Fisiopatologia, clinica, storia naturale e terapia delle cardiomiopatie amiloidotiche

L’amiloidosi cardiaca è l’esempio tipico di cardiomiopatia infiltrativa. La diagnosi presuppone un alto indice di sospetto. Nella pratica clinica le cause più frequenti di amiloidosi sistemica sono: amiloidosi AL (secondaria alla deposizione di catene leggere libere circolanti delle immunoglobuline nel contesto di discrasia plasmocellulare), amiloidosi da deposizione di transtiretina mutata (amiloidosi ereditaria ATTR) e da deposizione di transtiretina nativa, “wild-type” (amiloidosi senile). L’ecocardiogramma, la lettura integrata ECG-ecocardiogramma e la risonanza magnetica forniscono importanti elementi per il sospetto diagnostico. La diagnosi finale deve essere necessariamente eziologica per poter orientare al meglio le strategie terapeutiche. L’amiloidosi ereditaria da mutazione della transtiretina (ATTRm) ha una espressione clinica prevalentemente neurologica. L’interessamento cardiaco è relativamente frequente (soprattutto nelle mutazioni diverse dalla Val30Met), ma è in genere successivo all’espressione del fenotipo neurologico. Se la cronologia di espressione dei due fenotipi si inverte, la probabilità di mancare la diagnosi di ATTRm è elevata. Nella realtà più del 10% dei pazienti affetti da ATTRm ha una espressione fenotipica prevalentemente o esclusivamente cardiologica. Questo sottogruppo si caratterizza per una netta prevalenza del sesso maschile, per una diagnosi in età più avanzata e per una frequenza particolarmente elevata della mutazione Ile68Leu. La consapevolezza dell’esistenza di queste forme di ATTRm è essenziale per una diagnosi corretta, soprattutto in ambito cardiologico.

Il sistema degli endocannabinoidi nella cirrosi epatica complicata da infezione batterica: studio nell’uomo ed in un modello sperimentale animale

Gli endocannabinoidi (EC) sono una classe di composti che mimano gli effetti del Δ9-tetraidrocannabinolo. Essi comprendono l’anandamide (AEA) ed il 2-arachidonoilglicerolo (2-AG), molecole che interagiscono preferenzialmente con due specifici recettori, il CB1 ed il CB2. Più recente è la scoperta di due molecole EC simili, il palmitoiletanolamide (PEA) e l’oleiletanolamide (OEA), che tuttavia agiscono legando recettori diversi tra cui il PPARα ed il TRVP1. Studi sperimentali dimostrano che il sistema degli EC è attivato in corso di cirrosi epatica ed è coinvolto nel processo fibrogenico e nella patogenesi delle alterazioni emodinamiche tipiche della malattia. Esso partecipa alla patogenesi di alcune delle maggiori complicanze della cirrosi quali ascite, encefalopatia, cardiomiopatia ed infezioni batteriche. Scopo del presente studio è stato quello di studiare il ruolo degli EC nella patogenesi delle infezioni batteriche in corso di cirrosi. A tale scopo sono stati eseguiti un protocollo clinico ed uno sperimentale. Nel protocollo sperimentale la cirrosi è stata indotta mediante somministrazione di CCl4 per via inalatoria a ratti maschi Wistar. In tale protocollo i livelli circolanti di tutti gli EC sono risultati significativamente aumentati a seguito della somministrazione di LPS. La somministrazione dell’antagonista del recettore CB1, Rimonabant, inoltre, è stata efficace nel ridurre del 50% la mortalità a 24 ore dei ratti trattati col farmaco rispetto ai ratti trattati col solo LPS. Parallelamente il Rimonabant ha determinato una riduzione dell’espressione genica di molecole pro-infiammatorie e sostanze vasoattive. Lo studio clinico, condotto su 156 pazienti, ha confermato l’attivazione del sistema degli EC in corso di cirrosi epatica. Inoltre è stata identificata una forte correlazione tra il PEA e l’OEA e l’emodinamica sistemica ed una associazione con alcune delle maggiori complicanze. L’analisi statistica ha inoltre individuato l’OEA quale predittore indipendente di insufficenza renale e di sopravvivenza globale.

