Reactive oxygen and nitrogen species balance in the determination of thyroid hormones-induced cardiac hypertrophy mediated by renin-angiotensin system

Role of reactive oxygen species (ROS)/nitric oxide (NO) balance and renin-angiotensin system in mediating cardiac hypertrophy in hyperthyroidism was evaluated in an in vivo and in vitro experimental model. Male Wistar rats were divided into four groups: control, thyroid hormone, vitamin E (or Trolox, its hydrosoluble analogue), thyroid hormone + vitamin E. Angiotensin II receptor (AT1/AT2) gene expression, immunocontent of AT1/AT2 receptors, angiotensinogen, NADPH oxidase (Nox2), and nitric oxide synthase isoforms, as well as ROS concentration (hydrogen peroxide and superoxide anion) were quantified in myocardium. Thyroid hormone increased ROS and NO metabolites, iNOS, nNOS and eNOS isoforms and it was accompanied by cardiac hypertrophy. AT1/AT2 expression and the immunocontent of angiotensinogen and Nox2 were enhanced by thyroid hormone. Antioxidants reduced ROS levels, Nox2, AT1/AT2, NOS isoforms and cardiac hypertrophy. In conclusion, ROS/NO balance may play a role in the control of thyroid hormone-induced cardiac hypertrophy mediated by renin-angiotensin system. (C) 2011 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

Blockage of Angiotensin II type 2 receptor prevents thyroxine-mediated cardiac hypertrophy by blocking Akt activation

Although most of effects of Angiotensin II (Ang II) related to cardiac remodelling can be attributed to type 1 Ang II receptor (AT(1)R), the type 2 receptor (AT(2)R) has been shown to be involved in the development of some cardiac hypertrophy models. In the present study, we investigated whether the thyroid hormone (TH) action leading to cardiac hypertrophy is also mediated by increased Ang II levels or by change on AT(1)R and AT(2)R expression, which could contribute to this effect. In addition, we also evaluated the possible contribution of AT(2)R in the activation of Akt and in the development of TH-induced cardiac hypertrophy. To address these questions, Wistar rats were treated with thyroxine (T(4), 0.1 mg/kg BW/day, i.p.), with or without AT(2)R blocker (PD123319), for 14 days. Cardiac hypertrophy was identified based on heart/body weight ratio and confirmed by analysis of atrial natriuretic factor mRNA expression. Cardiomyocyte cultures were used to exclude the influence of TH-related hemodynamic effects. Our results demonstrate that the cardiac Ang II levels were significantly increased (80%, P < 0.001) as well as the AT(2)R expression (50%, P < 0.05) in TH-induced cardiac hypertrophy. The critical involvement of AT(2)R to the development of this cardiac hypertrophy in vivo was evidenced after administration of AT(2) blocker, which was able to prevent in 40% (P < 0.01) the cardiac mass gain and the Akt activation induced by TH. The role of AT(2)R to the TH-induced cardiomyocyte hypertrophy was also confirmed after using PD123319 in the in vitro studies. These findings improve understanding of the cardiac hypertrophy observed in hyperthyroidism and provide new insights into the generation of future therapeutic strategies.

Exercise changes the size of cardiac neurons and protects them from age-related neurodegeneration

Aging leads to changes in cardiac structure and function. Evidence suggests that the practice of regular exercise may prevent disturbances in the cardiovascular system during aging. We studied the effects of aging on the morphology and morphometry of cardiac neurons in Wistar rats and investigated whether a lifelong moderate exercise program could exert a protective effect toward some deleterious effects of aging. Aging caused a significant decline (28%) in the number of NADH-diaphorase-stained cardiac Animals submitted to a daily session of 60 min, 5 day/week, at 1.1 km/h of running in treadmill over the entire life span exhibited a reversion of the observed decline in the number of cardiac neurons. However, most interesting was that the introduction of this lifelong exercise protocol dramatically altered the sizes of cardiac neurons. There was a notable increase in the percentage of small neurons in the rats of the exercise group compared to the sedentary animals. This is the first time that a protective effect of lifelong regular aerobic exercise has been demonstrated on the deleterious effects of aging in cardiac neurons. (C) 2009 Elsevier GmbH. All rights reserved.

