Relationship between the actions of atrial natriuretic peptide (ANP), guanylin and uroguanylin on the isolated kidney

Guanylin and uroguanylin are peptides that bind to and activate guanylate cyclase C and control salt and water transport in many epithelia in vertebrates, mimicking the action of several heat-stable bacteria enterotoxins. In the kidney, both of them have well-documented natriuretic and kaliuretic effects. Since atrial natriuretic peptide (ANP) also has a natriuretic effect mediated by cGMP, experiments were designed in the isolated perfused rat kidney to identify possible synergisms between ANP, guanylin and uroguanylin. Inulin was added to the perfusate and glomerular filtration rate (GFR) was determined at 10-min intervals. Sodium was also determined. Electrolyte dynamics were measured by the clearance formula. Guanylin (0.5 µg/ml, N = 12) or uroguanylin (0.5 µg/ml, N = 9) was added to the system after 30 min of perfusion with ANP (0.1 ng/ml). The data were compared at 30-min intervals to a control (N = 12) perfused with modified Krebs-Hanseleit solution and to experiments using guanylin and uroguanylin at the same dose (0.5 µg/ml). After previous introduction of ANP in the system, guanylin promoted a reduction in fractional sodium transport (%TNa+, P<0.05) (from 78.46 ± 0.86 to 64.62 ± 1.92, 120 min). In contrast, ANP blocked uroguanylin-induced increase in urine flow (from 0.21 ± 0.01 to 0.15 ± 0.007 ml g-1 min-1, 120 min, P<0.05) and the reduction in fractional sodium transport (from 72.04 ± 0.86 to 85.19 ± 1.48, %TNa+, at 120 min of perfusion, P<0.05). Thus, the synergism between ANP + guanylin and the antagonism between ANP + uroguanylin indicate the existence of different subtypes of receptors mediating the renal actions of guanylins.

Nitrergic modulation of vasopressin, oxytocin and atrial natriuretic peptide secretion in response to sodium intake and hypertonic blood volume expansion

The central nervous system plays an important role in the control of renal sodium excretion. We present here a brief review of physiologic regulation of hydromineral balance and discuss recent results from our laboratory that focus on the participation of nitrergic, vasopressinergic, and oxytocinergic systems in the regulation of water and sodium excretion under different salt intake and hypertonic blood volume expansion (BVE) conditions. High sodium intake induced a significant increase in nitric oxide synthase (NOS) activity in the medial basal hypothalamus and neural lobe, while a low sodium diet decreased NOS activity in the neural lobe, suggesting that central NOS is involved in the control of sodium balance. An increase in plasma concentrations in vasopressin (AVP), oxytocin (OT), atrial natriuretic peptide (ANP), and nitrate after hypertonic BVE was also demonstrated. The central inhibition of NOS by L-NAME caused a decrease in plasma AVP and no change in plasma OT or ANP levels after BVE. These data indicate that the increase in AVP release after hypertonic BVE depends on nitric oxide production. In contrast, the pattern of OT secretion was similar to that of ANP secretion, supporting the view that OT is a neuromodulator of ANP secretion during hypertonic BVE. Thus, neurohypophyseal hormones and ANP are secreted under hypertonic BVE in order to correct the changes induced in blood volume and osmolality, and the secretion of AVP in this particular situation depends on NOS activity.

Imidazoline receptors in the heart: a novel target and a novel mechanism of action that involves atrial natriuretic peptides