Studio delle citochine nella distrofia muscolare di Emery-Dreifuss: Possibili marker patogenetici e bersagli di cura della malattia

La distrofia muscolare di Emery-Dreifuss (EDMD) è una miopatia degenerativa ereditaria caratterizzata da debolezza e atrofia dei muscoli senza coinvolgimento del sistema nervoso. Individui EDMD presentano, inoltre, cardiomiopatia con difetto di conduzione che provoca rischio di morte improvvisa. Diversi studi evidenziano un coinvolgimento di citochine in diverse distrofie muscolari causanti infiammazione cronica, riassorbimento osseo, necrosi cellulare. Abbiamo effettuato una valutazione simultanea della concentrazione di citochine, chemochine, fattori di crescita, presenti nel siero di un gruppo di 25 pazienti EDMD. L’analisi effettuata ha evidenziato un aumento di citochine quali IL-17, TGFβ2, INF-γ e del TGFβ1. Inoltre, una riduzione del fattore di crescita VEGF e della chemochina RANTES è stata rilevata nel siero dei pazienti EDMD rispetto ai pazienti controllo. Ulteriori analisi effettuate tramite saggio ELISA hanno evidenziato un aumento dei livelli di TGFβ2 e IL-6 nel terreno di coltura di fibroblasti EDMD2. Per testare l’effetto nei muscoli, di citochine alterate, abbiamo utilizzato terreno condizionante di fibroblasti EDMD per differenziare mioblasti murini C2C12. Una riduzione del grado di differenziamento è stata osservata nei mioblasti condizionati con terreno EDMD. Trattando queste cellule con anticorpi neutralizzanti contro TGFβ2 e IL-6 si è avuto un miglioramento del grado di differenziamento. In C2C12 che esprimevano la mutazione H222P del gene Lmna,non sono state osservate alterazioni di citochine e benefici di anticorpi neutralizzanti. I dati mostrano un effetto patogenetico delle citochine alterate come osservato in fibroblasti e siero di pazienti, suggerendo un effetto sul tessuto fibrotico di muscoli EDMD. Un effetto intrinseco alla mutazione della lamina A è stato rilevato sul espressione di caveolina 3 in mioblasti differenziati EDMD. I risultati si aggiungono a dati forniti sulla patogenesi dell' EDMD confermando che fattori intrinseci ed estrinseci contribuiscono alla malattia. Utilizzo di anticorpi neutralizzanti specifici contro fattori estrinseci potrebbe rappresentare un approccio terapeutico come mostrato in questo studio.

Recenti tecnologie per la chirurgia mini-invasiva cardiovascolare.

L’aterosclerosi rappresenta una delle malattie più diffuse in tutto il mondo ed è caratterizzata da infiammazione cronica delle arterie di grande e medio calibro. In Italia, per esempio, le conseguenze dell’aterosclerosi, quali infarti e ischemie, sono la principale causa di 224.482 decessi annui, pari al 38,8% del totale delle morti. Oltre all’aterosclerosi, una cardiomiopatia congenita abbastanza diffusa, soprattutto nei bambini, è la presenza di anomalie dei setti inter-atriali e inter-ventricolari, che seppure non siano molto pericolosi per la vita del paziente, possono portare a ipertensione polmonare. L’obiettivo di questa tesi è mostrare le tecnologie recenti utilizzati per la cura dell’aterosclerosi e per la rimozione delle placche ateromatose, e per la chiusura trans-catetere dei difetti inter-atriali e inter-ventricolari. Nel primo capitolo viene effettuata una concisa presentazione dell’anatomia e della fisiologia dell’apparato cardio-vascolare; nel secondo capitolo invece vengono prese in rassegna le patologie appena citate e le metodiche di imaging per la loro analisi, evidenziandone, per ognuna, pregi e difetti. Nel terzo capitolo verranno presentate tutte le tecnologie recenti per la cura dell’aterosclerosi, concentrandoci principalmente sulle arterie coronarie, che sono, statisticamente, le più colpite da questa patologia. Infine, sempre nel terzo capitolo, verranno presentati i dispositivi medici per la chiusura dei difetti inter-atriali e inter-ventricolari, chiamati informalmente “ombrellini". L’ultimo capitolo riguarderà un caso particolare, vale a dire il trattamento delle lesioni alle biforcazioni coronariche, che richiedono tecnologie per la cura leggermente diverse rispetto al trattamento di una lesione aterosclerotica di una singola arteria coronarica.

