In systemic sclerosis (SSc), interstitial lung disease (ILD) and engagement of the vascular system lead to increased morbidity and mortality. The aim of this thesis was to elucidate, in a consecutively included cohort of SSc (limited and diffuse) patients (n = 33), the T cell cytokine profile driving the disease in ILD and to explore the role of matrix metalloproteinase 9 (MMP-9) and its inhibitor: tissue inhibitor of metalloproteinase 1 (TIMP-1) in the extracellular matrix (ECM) degrading process leading to fibrous scarring and honey combing. Moreover, to characterize the role of nitric oxide (NO) in vascular engagement. Peripheral arterial changes cause Raynaud’s phenomenon and digital ulcers. Nitric oxide (NO) a main inducer of vasodilation is produced by endothelial nitric oxide synthase (eNOS) in response to changes in blood flow or by inflammatory cytokine inducible (i) NOS. In the vascular smooth muscle cell (VSMC) NO activates guanylate cyclase to produce cGMP, causing relaxation. We showed elevated plasma nitrate, a degradation product of NO, and increased urinary excretion of nitrate and cGMP. Plasma nitrate correlated with elevated levels of endothelial adhesion molecules: endothelial (E) selectin and vascular adhesion molecule 1, indicating that the activated endothelium is the site of NO synthesis by iNOS. Endothelial staining for E-selectin and the finding of iNOS and eNOS in SSc skin biopsies supported this notion. In SSc increased vascular stiffness may limit the NO vasodilatory effects. We found normal endothelium-dependent (i.e. flow mediated (FMD%)) and endothelium-independent (i.e. nitroglycerin-induced (NTG%)) vasodilation in the brachial artery. Radial arterial wall stiffness measured as maximum increase in pulse pressure (dP/dtmax) was increased. FMD% and especially NTG% correlated negatively and dP/dtmax positively to measures of endothelial inflammation: plasma- nitrate and adhesion molecule levels. Thus inflammatory vascular wall changes may interfere with dilation as may the presence of nitrate tolerance. We found elevated alveolar MMP-9 in both its pro- and active form in ILD. The levels correlated to decline in lung capacity, pointing at a causal relation. We suggest that neutrophils secrete MMP-9, which may degrade collagen IV, (the main constituent of basal membranes), collagen V, gelatins, proteoglycans and elastin. MMP-9 activity is partly regulated by the binding of pro- and active form to TIMP-1. Alveolar TIMP-1, which even stimulates fibroblast ECM synthesis, was increased independent of ILD. The inflammatory process in ILD is orchestrated by activated T helper (h) lymphocytes. We found a mixed Th1/Th2 reaction in SSc alveolar T cells expressing messenger for interferon gamma (Th1), IL-6 and IL-10 (both Th2). No particular cytokine mRNA profile distinguished alveolar T cells in ILD. Neutrophils invaded the bronchial epithelium, which seemed otherwise inert as levels of inflammatory cytokine sensitive transcription factors and their nuclear translocation tended to be low. The neutrophil recruitment pathway is uncertain as chemoattractants and endothelial adhesion molecules were normally expressed. In conclusion, MMP-9 probably causes degradation of lung tissue in ILD and may represent a future therapeutic target. Alveolar T cells show a mixed Th1/Th2 cytokine profile independent of ILD. Neutrophils invade the bronchial epithelium. Activated endothelium produces increased amounts of NO and adhesion molecules and the level of activation influences brachial arterial FMD% and NTG% and radial arterial compliance. Nitrate tolerance may be present.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:18:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010.pdf: 2854762 bytes, checksum: b0421ce836a4726be750d7bf5a373fb9 (MD5) Previous issue date: 2008-08-18 / Universidade Federal de Sao Carlos / The ageing process is known to affect different tissues and systems. It is well-established that age-associated changes in cardiovascular structure and function are related to the risk of cardiovascular diseases. Because of the vast amount of cardiovascular modifications observed with ageing, the present study focused on three important topics: heart rate variability (HRV), blood pressure variability (BPV) and endothelial dysfunction. Furthermore, we also investigated the effects of physical activity (endurance and strength) on the autonomic control of heart rate (HR), which