Proteomic analysis of coronary sinus serum reveals leucine-rich α2-glycoprotein as a novel biomarker of ventricular dysfunction and heart failure

BACKGROUND: Heart failure (HF) prevention strategies require biomarkers that identify disease manifestation. Increases in B-type natriuretic peptide (BNP) correlate with increased risk of cardiovascular events and HF development. We hypothesize that coronary sinus serum from a high BNP hypertensive population reflects an active pathological process and can be used for biomarker exploration. Our aim was to discover differentially expressed disease-associated proteins that identify patients with ventricular dysfunction and HF.

METHODS AND RESULTS: Coronary sinus serum from 11 asymptomatic, hypertensive patients underwent quantitative differential protein expression analysis by 2-dimensional difference gel electrophoresis. Proteins were identified using mass spectrometry and then studied by enzyme-linked immunosorbent assay in sera from 40 asymptomatic, hypertensive patients and 105 patients across the spectrum of ventricular dysfunction (32 asymptomatic left ventricular diastolic dysfunction, 26 diastolic HF, and 47 systolic HF patients). Leucine-rich α2-glycoprotein (LRG) was consistently overexpressed in high BNP serum. LRG levels correlate significantly with BNP in hypertensive, asymptomatic left ventricular diastolic dysfunction, diastolic HF, and systolic HF patient groups (P≤0.05). LRG levels were able to identify HF independent of BNP. LRG correlates with coronary sinus serum levels of tumor necrosis factor-α (P=0.009) and interleukin-6 (P=0.021). LRG is expressed in myocardial tissue and correlates with transforming growth factor-βR1 (P<0.001) and α-smooth muscle actin (P=0.025) expression.

CONCLUSIONS: LRG was identified as a serum biomarker that accurately identifies patients with HF. Multivariable modeling confirmed that LRG is a stronger identifier of HF than BNP and this is independent of age, sex, creatinine, ischemia, β-blocker therapy, and BNP.

In vivo ventricular gene delivery of a beta-adrenergic receptor kinase inhibitor to the failing heart reverses cardiac dysfunction.

BACKGROUND: Genetic manipulation to reverse molecular abnormalities associated with dysfunctional myocardium may provide novel treatment. This study aimed to determine the feasibility and functional consequences of in vivo beta-adrenergic receptor kinase (betaARK1) inhibition in a model of chronic left ventricular (LV) dysfunction after myocardial infarction (MI). METHODS AND RESULTS: Rabbits underwent ligation of the left circumflex (LCx) marginal artery and implantation of sonomicrometric crystals. Baseline cardiac physiology was studied 3 weeks after MI; 5x10(11) viral particles of adenovirus was percutaneously delivered through the LCx. Animals received transgenes encoding a peptide inhibitor of betaARK1 (Adeno-betaARKct) or an empty virus (EV) as control. One week after gene delivery, global LV and regional systolic function were measured again to assess gene treatment. Adeno-betaARKct delivery to the failing heart through the LCx resulted in chamber-specific expression of the betaARKct. Baseline in vivo LV systolic performance was improved in Adeno-betaARKct-treated animals compared with their individual pre-gene delivery values and compared with EV-treated rabbits. Total beta-AR density and betaARK1 levels were unchanged between treatment groups; however, beta-AR-stimulated adenylyl cyclase activity in the LV was significantly higher in Adeno-betaARKct-treated rabbits compared with EV-treated animals. CONCLUSIONS: In vivo delivery of Adeno-betaARKct is feasible in the infarcted/failing heart by coronary catheterization; expression of betaARKct results in marked reversal of ventricular dysfunction. Thus, inhibition of betaARK1 provides a novel treatment strategy for improving the cardiac performance of the post-MI heart.

Ventricular conduction and long-term heart failure outcomes and mortality in African Americans: insights from the Jackson Heart Study.

BACKGROUND: QRS prolongation is associated with adverse outcomes in mostly white populations, but its clinical significance is not well established for other groups. We investigated the association between QRS duration and mortality in African Americans. METHODS AND RESULTS: We analyzed data from 5146 African Americans in the Jackson Heart Study stratified by QRS duration on baseline 12-lead ECG. We defined QRS prolongation as QRS≥100 ms. We assessed the association between QRS duration and all-cause mortality using Cox proportional hazards models and reported the cumulative incidence of heart failure hospitalization. We identified factors associated with the development of QRS prolongation in patients with normal baseline QRS. At baseline, 30% (n=1528) of participants had QRS prolongation. The cumulative incidences of mortality and heart failure hospitalization were greater with versus without baseline QRS prolongation: 12.6% (95% confidence interval [CI], 11.0-14.4) versus 7.1% (95% CI, 6.3-8.0) and 8.2% (95% CI, 6.9-9.7) versus 4.4% (95% CI, 3.7-5.1), respectively. After risk adjustment, QRS prolongation was associated with increased mortality (hazard ratio, 1.27; 95% CI, 1.03-1.56; P=0.02). There was a linear relationship between QRS duration and mortality (hazard ratio per 10 ms increase, 1.06; 95% CI, 1.01-1.12). Older age, male sex, prior myocardial infarction, lower ejection fraction, left ventricular hypertrophy, and left ventricular dilatation were associated with the development of QRS prolongation. CONCLUSIONS: QRS prolongation in African Americans was associated with increased mortality and heart failure hospitalization. Factors associated with developing QRS prolongation included age, male sex, prior myocardial infarction, and left ventricular structural abnormalities.

