cardíaco foram avaliadas após o período de treinamento físico. Mensuramos também no final do protocolo de treinamento a glicose, triglicérides, colesterol total, bem como suas frações: lipoproteína de baixa densidade e lipoproteína de alta densidade. Resultados: Ambos os grupos obesos apresentaram um aumento significativo do peso corporal em relação aos grupos magros, entretanto, o grupo obeso treinado apresentou um ganho do peso corporal reduzido (-59%) comparado com o grupo obeso sedentário. Essas modificações foram acompanhadas por uma queda de (-12%) na frequência cardíaca de repouso, (-57%) dos triglicérides, (-61%) da lipoproteina de baixa densidade e aumentou a lipoproteina de alta densidade em (+42%) no grupo obeso quando comparado com o grupo obeso sedentário. Além do mais, nossos resultados demonstraram que o treinamento aeróbio reduziu o aumento da massa cardíaca (-13%), da atividade (-27%) e expressão (-63%) da enzima conversora de angiotensina, angiotensina II (-44%), e do receptor de angiotensina II do tipo 2 (-35%) no coração e melhorou a disfunção diastólica na obesidade. Ainda, o treinamento físico aeróbio independente da obesidade aumentou a enzima conversora de angiotensina do tipo 2 cardíaca em ambos os grupos magros. Conclusão: Nossos dados demonstraram que o treinamento físico aeróbio reverteu os prejuízos metabólicos e cardíacos causados pela obesidade / Introduction: Obesity and cardiac renin angiotensin system hyperactivity are profoundly involved in cardiovascular diseases. On the other hand, aerobic exercise training can prevent obesity and reduce cardiac renin angiotensin system components in some models of cardiac pathology. Therefore, our hypotheses was to investigate if obesity and its association with aerobic exercise training alters the systemic and cardiac renin angiotensin system components in an obese Zucker rat strain. Methods: The rats were divided in the follow groups: Lean group (LG); lean group plus aerobic exercise training (LGTR); obese group (OG) and obese group plus aerobic exercise training (OGTR). Aerobic exercise training protocol consisted of 10 weeks swimming sessions of 60 min, 5 days/week. At the end of the protocol training we evaluated heart rate, systolic blood pressure, cardiac hypertrophy and function, local and system component of renin angiotensin system. We also measured systemic glucose, triglycerides and total cholesterol such as their fractions: low density lipoprotein and high density lipoprotein. Results: Both obese groups showed a significant augment in body weight when compared with lean groups, however, the obese trained group had less weight gain (-59%) than obese untrained group. These alterations were accompanied by (-12%) less resting heart rate, (-57%) triglycerides, (-61%) low density lipoprotein and augmented (+42%) high density lipoprotein in the obese group when compared with untrained obese group. Moreover, our results showed that exercise training reduced the increased cardiac mass (-13%), cardiac angiotensin converting enzyme activity (-27%) and expression (-63%), angiotensin II (-44%), and type 2 angiotensin II receptor (-35%), and improve the loss of diastolic function caused by obesity. Furthermore, exercise augmented cardiac ACE2 in both training groups. Conclusion: Our results showed that the aerobic exercise training improved the metabolic and cardiac alterations caused by obesity