Chronic stimulation of sympathetic nervous activity contributes to the development and maintenance of hypertension, leading to left ventricular hypertrophy (LVH), arrhythmias and cardiac death. Moxonidine, an imidazoline antihypertensive compound that preferentially activates imidazoline receptors in brainstem rostroventrolateral medulla, suppresses sympathetic activation and reverses LVH. We have identified imidazoline receptors in the heart atria and ventricles, and shown that atrial I1-receptors are up-regulated in spontaneously hypertensive rats (SHR), and ventricular I1-receptors are up-regulated in hamster and human heart failure. Furthermore, cardiac I1-receptor binding decreased after chronic in vivo exposure to moxonidine. These studies implied that cardiac I1-receptors are involved in cardiovascular regulation. The presence of I1-receptors in the heart, the primary site of production of natriuretic peptides, atrial natriuretic peptide (ANP) and brain natriuretic peptide (BNP), cardiac hormones implicated in blood pressure control and cardioprotection, led us to propose that ANP may be involved in the actions of moxonidine. In fact, acute iv administration of moxonidine (50 to 150 µg/rat) dose-dependently decreased blood pressure, stimulated diuresis and natriuresis and increased plasma ANP and its second messenger, cGMP. Chronic SHR treatment with moxonidine (0, 60 and 120 µg kg-1 h-1, sc for 4 weeks) dose-dependently decreased blood pressure, resulted in reversal of LVH and decreased ventricular interleukin 1ß concentration after 4 weeks of treatment. These effects were associated with a further increase in already elevated ANP and BNP synthesis and release (after 1 week), and normalization by 4 weeks. In conclusion, cardiac imidazoline receptors and natriuretic peptides may be involved in the acute and chronic effects of moxonidine.

Mechanical cardiac remodeling and new-onset atrial fibrillation in long-term follow-up of subjects with chronic Chagas' disease

Atrial fibrillation (AF) affects subjects with Chagas' disease and is an indicator of poor prognosis. We investigated clinical, echocardiographic and electrocardiographic variables of Chagas' disease in a long-term longitudinal study as predictors of a new-onset AF episode lasting >24 h, nonfatal embolic stroke and cardiac death. Fifty adult outpatients (34 to 74 years old, 62% females) staged according to the Los Andes classification were enrolled. During a follow-up of (mean ± SD) 84.2 ± 39.0 months, 9 subjects developed AF (incidence: 3.3 ± 1.0%/year), 5 had nonfatal stroke (incidence: 1.3 ± 1.0%/year), and nine died (mortality rate: 2.3 ± 0.8%/year). The progression rate of left ventricular mass and left ventricular ejection fraction was significantly greater in subjects who experienced AF (16.4 ± 20.0 g/year and -8.6 ± 7.6%/year, respectively) than in those who did not (8.2 ± 8.4 g/year; P = 0.03, and -3.0 ± 2.5%/year; P = 0.04, respectively). In univariate analysis, left atrial diameter ≥3.2 cm (P = 0.002), pulmonary arterial hypertension (P = 0.035), frequent premature supraventricular and ventricular contraction counts/24 h (P = 0.005 and P = 0.007, respectively), ventricular couplets/24 h (P = 0.002), and ventricular tachycardia (P = 0.004) were long-term predictors of AF. P-wave signal-averaged ECG revealed a limited long-term predictive value for AF. In chronic Chagas' disease, large left atrial diameter, pulmonary arterial hypertension, frequent supraventricular and ventricular premature beats, and ventricular tachycardia are long-term predictors of AF. The rate of left ventricular mass enlargement and systolic function deterioration impact AF incidence in this population.

Biological significance of miR-126 expression in atrial fibrillation and heart failure

We investigated the biological significance of microRNA-126 (miR-126) expression in patients with atrial fibrillation (AF) and/or heart failure (HF) to examine the possible mechanism of miR-126-dependent AF and development of HF. A total of 103 patients were divided into three groups: AF group (18 men and 17 women, mean age: 65.62±12.72 years), HF group (17 men and 15 women, mean age: 63.95±19.71 years), and HF-AF group (20 men and 16 women, mean age: 66.56±14.37 years). Quantitative real-time PCR was used to measure relative miR-126 expression as calculated by the 2−ΔΔCt method. miR-126 was frequently downregulated in the 3 patient groups compared with controls. This reduction was significantly lower in permanent and persistent AF patients than in those with paroxysmal AF (P<0.05, t-test). Moreover, miR-126 expression was markedly lower in the HF-AF group compared with the AF and HF groups. The 3 patient groups had higher N-terminal prohormone brain natriuretic peptide (NT-proBNP) levels, lower left ventricular ejection fraction (LVEF), larger left atrial diameter, and higher cardiothoracic ratio compared with controls. There were significant differences in NT-proBNP levels and LVEF among the AF, HF, and HF-AF groups. Pearson correlation analysis showed that relative miR-126 expression was positively associated with LVEF, logarithm of NT-proBNP, left atrial diameter, cardiothoracic ratio, and age in HF-AF patients. Multiple linear regression analysis showed that miR-126 expression was positively correlated with LVEF, but negatively correlated with the logarithm of NT-pro BNP and the cardiothoracic ratio (all P<0.05). Serum miR-126 levels could serve as a potential candidate biomarker for evaluating the severity of AF and HF. However, to confirm these results, future studies with a larger and diverse patient population are necessary.

