Effects of experimental Trypanosoma cruzi infection on the cardiac and pancreatic morphology and function in Wistar rats

Abstract

Trypanosoma cruzi, an intracellular protozoan parasite, is the causative agent of Chagas’ disease, which impair several organs, mainly the heart. In this disease, changes in cardiomyocytes biomechanics and glucose metabolism at rest and during exercise have been rarely reported. Thus, the present study investigated the effects of experimental T. cruzi infection on the cardiac and pancreatic morphophysiology in rats Wistar. The relationship between pancreatic function and exercise tolerance in these animals it was additionally analyzed. Twenty-eight male Wistar rats were divided into an uninfected (n=14) and an infected group (n=14). After nine weeks of inoculation with trypomastigote forms of T. cruzi, animals were subjected to an incremental running protocol to evaluate the physical performance. Then, hearts and pancreases were removed for histopathological, stereological and biochemical analysis. Cardiomyocytes were isolated by enzymatic dispersion for analysis of biomechanical properties. The results showed that T. cruzi infection induced morphological changes in the heart and pancreas, which were evidenced by diffuse inflammatory foci, atrophy and cell death, necrosis and tissue fibrosis. Infected animals presented increased oxidation of lipids and proteins in the heart and pancreas, respectively. These animals showed changes in glucose kinetics at rest and during exercise, reduced exercise tolerance and biomechanical dysfunction in both components of contraction and relaxation of cardiomyocytes. There was no change in the number of β cells in the pancreatic islets or modification in the proportion of minerals in the cardiac tissue from infected animals. Thus, the results indicated that T. cruzi infection is able to induce pathological changes in the cardiac and pancreatic structure and function, conducing to dysfunctions in cardiomyocytes biomechanics and glucose metabolism, events potentially related to the reduced exercise tolerance in rats.

O Trypanosoma cruzi, um protozoário parasita intracelular, é o agente causador da doença de Chagas, que acomete vários órgãos, principalmente o coração. Nessa doença, modificações na biomecânica de cardiomiócitos e no metabolismo glicêmico de repouso e durante o exercício físico têm sido raramente relatadas. Assim, o presente estudo investigou os efeitos da infecção experimental com T. cruzi sobre a morfofisiologia cardíaca e pancreática em ratos Wistar. A relação entre função pancreática e a tolerância ao exercício nesses animais foi adicionalmente analisada. Vinte e oito ratos Wistar machos foram divididos em um grupo não infectado (n=14) e um grupo infectado (n=14). Após nove semanas da inoculação com formas tripomastigotas de T. cruzi, os animais foram submetidos a um protocolo incremental de corrida para avaliação do desempenho físico. Em seguida, os corações e pâncreas foram removidos para a análise histopatológica, estereológica e bioquímica. Cardiomiócitos foram isolados por dispersão enzimática para análise das propriedades biomecânicas. Os resultados demonstraram que a infecção com T. cruzi induziu alterações morfológicas no coração e pâncreas, manifestando-se como focos inflamatórios difusos, atrofia e morte celular, necrose e fibrose tecidual. Os animais infectados apresentaram aumento da oxidação de lipídeos e proteínas no coração e pâncreas, respectivamente. Esses animais demonstraram alteração na cinética de glicose em repouso e durante o exercício, redução da tolerância ao exercício e disfunção biomecânica em ambos os componentes de contração e relaxamento dos cardiomiócitos. Não houve alteração do número de células β nas ilhotas pancreáticas ou modificação na proporção de minerais no tecido cardíaco dos animais infectados. Assim, os resultados indicaram que a infecção com T. cruzi é capaz de induzir modificações patológicas na estrutura e função cardíaca e pancreática conduzindo a disfunções na biomecânica de cardiomiócitos e no metabolismo glicêmico, eventos potencialmente relacionados à reduzida tolerância ao exercício físico em ratos.