AMP hydrolysis in soluble and microsomal rat cardiac cell fractions: kinetic characterization and molecular identification of 5 `-nucleotidase

The present study describes the enzymatic properties and molecular identification of 5`-nucleotidase in soluble and microsomal fractions from rat cardiac ventricles. Using AMP as a substrate, the results showed that the cation and the concentration required for maximal activity in the two fractions was magnesium at a final concentration of 1 mM. The pH optimum for both fractions was 9.5. The apparent K-m (Michaelis constant) values calculated from the Eadie-Hofstee plot were 59.7 +/- 10.4 mu M and 134.8 +/- 32.1 mu M, with V-max values of 6.7 +/- 0.4 and 143.8 +/- 23.8 nmol P-i/min/mg of protein (means +/- S.D., n = 4) from soluble and microsomal fractions respectively. Western blotting analysis of ecto-5`-nucleotidase revealed a 70 kDa protein in both fractions, with the major proportion present in the microsomal fraction. The presence of these enzymes in the heart probably has a physiological function in adenosine signalling. Furthermore, the presence of ecto-5`-nucleotidase in the microsomal fraction could have a role in the modulation of the excitation-contraction-coupling process through involvement of the Ca2+ influx into the sarcoplasmic reticulum. The measurement of maximal enzyme activities in the two fractions highlights the potential capacity of the different pathways of purine metabolism in the heart.

Exercise Training Reduces Insulin Resistance and Upregulates the mTOR/p70S6k Pathway in Cardiac Muscle of Diet-Induced Obesity Rats

Obesity and insulin resistance are rapidly expanding public health problems. These disturbances are related to many diseases, including heart pathology. Acting through the Akt/mTOR pathway, insulin has numerous and important physiological functions, such as the induction of growth and survival of many cell types and cardiac hypertrophy. However, obesity and insulin resistance can alter mTOR/p70S6k. Exercise training is known to induce this pathway, but never in the heart of diet-induced obesity subjects. To evaluate the effect of exercise training on mTOR/p70S6k in the heart of obese Wistar rats, we analyzed the effects of 12 weeks of swimming on obese rats, induced by a high-fat diet. Exercise training reduced epididymal fat, fasting serum insulin and plasma glucose disappearance. Western blot analyses showed that exercise training increased the ability of insulin to phosphorylate intracellular molecules such as Akt (2.3-fold) and Foxo1 (1.7-fold). Moreover, reduced activities and expressions of proteins, induced by the high-fat diet in rats, such as phospho-JNK (1.9-fold), NF-kB (1.6-fold) and PTP-1B (1.5-fold), were observed. Finally, exercise training increased the activities of the transduction pathways of insulin-dependent protein synthesis, as shown by increases in Raptor phosphorylation (1.7-fold), p70S6k phosphorylation (1.9-fold), and 4E-BP1 phosphorylation (1.4-fold) and a reduction in atrogin-1 expression (2.1-fold). Results demonstrate a pivotal regulatory role of exercise training on the Akt/ mTOR pathway, in turn, promoting protein synthesis and antagonizing protein degradation. J. Cell. Physiol. 226: 666-674, 2011. (C) 2010 Wiley-Liss, Inc.

Electrospinning of Hyperbranched Poly-L-Lysine/Polyaniline Nanofibers for Application in Cardiac Tissue Engineering

Electrospun polyaniline nanofibers are one of the most promising materials for cardiac tissue engineering due to their tunable electroactive properties. Moreover, the biocompatibility of polyaniline nanofibes can be improved by grafting of adhesive peptides during the synthesis. In this paper, we describe the biocompatible properties and cardiomyocytes proliferation on polyaniline electrospun nanofibers modified by hyperbranched poly-L-lysine dendrimers (HPLys). The microstructure characterization of the HPLys/polyaniline nanofibers was carried out by scanning electron microscopy (SEM). It was observed that the application of electrical current stimulates the differentiation of cardiac cells cultured on the nanofiber scaffolds. Both electroactivity and biocompatibility of the HPLys based nanofibers suggest the use this material for culture of cardiac cells and opens the possibility of using this material as a biocompatible electroactive 3-D matrix in cardiac tissue engineering.

Nicorandil protects cardiac mitochondria against permeability transition induced by ischemia-reperfusion

Ischemia followed by reperfusion is known to negatively affect mitochondrial function by inducing a deleterious condition termed mitochondrial permeability transition. Mitochondrial permeability transition is triggered by oxidative stress, which occurs in mitochondria during ischemia-reperfusion as a result of lower antioxidant defenses and increased oxidant production. Permeability transition causes mitochondrial dysfunction and can ultimately lead to cell death. A drug able to minimize mitochondrial damage induced by ischemia-reperfusion may prove to be clinically effective. We aimed to analyze the effects of nicorandil, an ATP-sensitive potassium channel agonist and vasodilator, on mitochondrial function of rat hearts and cardiac HL-1 cells submitted to ischemia-reperfusion. Nicorandil decreased mitochondrial swelling and calcium uptake. It also decreased reactive oxygen species formation and thiobarbituric acid reactive substances levels, a lipid peroxidation biomarker. We thus confirm previous reports that nicorandil inhibits mitochondrial permeability transition and demonstrate that nicorandil inhibits this process by preventing oxidative damage and mitochondrial calcium overload induced by ischemia-reperfusion, resulting in improved cardiomyocyte viability. These results may explain the good clinical results obtained when using nicorandil in the treatment of ischemic heart disease.