Contact force-guided catheter ablation for the treatment of atrial fibrillation: a meta-analysis of randomized, controlled trials

Contact force (CF) sensing technology allows real-time monitoring during catheter ablation for atrial fibrillation (AF). However, the effect of CF sensing technology on procedural parameters and clinical outcomes still needs clarification. Because of the inconsistent results thus far in this area, we performed a meta-analysis to determine whether CF sensing technology can improve procedural parameters and clinical outcomes for the treatment of AF. Studies examining the benefits of CF sensing technology were identified in English-language articles by searching the MEDLINE, Web of Science, and Cochrane Library databases (inception to May 2015). Ten randomized, controlled trials involving 1834 patients (1263 males, 571 females) were included in the meta-analysis (681 in the CF group, 1153 in the control group). Overall, the ablation time was significantly decreased by 7.34 min (95%CI=-12.21 to -2.46; P=0.003, Z test) in the CF group compared with the control group. CF sensing technology was associated with significantly improved freedom from AF after 12 months (OR=1.55, 95%CI=1.20 to 1.99; P=0.0007) and complications were significantly lower in the CF group than in the control group (OR=0.50, 95%CI=0.29 to 0.87; P=0.01). However, fluoroscopy time analysis showed no significantly decreased trend associated with CF-guided catheter ablation (weighted mean difference: -2.59; 95%CI=-9.06 to 3.88; P=0.43). The present meta-analysis shows improvement in ablation time and freedom from AF after 12 months in AF patients treated with CF-guided catheter ablation. However, CF-guided catheter ablation does not decrease fluoroscopy time.

A China como um duplo pólo na economia mundial e a recentralização da economia asiática

China as a double pole in the world economy and the recentralization of the Asian economy. The extraordinary growth of Chinese trade that occurred in the last years changed China’s role on world and regional economy. As a major producer of industrial consumer goods to OCDE countries, China has negatively affected many Asian competitors but as an expansive market China became the main source of growth to Asian countries. This new dimension was achieved after the Asian crisis of 1997 by an economic expansion led by public investment. After considering the Chinese balance of payment position and its industrial strategy this paper investigates this double dimension of China on trade and its influence on Asian countries.

Ventricular rate during acute atrial fibrillation and outcome of electrical cardioversion: The FinCV Study

The impact of ventricular rate (VR) on the outcome of electrical cardioversion (ECV) of acute atrial fibrillation (AF) is currently unknown. We aimed to determine the effect of VR during acute AF on the success of ECV, recurrence of AF and occurrence of post-cardioversion complications in 30 days follow-up. All ECVs performed in patients with acute atrial fibrillation lasting <48 hours in 2 Finnish university hospitals during 2003-2010 and 1 central hospital during 2010 were retrospectively identified. A total of 6,624 ECVs were performed in 2,821 consecutive patients. VR≤60 BPM was defined low and VR≥160 BPM high. The median VR before ECV was 109 BPM. The success rate of ECV was 94.2%. Bradycardia occurred in 62 (0.9%) and thromboembolic complications in 39 (0.6%) ECVs. Low VR was observed before 75 (1.1%) ECVs and male sex was its only independent predictor. High VR was observed in 165 (2.5%) ECVs. The independent predictors of high VR were younger age, <12 h episode duration, no previous history of AF and alcohol abuse. Low or high VR were not related to the success of ECV, incidence of thromboembolic or bradycardic complications, or recurrence of AF, although VR was significantly (p<0.001) lower in the patients in whom AF recurred. In conclusion, ECV of acute AF is an effective procedure and VR during AF does not affect its efficacy, the maintenance of sinus rhythm or the incidence of bradycardic, thromboembolic or other complications during 30 days follow-up after ECV. Low VR is predominately observed in male patients, while high VR was a feature related to a shorter history of AF and high alcohol-intake.