Computational Modelling of Cardiac Electrophysiology: from Cell to Bedside

Heart diseases are the leading cause of death worldwide, both for men and women. However, the ionic mechanisms underlying many cardiac arrhythmias and genetic disorders are not completely understood, thus leading to a limited efficacy of the current available therapies and leaving many open questions for cardiac electrophysiologists. On the other hand, experimental data availability is still a great issue in this field: most of the experiments are performed in vitro and/or using animal models (e.g. rabbit, dog and mouse), even when the final aim is to better understand the electrical behaviour of in vivo human heart either in physiological or pathological conditions. Computational modelling constitutes a primary tool in cardiac electrophysiology: in silico simulations, based on the available experimental data, may help to understand the electrical properties of the heart and the ionic mechanisms underlying a specific phenomenon. Once validated, mathematical models can be used for making predictions and testing hypotheses, thus suggesting potential therapeutic targets. This PhD thesis aims to apply computational cardiac modelling of human single cell action potential (AP) to three clinical scenarios, in order to gain new insights into the ionic mechanisms involved in the electrophysiological changes observed in vitro and/or in vivo. The first context is blood electrolyte variations, which may occur in patients due to different pathologies and/or therapies. In particular, we focused on extracellular Ca2+ and its effect on the AP duration (APD). The second context is haemodialysis (HD) therapy: in addition to blood electrolyte variations, patients undergo a lot of other different changes during HD, e.g. heart rate, cell volume, pH, and sympatho-vagal balance. The third context is human hypertrophic cardiomyopathy (HCM), a genetic disorder characterised by an increased arrhythmic risk, and still lacking a specific pharmacological treatment.

Modulation of Sarco/Endoplasmic Reticulum Ca2+-ATPase 2 (SERCA2) function by acetylation following the treatment with histone deacetylase inhibitor suberoylanilide hydroxamic acid (SAHA)

Background: Acetylation and deacetylation at specific lysine (K) residues is mediated by histone acetylases (HATs) and deacetylases (HDACs), respectively. HATs and HDACs act on both histone and non-histone proteins, regulating various processes, including cardiac impulse propagation. Aim of the present work was to establish whether the function of the Ca2+ ATPase SERCA2, one of the major players in Ca2+ reuptake during excitation-contraction coupling in cardiac myocytes (CMs), could be modulated by direct K acetylation. Materials and methods: HL-1 atrial mouse cells (donated by Prof. Claycomb), zebrafish and Streptozotocin-induced diabetic rat CMs were treated with the pan-inhibitor of class I and II HDACs suberanilohydroxamic acid (SAHA) for 1.5 hour. Evaluation of SERCA2 acetylation was analyzed by co-immunoprecipitation. SERCA2 activity was measured on microsomes by pyruvate/NADH coupled reaction assay. SERCA2 mutants were obtained after cloning wild-type and mutated sequences into the pCDNA3 vector and transfected into HEK cells. Ca2+ transients in CMs (loading with Fluo3-AM, field stimulation, 0.5 Hz) and in transfected HEK cells (loading with FLUO-4, caffeine pulse) were recorded. Results: Co-Immunoprecipitation experiments performed on HL-1 cells demonstrated a significant increase in the acetylation of SERCA2 after SAHA-treatment (2.5 µM, n=3). This was associated with an increase in SERCA2 activity in microsomes obtained from HL-1 cells, after SAHA exposure (n=5). Accordingly, SAHA-treatment significantly shortened the Ca2+ reuptake time of adult zebrafish CMs. Further, SAHA 2.5 nM restored to control values the recovery time of Ca2+ transients decay in diabetic rat CMs. HDAC inhibition also improved contraction parameters, such as fraction of shortening, and increased pump activity in microsomes isolated from diabetic CMs (n=4). Notably, the K464, identified by bioinformatic tools as the most probable acetylation site on human SERCA2a, was mutated into Glutamine (Q) or Arginine (R) mimicking acetylation and deacetylation respectively. Measurements of Ca2+ transients in HEK cells revealed that the substitution of K464 with R significantly delayed the transient recovery time, thus indicating that deacetylation has a negative impact on SERCA2 function. Conclusions: Our results indicate that SERCA2 function can be improved by pro-acetylation interventions and that this mechanism of regulation is conserved among species. Therefore, the present work provides the basis to open the search for novel pharmacological tools able to specifically improve SERCA2 activity in diseases where its expression and/or function is impaired, such as diabetic cardiomyopathy.