Ebstein's anomaly: one and a half ventricular repair.

Patients with Ebstein's anomaly can present after childhood or adolescence with cyanosis, arrhythmias, severe right ventricular dysfunction and frequently with left ventricular dysfunction secondary to the prolonged cyanosis and to the right ventricular interference. At this point conventional repair is accompanied by elevated mortality and morbidity and poor functional results. We report our experience with three patients (8, 16 and 35 years of age) with Ebstein's anomaly, very dilated right atrium, severe tricuspid valve regurgitation (4/4), bi-directional shunt through an atrial septal defect and reduced left ventricular function (mean ejection fraction = 58%, mean shortening fraction = 25%). All underwent one and a half ventricular repair consisting of closure of the atrial septal defect, tricuspid repair with reduction of the atrialised portion of the right ventricle and end-to-side anastomosis of the superior vena cava to the right pulmonary artery. All patients survived, with a mean follow-up of 33 months. In all there was complete regression of the cyanosis and of the signs of heart failure. Postoperative echocardiography showed reduced degree of tricuspid regurgitation (2/4) and improvement of the left ventricular function (mean ejection fraction = 77%, mean shortening fraction = 40%). In patients with Ebstein's anomaly referred late for surgery with severely compromised right ventricular function or even with reduced biventricular function, the presence of a relatively hypoplastic and/or malfunctioning right ventricular chamber inadequate to sustain the entire systemic venous return but capable of managing part of the systemic venous return, permits a one and a half ventricular repair with good functional results.

Predictores de cambio en la función ventricular izquierda posterior a implante valvular aórtico transcateter comparado con reemplazo valvular aórtico quirúrgico en el hospital universitario fundación Cardioinfantil instituto de cardiología – Bogotá

Objetivos: Identificar predictores de recuperación de la función ventricular izquierda y comparar los hallazgos ecocardiográficos en pacientes con estenosis aórtica crítica sometidos a reemplazo quirúrgico de la válvula aórtica (RVA) o implantación de válvula aórtica transcatéter (TAVI). Métodos: Cuarenta y cuatro pacientes tratados con RVA se compararon con 34 pacientes con TAVI, los datos ecocardiográficos fueron retrospectivamente obtenidos antes de la intervención y previo al alta. Resultados: Se analizaron retrospectivamente pacientes tratados en la FCI - IC desde 2009 - 2015 (n = 78 pacientes, con una media de edad 70,29 ± 11,63, EuroSCORE logístico 3,75 (3-8,55) en RVA y 20,4 (15 , 47-23,32) en TAVI. Ambos grupos mostraron una disminución en los gradientes de la válvula aórtica, más en pacientes de TAVI, con un gradiente transaórtico pico (24,5 vs 18,5, p = 0,001) y medio (14 vs 10, p = 0,002) En comparación con RVA, TAVI presentó un mayor número de pacientes con insuficiencia aórtica paravalvular (47,1% frente a 2,3% p = 0.000). En total, el 61,5% presentó mejoría precoz de la función ventricular, el predictor en severo compromiso de la función del ventrículo izquierdo fue un alto índice de masa ventricular izquierda. Conclusiones: La implantación transcatéter de válvula aórtica es una alternativa al reemplazo quirúrgico de la válvula aórtica en pacientes con estenosis aórtica y alto riesgo quirúrgico. La recuperación postoperatoria precoz de la función ventricular izquierda en pacientes con severo compromiso de la función ventricular estuvo asociada a alto índice de masa ventricular izquierda.