might be used as non-pharmacological therapy. Thirty five young subject between 18 and 30 years old (14 sedentary men, 5 sedentary women and 16 active men) and thirty eight middleaged/older subjects between 55 and 70 years old (16 sedentary men, 14 sedentary women and 8 active men) were studied. In addition, the subjects are distributed among 3 different studies. In the first one, the effects of the ageing process and active life-style on the autonomic control of HR were investigated in young and middleaged/older subjects. Electrocardiogram was recorded during 15 minutes of rest and 4 minutes of controlled breathing (5 to 6 cycles/min) in the supine position. HR and RR intervals were analyzed by time and frequency domain methods. The active groups presented lower HR and higher HRV (time domain) than the sedentary groups, whereas both middle-aged/older groups showed lower HRV (frequency domain). Additionally, interaction between ageing and life-style effects was observed for respiratory sinus arrhythmia (ASR) indexes (calculated during the controlled breathing test). The sedentary middle-aged/older group presented lower ASR magnitude than the other groups studied. The results suggest that ageing reduces HRV, however, regular physical activity improves vagal modulation on the heart and, consequently, attenuates the effects of ageing on the autonomic control of HR. In the second study, we aimed to investigate if strength training is able to improve cardiac autonomic control in healthy middle-aged/older men. HRV was evaluated before and after 12 weeks of isokinetic eccentric strength training (2days/week, 2-4 sets of 8-12 repetitions at 75-80% peak torque), involving knee flexion and extension. Strength training decreased the systolic blood pressure and increased the torque. However, an autonomic imbalance towards sympathetic modulation predominance was induced by an unknown mechanism. In the third study, we evaluated the effect of ageing on the BPV and endothelial function. We also sought for correlations between increased BPV and impaired endothelium dependent-dilation (EDD) in the middle-aged/older group. Intra-brachial artery BPV and conduit vessel EDD (brachial artery flow-mediated dilation, FMD) were determined in healthy young and middle-aged/older subjects. Moreover, endothelial function of resistance vessels was evaluated by venous occlusion plethysmoghaphy in the middle-aged/older group. The young group presented lower systemic oxidative stress, lower systolic BPV and higher FMD compared with the middle-aged/older group. After split this group according to the BPV, lower FMD was observed in the middleaged/older group with higher BPV. In addition, FMD was inversely correlated to BPV. The lower BPV group showed a great reduction (55%) in the forearm blood flow responses when NG-monometyl-L-arginine (nitric oxide inhibitor) was co-infused with acetylcholine (vs 14% in the higher BPV group). The results suggest that ageing process increases BPV and reduces endothelial function. Additionally, middle-aged/older subjects with higher BPV also have impaired EDD compared with their peers with lower BPV. General Conclusions: the results from the studies described above suggest that ageing process causes decrease of HRV, increase of BPV and decrease of endothelial function. Moreover, aerobic exercise has a cardioprotector effect, since it was able to attenuate the ageing effects on the cardiac vagal modulation. This same benefit, however, was not observed after 12 weeks of eccentric strength training. On the other hand, the strength training program performed by healthy older subjects modified the sympato-vagal balance toward the sympathetic modulation. Finally, systolic BPV oscillations seem to have a narrow relationship with vasodilation mediated by nitric oxide. Then, more studies are needed to clarify the cause-effect relation between those important variables. / O envelhecimento é um processo complexo que causa alterações em vários sistemas do organismo. Em relação ao sistema cardiovascular, modificações na sua estrutura e função estão diretamente relacionadas com o risco aumentado de desenvolvimento de doenças cardiovasculares em idosos. Dentre as diversas alterações cardiovasculares observadas com o envelhecimento, apenas as relacionadas à variabilidade da freqüência cardíaca (VFC), variabilidade da pressão arterial (VPA) e disfunção endotelial foram abordadas no presente estudo. Além