L'epcidina e il suo ruolo nell'omeostasi del ferro a livello cardiaco.

L’epcidina (HAMP) è un ormone peptidico coinvolto nella regolazione sistemica dell’omeostasi del ferro e risulta essere espresso anche a livello cardiaco. Questo studio è stato condotto per approfondire le conoscenze riguardo al ruolo dell’epcidina e dei geni regolatori del ferro e il loro coinvolgimento nella patologie cardiache. Sono stati condotti studi sull’atassia di Friedreich (FRDA), una patologia neurodegenerativa caratterizzata dallo sviluppo di una cardiomiopatia da sovraccarico di ferro. A tale scopo, sono stati derivati cardiomiociti da cellule staminali pluripotenti indotte umane (hiPSCs) di un paziente affetto da FRDA e da un soggetto sano (Ctr) e in queste cellule è stata analizzata l’espressione del gene HAMP. I risultati ottenuti hanno evidenziato un aumento significativo dell’espressione genica di HAMP nei cardiomiociti FRDA rispetto ai controlli. Parallelamente, l’espressione genica di HAMP e di altri geni regolatori del ferro è stata analizzata in un modello animale murino sottoposto a ipossia intermittente (IH) e a un danno ischemico indotto dalla legatura coronarica (LAD). Nel gruppo di topi normossici sottoposti alla legatura coronarica (Normo LAD) è stata evidenziato un aumento dell’espressione genica di HAMP simile a quello riscontrato nei cardiomiociti FRDA, suggerendo che questo gene potrebbe essere indotto in presenza di un danno cardiaco. Inoltre, l’espressione della ferritina, una proteina coinvolta nello storage del ferro con attività antiossidante, rimane invariata nei topi sottoposti a un danno cardiaco come la LAD, mentre risulta essere aumentata nei topi sottoposti a IH. Pertanto, l’aumento di espressione della ferritina potrebbe contribuire ai meccanismi di cardioprotezione indotti dall’ipossia intermittente. I risultati di espressione genica ottenuti in questo studio saranno validati mediante studi di espressione proteica.