Avaliação do papel da ultra-sonografia obstétrica de rotina, no rastreamento pré-natal das anormalidades cardíacas

A ultra-sonografia obstétrica é um método diagnóstico tradicionalmente utilizado na rotina do atendimento pré-natal, tendo sido estudados de forma ampla suas vantagens e limitações. O advento do diagnóstico intra-uterino de cardiopatias congênitas e de arritmias através da ecocardiografia fetal modificou completamente o prognóstico perinatal dessas afecções, por permitir planejar o adequado manejo cardiológico no período neonatal imediato e, em algumas situações, o tratamento e sua resolução in utero. Sendo muito elevada a prevalência de cardiopatias congênitas durante a vida fetal, sua detecção torna-se fundamental. Considerando a inviabilidade operacional de realizar rotineiramente ecocardiografia fetal em todas as gestações, levando-se em conta as condições locais do sistema de saúde, o encaminhamento para exame por especialista passa a ser otimizado com a possibilidade da suspeita de alterações estruturais ou funcionais do coração e do sistema circulatório durante o exame ultra-sonográfico obstétrico de rotina. Não são conhecidos, em nosso meio, dados que avaliem de forma sistemática a acurácia da ultra-sonografia obstétrica no que se refere à suspeita pré-natal de cardiopatias. A partir deste questionamento, este trabalho foi delineado com o objetivo de avaliar o papel da ultra-sonografia obstétrica de rotina na suspeita pré-natal de cardiopatias congênitas ou arritmias graves e os fatores envolvidos na sua efetividade. A amostra foi constituída de 77 neonatos ou lactentes internados no Instituto de Cardiologia do Rio Grande do Sul / Fundação Universitária de Cardiologia (IC/FUC) no período de maio a outubro de 2000, com diagnóstico pós-natal confirmado de cardiopatia estrutural ou arritmia grave, que tenham sido submetidos, durante a vida fetal, a pelo menos uma ultra-sonografia obstétrica após a 18a semana de gestação. Para a coleta de dados, foi utilizado um questionário padronizado, respondido pelos pais ou responsáveis, após consentimento informado. As variáveis categóricas foram comparadas pelo teste do qui-quadrado ou pelo teste de Fisher, com um alfa crítico de 0,05. Um modelo de regressão logística foi utilizado para determinar variáveis independentes eventualmente envolvidas na suspeita pré-natal de cardiopatia. Em 19 pacientes (24,7%), a ultra-sonografia obstétrica foi capaz de levantar suspeita de anormalidades estruturais ou de arritmias. Ao serem consideradas apenas as cardiopatias congênitas, esta prevalência foi de 19,2% (14/73). Em 73,7% destes, as cardiopatias suspeitadas eram acessíveis ao corte de 4-câmaras isolado. Observou-se que 26,3% das crianças com suspeita pré-natal de cardiopatia apresentaram arritmias durante o estudo ecográfico, enquanto apenas 3,4% dos pacientes sem suspeita pré-natal apresentaram alterações do ritmo (P=0,009). Constituiram-se em fatores comparativos significantes entre o grupo com suspeita pré-natal e o sem suspeita a paridade (P=0,029), o parto cesáreo (P=0,006), a internação em unidade de tratamento intensivo (P=0,046) e a escolaridade paterna (P=0,014). Não se mostraram significativos o número de gestações, a história de abortos prévios, o estado civil, o sexo dos pacientes, o tipo de serviço e a localidade em que foram realizados o pré-natal e a ultra-sonografia obstétrica, a indicação da ecografia, o número de ultra-sonografias realizadas, a renda familiar e a escolaridade materna. À análise multivariada, apenas a presença de alteração do ritmo cardíaco durante a ultra-sonografia obstétrica mostrou-se como variável independente associada à suspeita pré-natal de anormalidade cardíaca. Este trabalho demonstra que a ultra-sonografia obstétrica de rotina ainda tem sido subutilizada no rastreamento pré-natal de cardiopatias congênitas, levantando a suspeita de anormalidades estruturais em apenas um quinto dos casos. Considerando a importância prognóstica do diagnóstico intra-uterino de cardiopatias congênitas e arritmias graves, todos os esforços devem ser mobilizados no sentido de aumentar a eficácia da ecografia obstétrica de rotina para a suspeita de anormalidades cardíacas fetais. O treinamento dirigido dos ultra-sonografistas e a conscientização do meio obstétrico e da própria população são instrumentos para esta ação.