Differences in atrial fibrillation properties under vagal nerve stimulation versus atrial tachycardia remodeling

Fond : Le substrat de fibrillation auriculaire (FA) vagale et celui secondaire à remodelage par tachycardie auriculaire (RTA) partagent beaucoup des caractéristiques : période réfractaire efficace (PRE) réduite, hétérogénéité accrue de PRE et quelques mécanismes moléculaires communs. Cette étude a comparé les 2 substrats à une abréviation comparable de PRE. Méthodes : Chez chacun de 6 chiens de groupe de stimulation vagal (SV), les paramètres de stimulation cervicale bilatérale de nerves vagaux ont été ajustés pour produire la même PRE moyenne (calculé à 8 sites des oreillettes gauche et droite) avec 6 chiens de groupe de RTA assorti à sexe et poids. Des paramètres électrophysiologiques, la durée moyenne de la fibrillation auriculaire (DAF) et les fréquences dominantes (FD) locales ont étés calculés. Résultats : En dépit des PREs assorties (SV: 80±12msec contre RTA: 79±12msec) la DAF était plus longue (*), l’hétérogénéité de conduction était plus élevée (*), la FD était plus rapide (*) et la variabilité de FD plus grande (*) chez les chiens SV. Les zones de maximum FD qui reflètent les zones d’origine de FA étaient à côté de ganglions autonomes chez les chiens SV. Conclusions : Pour un PRE atriale comparable, la FA secondaire à SV est plus rapide et plus persistante que la FA avec un substrat de RTA. Ces résultats sont consistants avec des modèles de travail suggérant que l'hyperpolarisation SV-induite contribue de façon important à la stabilisation et à l'accélération des rotors qui maintiennent la FA. La similitude de la distribution de FD du groupe vagal avec la distribution des lésions d’ablation après cartographie des électrogrammes atriales fragmentés suggère des nouvelles techniques d’ablation. La distribution des FD entre le SV et le RTA fournit de nouvelles idées au sujet de possible rémodelage neuroreceptorial et indique des différences importantes entre ces substrats de FA superficiellement semblables.

The left atrial ganglionated plexus : its function and pathways relative to atrial fibrillation surgery

Le système nerveux autonome cardiaque est devenu une cible dans les thérapies ablatives de la fibrillation auriculaire. Nous avons étudié les voies de communication et la fonction des plexus ganglionnaires (PG) de l'oreillette gauche (PGOG) afin de clarifier la validité physiopathologique des méthodes de détection et des thérapies impliquant ces groupes de neuronnes. Méthodes: Vingt-deux chiens ont subi une double thoracotomie et ont été instrumentés avec des plaques auriculaires épidcardiques de multiélectrodes. Une stimulation électrique (2 mA, 15 Hz) des PGOG a été réalisée à l'état basal et successivement après: 1) une décentralisation vagale, 2) l'ablation par radiofréquence des plexus péri-aortiques et de la veine cave supérieure (Ao/VCS) et 3) l'ablation du PG de l'oreillette droite (PGOD). Ces procédures de dénervation ont été réalisées suivant une séquence antérograde (n = 17) ou rétrograde (n = 5). Résultats: Chez 17 des 22 animaux, la stimulation des PGOG a induit une bradycardie sinusale (149 ± 34 bpm vs 136 ± 28 bpm, p < 0.002) et des changements de repolarization (ΔREPOL) auriculaires isointégrales. Dans le groupe des ablations antérogrades, les réponses aux stimulations vagales ont été supprimées suite à la décentralisation vagale chez un seul animal, par l'ablation des plexus Ao/VCS dans 4 cas et par l'ablation du PGOG dans 5 autres animaux. Des changements ont persisté tout au long chez 2 chiens. La valeur de surface des ΔREPOL a diminué avec les dénervations séquentielles, passant de 365 ± 252 mm2 en basale à 53 ± 106 mm2 après l'ablation du PGOD (p < 0.03). Dans le groupe de dénervation rétrograde, les changements de repolarisation et chronotropiques ont été supprimés suite à l'ablation du PGOD chez deux chiens et suite à l'ablation Ao/VCS chez trois. La valeur de surface du ΔREPOL a aussi diminué après l'ablation du PGOD (269±144mm2 vs 124±158mm2, p<0.05). Conclusion: Les PGOD sont identifiables en préablation par la réponse bradycardique à la stimulation directe dans la plupart des cas. Le PGOD semble former la principale, mais non la seule, voie de communication avec le nœud sinusal. Ces résultats pourraient avoir des implications dans le traitement de la FA par méthodes ablatives.