O papel do eletrocardiograma no diagnóstico da Miocardiopatia Takotsubo

A Miocardiopatia Takotsubo (MT) ocorre maioritariamente em doentes idosos do género feminino, com associação causal a fatores de stress emocional ou físico. O stress poderá provocar elevações nos níveis de catecolaminas e hiperexpressividade do sistema nervoso simpático, resultando num quadro semelhante a stunning miocárdico neurogénico, onde ocorre “balonamento” dos segmentos meso‐apicais do ventrículo esquerdo (VE). Este traduz‐se em alterações da cinética das paredes do VE e é identificado por ecocardiografia ou ventriculografia. A coronariografia, tipicamente, revela ausência de estenose superior a 50%, oclusões do lúmen ou rutura de placa, mas a apresentação clínica na fase aguda é sugestiva de Síndrome Coronário Agudo (SCA) e o eletrocardiograma (ECG) apresenta alterações sugestivas de Enfarte Agudo do Miocárdio (EAM) anterior. Os achados mais comuns são o supradesnivelamento do segmento ST e inversão da onda T nas derivações pré‐cordiais. Alterações de repolarização nas derivações inferiores ou laterais, ausência de alterações eletrocardiográficas, bloqueio de ramo de novo, taquicardia ventricular (TV) ou fibrilhação ventricular (FV) podem ocorrer, ainda que com menor frequência. O supradesnivelamento do segmento ST reverte ao fim de poucos dias, mas persistem ondas T negativas e um prolongamento do intervalo QT com duração que pode ir até quatro meses. Este prolongamento do intervalo QT indicia um maior risco de disritmias ventriculares malignas em doentes com vulnerabilidade por QT longo prévio. Assim, o ECG tem utilidade limitada no diagnóstico da MT, mas permite avaliar a sua evolução e identificar os doentes em risco de desenvolver arritmias malignas

Síndrome Takotsubo após procedimento anestésico em idade pediátrica - um caso clínico

A síndrome Takotsubo (STT) é uma forma adquirida e transitória de disfunção sistólica, cuja apresentação clínica e eletrocardiográfica mimetiza um enfarte agudo do miocárdio. A STT é também conhecida como miocardiopatia de stress, síndrome do «coração partido», balonamento apical, insuficiência cardíaca aguda reversível, miocárdio «atordoado» (forma neurogénica) ou miocardiopatia aguda das catecolaminas. Os autores descrevem uma apresentação rara de STT após procedimento anestésico. Adolescente de 14 anos, sexo feminino, com antecedentes pessoais de enxaqueca hemiplé- gica e quisto pineal, submetida a ressonância magnética (RM) cranioencefálica de controlo. Durante a indução anestésica com propofol verificou-se bradicardia, revertida com atropina, seguida de taquidisritmia ventricular, revertida com lidocaína e murro pré-cordial. Nas primeiras horas de internamento evoluiu para edema pulmonar associado a insuficiência respiratória global por disfunção ventricular esquerda aguda. O ecocardiograma transtorácico mostrou dilatação do ventrículo esquerdo com hipocinesia global e fração de ejeção reduzida (< 30%). O eletrocardiograma revelou taquicardia sinusal persistente e alterações inespecíficas do segmento ST. Os biomarcadores cardíacos encontravam-se elevados (troponina 2,42 ng/ml, proBNP 8248 pg/ml). Foi medicada com diuréticos, IECA, digitálico e dopamina, com melhoria clínica, bioquímica e ecocardiográfica ao quarto dia. Os ecocardiogramas subsequentes mostraram normalização da função ventricular. A doente teve alta medicada com carvedilol, que suspendeu após normalização da função cardíaca e RM cardíaca não ter revelado alterações. Estão descritos poucos casos de STT em idade pediátrica. Alguns são desencadeados por patologia aguda do sistema nervoso central, mas nem todos cumprem os critérios de diagnóstico clássicos. Neste caso, o procedimento anestésico poderá ter desencadeado a STT.