disso, foram também investigados os efeitos de dois tipos distintos de exercício físico, ou seja, de resistência aeróbia e de força muscular, sobre o controle autonômico da freqüência cardíaca (FC) de sujeitos saudáveis, como uma forma alternativa de terapia não-farmacológica. Participaram do presente estudo: 35 sujeitos jovens na faixa etária de 18 a 30 anos (14 homens sedentários, 5 mulheres sedentárias e 16 homens ativos) e 38 sujeitos meia-idade/idosos na faixa etária de 55 a 70 anos (16 homens sedentários, 14 mulheres sedentárias e 8 idosos ativos), os quais estão distribuídos em 3 estudos distintos. No primeiro estudo, os efeitos do envelhecimento e do estilo de vida sobre o controle autonômico da FC foram investigados em jovens e meiaidade/idosos com padrão de vida sedentário ou ativo. O sinal eletrocardiográfico foi obtido durante 15 minutos de repouso e 4 minutos de respiração controlada (5-6 ciclos/min), ambos na posição supina. A FC e os intervalos RR foram analisados no domínio do tempo e da freqüência. Adicionalmente, os índices da arritmia sinusal respiratória (ASR) também foram calculados. Os grupos ativos apresentaram menor FC e maior VFC (domínio do tempo) em relação aos grupos sedentários, enquanto que ambos os grupos idosos apresentaram menor VFC (domínio da freqüência). Além disso, foi observado interação entre idade e estilo de vida, já que a magnitude da ASR foi menor no grupo meia-idade/idoso sedentário comparativamente aos demais grupos. Os resultados indicam que a VFC reduz com o aumento da idade. Entretanto, a atividade física regular produz efeitos positivos sobre a modulação vagal cardíaca e, conseqüentemente, atenua os efeitos do envelhecimento sobre o controle autonômico da FC. No segundo estudo, foi avaliado se o treinamento de força excêntrica é capaz de modificar o controle autonômico da FC de idosos saudáveis. A VFC foi avaliada, durante o repouso supino e sentado, após 12 semanas de treinamento de força isocinética excêntrica (extensão e flexão do joelho, 2 dias/semana, 2-4 séries de 8-12 repetições, 75-80% do pico de torque). O treinamento de força foi capaz de aumentar o torque muscular e reduzir a pressão arterial (PA) sistólica de idosos saudáveis. Entretanto, o mesmo causou um desbalanço simpato-vagal, em direção a predominância simpática, o qual foi produzido por mecanismos desconhecidos. No terceiro estudo, foi avaliado se a VPA está aumentada com o avançar da idade e, ainda, se a mesma tem alguma relação com reduções na vasodilatação endotélio-dependente (VED) em sujeitos meiaidade/idosos saudáveis. A VPA intra-arterial e a VED (dilatação mediada por fluxo, DMF) da artéria braquial (i.e., vaso de condutância) foram avaliadas em sujeitos jovens e meia-idade/idosos de ambos os sexos. Adicionalmente, o grupo meia-idade/idoso também foi submetido à pletismografia de oclusão venosa para avaliar a função endotelial dos vasos de resistência. Os jovens apresentaram menor estresse oxidativo sistêmico, menor VPA sistólica e maior DMF, comparativamente ao grupo meia-idade/idoso. Quando esse grupo foi dividido de acordo com a VPA, observou-se DMF reduzida no grupo com alta VPA. Adicionalmente, a DMF mostrou correlação inversa com a VPA. Em relação aos vasos de resistência, o grupo com baixa VPA mostrou redução de 55% na resposta do fluxo sangüíneo quando NG-monometil-L-arginina (inibidor da produção de óxido nítrico) foi co-infudido com acetilcolina (vs 14% no grupo com alta VPA). Os resultados indicam que o envelhecimento causa redução da função endotelial e aumento da VPA. Além disso, sujeitos meia-idade/idosos com alta VPA apresentam DMF reduzida quando comparados aos seus pares com baixa VPA. Conclusão geral: os resultados obtidos nos três estudos sugerem que o envelhecimento causa redução na VFC, aumento da VPA e redução da função endotelial. Além disso, a atividade física aeróbia possui um efeito cardioprotetor, já que essa foi capaz de atenuar os efeitos do envelhecimento sobre a modulação vagal cardíaca. Entretanto, esses efeitos benéficos não foram observados com o treinamento de força excêntrica, pois 12 semanas de treinamento alteraram o balanço simpato-vagal em direção a modulação simpática. Por fim, o aumento nas oscilações da PA sistólica mostrou uma estreita relação com a vasodilatação mediada pelo óxido nítrico, a qual necessita de maiores investigações no sentido de determinar a relação de causa e efeito entre essas duas importantes variáveis.