Mechanism and Prediction of Post-Operative Atrial Fibrillation Based on Atrial Electrograms

La fibrillation auriculaire (FA) est une arythmie touchant les oreillettes. En FA, la contraction auriculaire est rapide et irrégulière. Le remplissage des ventricules devient incomplet, ce qui réduit le débit cardiaque. La FA peut entraîner des palpitations, des évanouissements, des douleurs thoraciques ou l’insuffisance cardiaque. Elle augmente aussi le risque d'accident vasculaire. Le pontage coronarien est une intervention chirurgicale réalisée pour restaurer le flux sanguin dans les cas de maladie coronarienne sévère. 10% à 65% des patients qui n'ont jamais subi de FA, en sont victime le plus souvent lors du deuxième ou troisième jour postopératoire. La FA est particulièrement fréquente après une chirurgie de la valve mitrale, survenant alors dans environ 64% des patients. L'apparition de la FA postopératoire est associée à une augmentation de la morbidité, de la durée et des coûts d'hospitalisation. Les mécanismes responsables de la FA postopératoire ne sont pas bien compris. L'identification des patients à haut risque de FA après un pontage coronarien serait utile pour sa prévention. Le présent projet est basé sur l'analyse d’électrogrammes cardiaques enregistrées chez les patients après pontage un aorte-coronaire. Le premier objectif de la recherche est d'étudier si les enregistrements affichent des changements typiques avant l'apparition de la FA. Le deuxième objectif est d'identifier des facteurs prédictifs permettant d’identifier les patients qui vont développer une FA. Les enregistrements ont été réalisés par l'équipe du Dr Pierre Pagé sur 137 patients traités par pontage coronarien. Trois électrodes unipolaires ont été suturées sur l'épicarde des oreillettes pour enregistrer en continu pendant les 4 premiers jours postopératoires. La première tâche était de développer un algorithme pour détecter et distinguer les activations auriculaires et ventriculaires sur chaque canal, et pour combiner les activations des trois canaux appartenant à un même événement cardiaque. L'algorithme a été développé et optimisé sur un premier ensemble de marqueurs, et sa performance évaluée sur un second ensemble. Un logiciel de validation a été développé pour préparer ces deux ensembles et pour corriger les détections sur tous les enregistrements qui ont été utilisés plus tard dans les analyses. Il a été complété par des outils pour former, étiqueter et valider les battements sinusaux normaux, les activations auriculaires et ventriculaires prématurées (PAA, PVA), ainsi que les épisodes d'arythmie. Les données cliniques préopératoires ont ensuite été analysées pour établir le risque préopératoire de FA. L’âge, le niveau de créatinine sérique et un diagnostic d'infarctus du myocarde se sont révélés être les plus importants facteurs de prédiction. Bien que le niveau du risque préopératoire puisse dans une certaine mesure prédire qui développera la FA, il n'était pas corrélé avec le temps de l'apparition de la FA postopératoire. Pour l'ensemble des patients ayant eu au moins un épisode de FA d’une durée de 10 minutes ou plus, les deux heures précédant la première FA prolongée ont été analysées. Cette première FA prolongée était toujours déclenchée par un PAA dont l’origine était le plus souvent sur l'oreillette gauche. Cependant, au cours des deux heures pré-FA, la distribution des PAA et de la fraction de ceux-ci provenant de l'oreillette gauche était large et inhomogène parmi les patients. Le nombre de PAA, la durée des arythmies transitoires, le rythme cardiaque sinusal, la portion basse fréquence de la variabilité du rythme cardiaque (LF portion) montraient des changements significatifs dans la dernière heure avant le début de la FA. La dernière étape consistait à comparer les patients avec et sans FA prolongée pour trouver des facteurs permettant de discriminer les deux groupes. Cinq types de modèles de régression logistique ont été comparés. Ils avaient une sensibilité, une spécificité et une courbe opérateur-receveur similaires, et tous avaient un niveau de prédiction des patients sans FA très faible. Une méthode de moyenne glissante a été proposée pour améliorer la discrimination, surtout pour les patients sans FA. Deux modèles ont été retenus, sélectionnés sur les critères de robustesse, de précision, et d’applicabilité. Autour 70% patients sans FA et 75% de patients avec FA ont été correctement identifiés dans la dernière heure avant la FA. Le taux de PAA, la fraction des PAA initiés dans l'oreillette gauche, le pNN50, le temps de conduction auriculo-ventriculaire, et la corrélation entre ce dernier et le rythme cardiaque étaient les variables de prédiction communes à ces deux modèles.