Associação de variáveis histopatológicas de biópsias endomiocárdicas pré e pós cirúrgicas com os resultados clínicos de pacientes com disfunção ventricular esquerda grave submetidos à revascularização do miocárdio

Introdução: A cirurgia de revascularização do miocárdio em pacientes com disfunção ventricular esquerda grave, criteriosamente selecionados, pode levar a um incremento na fração de ejeção e/ou melhora da classe functional da New York Heart Association (NYHA) de insuficiência cardíaca. Neste estudo, buscamos variáveis histopatológicas que pudessem estar associadas com a melhora da fração de ejeção ventricular esquerda e/ou melhora na classe funcional de insuficiência cardíaca seis meses após a cirurgia. Métodos: Vinte e quatro pacientes com indicação de cirurgia de revascularização do miocárdio, fração de ejeção ventricular esquerda < 35%, classe funcional de insuficiência cardíaca variando de NYHA II a IV e idade média de 59±9 anos, foram selecionados. Foram realizadas biópsias endomiocárdicas no transoperatório e repetidas seis meses depois através de punção venosa. Extensão de fibrose (% da área do miocárdio do espécime avaliado), miocitólise (número de células encontradas com miocitólise por campo) e hipertrofia da fibra miocárdica (medida através do menor diâmetro celular) foram quantificados utilizando um sistema analizador de imagem (Leica - Image Analysis System). As medidas de fração de ejeção, por ventriculografia radioisotópica, e avaliação da classe funcional de insuficiência cardíaca (NYHA), também foram repetidas após seis meses. Resultados: Dos 24 pacientes inicialmente selecionados, sete foram a óbito antes dos seis meses e um recusou-se a repetir a segunda biópsia. Houve uma melhora significativa na classe funcional NYHA de insuficiência cardíaca nos sobreviventes seis meses após a cirurgia (2,8±0,7 vs. 1,7±0,6; p<0,001), enquanto que a fração de ejeção ventricular esquerda não se alterou (25±6% vs. 26±10%; p = NS). O grau de hipertrofia da fibra muscular permaneceu estável entre o pré e o pós operatório (21 ± 4 vs.22 ± 4μm), porém a extensão de fibrose (8±8 vs. 21±15% de área) e a quantidade de células apresentando miocitólise (9±11 vs. 21±15%/células) aumentaram. significativamente. Uma composição de escore histológico, combinando as três variáveis histopatológicas, indicando um menor grau de remodelamento no pré operatório, identificou um subgrupo de pacientes que apresentaram um incremento na fração de ejeção ventricular esquerda após a cirurgia de revascularização do miocárdio. Conclusão: Em pacientes portadores de cardiopatia isquêmica e grave disfunção ventricular esquerda, a cirurgia de revascularização do miocárdio foi associada com um incremento na função ventricular em um subgrupo de pacientes que apresentavam, no pré operatório, um menor grau de remodelamento ventricular adverso, estimado pela composição de um escore histológico. Apesar da melhora na classe funcional de insuficiência cardíaca na maioria dos pacientes, e incremento na fração de ejeção ventricular esquerda em um subgrupo, alterações histológicas favoráveis, indicativos de reversão do remodelamento ventricular esquerdo, não devem ser esperados após a revascularização, ao menos num período de seis meses após a cirurgia.

Padrão de remodelação e função ventricular em ratos expostos à fumaça do cigarro

FUNDAMENTO: A relevância do padrão de remodelação no modelo de ratos expostos à fumaça do cigarro não é conhecida. OBJETIVO: Analisar a presença de diferentes padrões de remodelação nesse modelo e sua relação com a função ventricular. MÉTODOS: Ratos fumantes (n=47) foram divididos de acordo com o padrão de geometria, analisado pelo ecocardiograma: normal (índice de massa normal e espessura relativa normal), remodelação concêntrica (índice de massa normal e espessura relativa aumentada), hipertrofia concêntrica (índice de massa aumentado e espessura relativa aumentada) e hipertrofia excêntrica (índice de massa aumentado e espessura relativa normal). RESULTADOS: Os ratos fumantes apresentaram um dos quatro padrões de geometria: padrão normal, 51%; hipertrofia excêntrica:,32%; hipertrofia concêntrica, 13% e remodelação concêntrica, 4%. Os grupos normal e hipertrofia excêntrica apresentaram menores valores de fração de ejeção e porcentagem de encurtamento que o grupo hipertrofia concêntrica. Treze animais (28%) apresentaram disfunção sistólica, detectada pela fração de ejeção e pela porcentagem de encurtamento. Na análise de regressão univariada, os padrões de geometria e o índice de massa não foram fator de predição de disfunção ventricular (p>0,05). Por outro lado, o aumento da espessura relativa da parede foi fator de predição de disfunção ventricular na análise univariada (p<0,001) e na análise multivariada, após ajuste para o índice de massa (p=0,003). CONCLUSÃO: Ratos expostos à fumaça do cigarro apresentam um dos quatro diferentes padrões de remodelação. Entre as variáveis geométricas analisadas, somente o aumento da espessura relativa da parede do ventrículo esquerdo foi fator de predição de disfunção ventricular nesse modelo.