Clínica e cirurgia de animais de companhia

Este relatório foi elaborado no âmbito do estágio curricular do Mestrado Integrado em Medicina Veterinária. Encontra-se dividido em duas partes. Na primeira parte é feita uma análise da casuística seguida durante o estágio. A segunda parte é constituída por uma monografia de revisão bibliográfica sobre o tema ”Tromboembolismo Arterial Felino”(TAF), bem como a descrição e discussão de dois casos clínicos acompanhados durante o estágio. O TAF é caracterizado pela embolização de um trombo numa artéria da circulação sistémica, sendo a localização mais frequente a trifurcação ilíaca da artéria aorta. Na maioria dos casos, o trombo tem origem no átrio esquerdo, como resultado de cardiomiopatia. Apesar do diagnóstico ser facilmente obtido através de sinais clínicos, o tratamento e a prevenção desta afeção representam um desafio para o médico veterinário, já que a taxa de reincidência de tromboembolismo e mortalidade são elevadas, projectando um prognóstico reservado; Clinic and Surgery of Small Animals Abstract: This report was done within the scope of the internship integrated master’s degree in Veterinay Medicine. It is divided in two parts. In the first part, an analisys of the casuistic followed during the internship is done. The second part is composed by a literature review about the theme ”Feline Arterial Thromboembolism”(FAT), as well as the description and discussion of two clinical cases followed during the internship. FAT is characterized by the embolization of a thrombus in a artery of systemic circulation, being its location more frequently in iliac trifurcation of aorta artery. On most of the cases the thrombus has its origins on the left atrium, as a result of cardiomyopathy. Besides the diagnosis being easily obtained through clinical signs, the treatment and prevention of this disease represents a challenge to the veterinarian clinician, due to the FAT recurrance rate and high mortality, projecting a pour/reserved prognosis.

Alterazioni strutturali e funzionali nelle diverse eziologie di amiloidosi cardiaca: analisi dei parametri ecocardiografici ed emodinamici invasivi e loro ruolo prognostico

Background e scopo: Tradizionalmente la cardiomiopatia amiloidotica (CA) è stata considerata una cardiomiopatia restrittiva, ma studi recenti hanno evidenziato il ruolo anche della disfuzione sistolica nella sua fisiopatologia. In questo contesto recente, raramente è stato indagato il profilo emodinamico invasivo. Lo scopo dello studio è stato quello di caratterizzare il profilo emodinamico, strutturale e funzionale della CA nelle tre principali eziologie (amiloidosi da catene leggere (AL), amiloidosi transtiretino-relata (ATTR) mutata (ATTRm) e ‘wild-type’ (ATTRwt)), valutare le differenze del profilo ecocardiografico ed emodinamico nelle fasi diverse di malattia ed esplorare il ruolo prognostico delle principali variabili cliniche e strumentali nella CA. Metodi e risultati: Abbiamo analizzato retrospettivamente i dati di 224 pazienti con CA (AL, n=93; ATTRm, n=66; ATTRwt, n=65). Rispetto all'ATTRwt, i pazienti con AL presentano un minor interessamento morfologico cardiaco, ma dati emodinamici paragonabili, caratterizzati da elevate pressioni di riempimento biventricolari e riduzione della gittata sistolica. L’ATTRm, nonostante il profilo ecocardiografico analogo all’ATTRwt, mostra un quadro emodinamico migliore. Gli indici di funzione diastolica e sistolica longitudinale del ventricolo sinistro (Vsn) sono alterati fin dagli stadi iniziali della malattia, mentre la frazione di eiezione (FEVsn) rimane preservata nella maggior parte dei pazienti, anche nelle fasi avanzate (FEVsn 50 [37-60]%; FEVsn <40% nel 28% dei pazienti NYHA III / IV). All'analisi multivariata, età, NYHA III/I, eziologia AL, frazione di contrazione miocardica (MCF), indice cardiaco (CI) e pressione atriale destra (RAP) sono indipendentemente associati a eventi clinici avversi. Conclusioni Questo studio conferma la complessa fisiopatologia della CA, in cui la disfunzione diastolica è accompagnata da una funzione sistolica longitudinale anormale sin dalle fasi iniziali della malattia. L'AL e l'ATTRwt, nonostante diversi gradi di alterazioni morfologiche, hanno un profilo emodinamico simile; l'ATTRm, invece, presenta un quadro emodinamico migliore. Tra i parametri strumentali, MCF, CI e RAP emergono come predittori significativi di eventi avversi.