Analysis of intrinsic cardiac neuron activity in relation to neurogenic atrial fibrillation and vagal stimulation

La fibrillation auriculaire est le trouble du rythme le plus fréquent chez l'homme. Elle conduit souvent à de graves complications telles que l'insuffisance cardiaque et les accidents vasculaires cérébraux. Un mécanisme neurogène de la fibrillation auriculaire mis en évidence. L'induction de tachyarythmie par stimulation du nerf médiastinal a été proposée comme modèle pour étudier la fibrillation auriculaire neurogène. Dans cette thèse, nous avons étudié l'activité des neurones cardiaques intrinsèques et leurs interactions à l'intérieur des plexus ganglionnaires de l'oreillette droite dans un modèle canin de la fibrillation auriculaire neurogène. Ces activités ont été enregistrées par un réseau multicanal de microélectrodes empalé dans le plexus ganglionnaire de l'oreillette droite. L'enregistrement de l'activité neuronale a été effectué continument sur une période de près de 4 heures comprenant différentes interventions vasculaires (occlusion de l'aorte, de la veine cave inférieure, puis de l'artère coronaire descendante antérieure gauche), des stimuli mécaniques (toucher de l'oreillette ou du ventricule) et électriques (stimulation du nerf vague ou des ganglions stellaires) ainsi que des épisodes induits de fibrillation auriculaire. L'identification et la classification neuronale ont été effectuées en utilisant l'analyse en composantes principales et le partitionnement de données (cluster analysis) dans le logiciel Spike2. Une nouvelle méthode basée sur l'analyse en composante principale est proposée pour annuler l'activité auriculaire superposée sur le signal neuronal et ainsi augmenter la précision de l'identification de la réponse neuronale et de la classification. En se basant sur la réponse neuronale, nous avons défini des sous-types de neurones (afférent, efférent et les neurones des circuits locaux). Leur activité liée à différents facteurs de stress nous ont permis de fournir une description plus détaillée du système nerveux cardiaque intrinsèque. La majorité des neurones enregistrés ont réagi à des épisodes de fibrillation auriculaire en devenant plus actifs. Cette hyperactivité des neurones cardiaques intrinsèques suggère que le contrôle de cette activité pourrait aider à prévenir la fibrillation auriculaire neurogène. Puisque la stimulation à basse intensité du nerf vague affaiblit l'activité neuronale cardiaque intrinsèque (en particulier pour les neurones afférents et convergents des circuits locaux), nous avons examiné si cette intervention pouvait être appliquée comme thérapie pour la fibrillation auriculaire. Nos résultats montrent que la stimulation du nerf vague droit a été en mesure d'atténuer la fibrillation auriculaire dans 12 des 16 cas malgré un effet pro-arythmique défavorable dans 1 des 16 cas. L'action protective a diminué au fil du temps et est devenue inefficace après ~ 40 minutes après 3 minutes de stimulation du nerf vague.