Critérios ecocardiográficos para definição de graus de disfunção ventricular em ratos portadores de estenose aórtica

OBJETIVO: O objetivo deste estudo foi identificar variáveis ecocardiográficas que definam graus de disfunção cardíaca em ratos com estenose aórtica (EAo). MÉTODOS: Ratos Wistar (n = 23), machos (90-100 g), foram submetidos a cirurgia para indução de EAo. As variáveis ecocardiográficas analisadas foram: diâmetros diastólico do ventrículo esquerdo (DDVE) e sistólico do átrio esquerdo em valores absolutos e normalizados para o peso corporal; diâmetro sistólico do VE (DSVE); três índices de encurtamento do VE (% de encurtamento endocárdico, %Enc.Endo; % de encurtamento miocárdico, %Enc.Mio; e velocidade de encurtamento da parede posterior do VE, VEPP); e índice de massa do VE (IMVE). Essas variáveis foram utilizadas para a análise de agrupamento (cluster analysis). RESULTADOS: A análise de agrupamento possibilitou separar os ratos com EAo em dois grupos: disfunção leve (n = 13) e disfunção severa (n = 9). Os intervalos de confiança das seguintes variáveis não apresentaram superposição dos seus valores: DDVE, DSVE, %Enc.Endo, %Enc.Mio, IMVE e VEPP. CONCLUSÃO: A utilização conjunta dos intervalos de confiança dessas variáveis permite identificar dois grupos de ratos com estenose aórtica e diferentes graus de comprometimento cardíaco, possibilitando a realização de estudos longitudinais com grupos homogêneos de animais.

Relação entre a esfericidade, a função ventricular e o tamanho do infarto em ratos

FUNDAMENTO: A esfericidade do ventrículo esquerdo (VE) é fator associado com disfunção ventricular, mas não está bem caracterizada no modelo de ratos infartados. OBJETIVO: Analisar a relação entre o índice de esfericidade, a função ventricular e a área infartada no modelo experimental em ratos. MÉTODOS: Seis meses após infarto (IAM, n=33) ou cirurgia simulada (SHAM, n=18), os animais foram submetidos a ecocardiograma. O índice de esfericidade foi obtido pela razão entre as áreas diastólicas nos eixos maior e menor do VE. RESULTADOS: O grupo IAM apresentou menor índice de esfericidade (1,32 × 0,23 vs 1,57 × 0,33; p=0,002), de função sistólica e espessura relativa (0,13 × 0,003 vs 0,18 × 0,04; p<0,001) e maior índice de estresse parietal (1,27 × 0,33 vs 0,88 × 0,25; p<0,001). Houve correlação significativa entre tamanho do infarto e esfericidade (p=0,046). Na análise de regressão linear, o tamanho de infarto (p=0,014), mas não a esfericidade (p=0,683) e o estresse parietal (p=0,176), foi fator de predição da função sistólica. Remodelação excêntrica (p=0,011), mas não a esfericidade (p=0,183) ou o tamanho de infarto (p=0,101), foi fator preditor do estresse parietal. Adicionalmente, o tamanho do infarto (p=0,046), mas não remodelação excêntrica (0,705), foi fator preditor da esfericidade. O tamanho do infarto (p=0,015) e o estresse parietal (p=0,011), mas não a esfericidade (p=0,705), foram preditores de remodelação excêntrica. CONCLUSÃO: A esfericidade está associada mas não é fator determinante do estresse parietal, da remodelação excêntrica e da função sistólica ventricular no modelo de infarto experimental em ratos.

Ventricular Remodeling Induced by Tissue Vitamin A Deficiency in Rats

Background/Aims: Experimental studies suggest that vitamin A plays a role in regulating cardiac structure and function. We tested the hypothesis that cardiac vitamin A deficiency is associated with adverse myocardial remodeling in young adult rats. Methods: Two groups of young female rats, control (C - n = 29) and tissue vitamin A deficient (RVA - n = 31), were subjected to transthoracic echocardiography exam, isolated rat heart study and biochemical study. Results: The RVA rats showed a reduced total vitamin A concentration in both the liver and heart [vitamin A in heart, mu mol/kg (C = 0.95 +/- 0.44 and RVA = 0.24 +/- 0.16, p = 0.01)] with the same serum retinol levels (C = 0.73 +/- 0.29 mu mol/L e RVA = 0.62 +/- 0.17 mu mol/L, p = 0.34). The RVA rats showed higher left ventricular diameters and reduced systolic function. The RVA rats also demonstrated increased lipid hydroperoxide/total antioxidant capacity ratio and cardiac levels of IFN-gamma and TNF-alpha but not of metalloproteinase (MMP)-2 and -9 activity. on the other hand, the RVA rats had decreased levels of beta-hydroxyacylcoenzyme A dehydrogenase and lactate dehydrogenase. Conclusions: Tissue vitamin A deficiency stimulated cardiac remodeling and ventricular dysfunction. Additionally, the data support the involvement of oxidative stress, energy metabolism, and cytokine production in this remodeling process. Copyright (C) 2010 S. Karger AG, Basel