Efeito agudo da ingestão de álcool sobre a função endotelial em homens jovens

A disfunção endotelial, avaliada através da vasodilatação mediada pelo fluxo (FMD) e não mediada pelo fluxo (NFMD), está associada à ocorrência de eventos cardiovasculares. Enquanto o consumo moderado de bebidas alcoólicas está associado com baixo risco para doenças cardiovasculares, a ingestão de doses mais altas predispõe a arritmias cardíacas, acidente vascular encefálico e outros eventos, que têm maior incidência no período da manhã. A investigação dos efeitos do álcool sobre a função endotelial pode trazer um melhor entendimento para esta associação. O presente estudo tem por objetivo avaliar, em uma amostra homogênea, o efeito de uma dose relativamente elevada de álcool sobre parâmetros vasculares e de função endotelial. O diâmetro da artéria braquial (DAB), a FMD e a NFMD foram mensurados em três horários (17h, 22h e 7h), em 100 indivíduos do sexo masculino, hígidos, com idades entre 18 e 25 anos (média de 20,74 anos), por ecodoppler da artéria braquial (segundo o protocolo da International Brachial Artery Reactivity Task Force). Os indivíduos foram randomizados para ingerir uma bebida contendo álcool ou uma bebida similar não alcoólica, às 18h. O grupo que consumiu álcool apresentou um aumento no DAB entre as 17h (4,03 mm) e 22h (4,41 mm). Ocorreu uma redução da FMD para 2,43% e da NFMD para 6,30% às 22h, quando comparados com os valores anteriores à ingestão (FMD = 4,22% e NFMD = 13,7%). Foi constatado um efeito bifásico para a pressão arterial sistólica (PAS) e diastólica (PAD), com redução às 22h (PAS = 105,18 mmHg; PAD = 60,14 mmHg), seguida de elevação às 7h (PAS = 117,50 mmHg; PAD = 70,98 mmHg). Conclui-se que, após um período inicial de vasodilatação, a ingestão aguda de álcool não afeta a função endotelial, comparado ao placebo.

High-resolution electrocardiography in the diagnosis of arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy in Boxer dogs

Com o objetivo de avaliar a importância da eletrocardiografia de alta resolução no diagnóstico da cardiomiopatia arritmogênica do ventrículo direito do Boxer, 20 cães sem evidências de doença cardíaca estrutural à avaliação ecodopplercardiográfica foram agrupados de acordo com a frequência de arritmias ventriculares, avaliadas pela eletrocardiografia ambulatorial de 24 horas, e submetidos ao exame eletrocardiográfico de alta resolução. Duração do complexo QRS filtrado, duração dos sinais de baixa amplitude (menor que 40µV) dos últimos 40 milissegundos do complexo QRS e raiz quadrada média da voltagem ao quadrado dos últimos 40 milissegundos do complexo QRS (RMS40) foram as variáveis avaliadas. Não foram observadas diferenças significativas entre os grupos em relação às variáveis estudadas. Sendo assim, os resultados do presente estudo sugerem que a eletrocardiografia de alta resolução não é uma ferramenta útil no auxílio diagnóstico da cardiomiopatia arritmogênica do ventrículo direito dos cães da raça Boxer que não apresentam alterações miocárdicas evidentes ou disfunção sistólica.

Holter electrocardiography in dogs showing doxorubicin-induced dilated cardiomyopathy

O estudo consistiu na identificação precoce da ocorrência de arritmias em cães com cardiomiopatia dilatada experimental induzida pela doxorrubicina (DOX). Utilizaram-se 10 cães adultos, sadios, distribuídos nos grupos A (n=5) e B (n=5). O grupo B recebeu 30mg/m² de DOX, via intravenosa, a cada 21 dias, até a dose cumulativa de 180 ou 240mg/m². No grupo A (controle), administrou-se solução salina 0,9%, via intravenosa, nos mesmos intervalos do grupo B. Ao se evidenciar o quadro de disfunção miocárdica nos cães do grupo B, caracterizado pela fração de encurtamento menor que 20%, aumento da separação septal do ponto E acima de 0,7cm e aumento do índice volumétrico do ventrículo esquerdo ao final da sístole (61,4ml/m²), realizaram-se os eletrocardiogramas por 24 horas. Os resultados demonstraram aumentos de 44,6% e 41,7% nas freqüências cardíacas mínima e média, respectivamente, e presença, com maior freqüência, de arritmias supraventriculares do que ventriculares nos animais do grupo B. Concluiu-se que o Holter é eficaz e demonstra, com precocidade e melhor definição, as alterações da freqüência e do ritmo cardíaco de cães com disfunção miocárdica induzida pela doxorrubicina.

Infusão contínua de lidocaína em diferentes taxas no controle de arritmias induzidas pela administração de adrenalina em cães anestesiados com isofluorano

Avaliaram-se os efeitos da infusão de diferentes doses de lidocaína sobre o ritmo cardíaco, em cães anestesiados com isofluorano que receberam doses crescentes de adrenalina. Foram utilizados 10 cães, cada qual anestesiado quatro vezes, respeitando-se um intervalo de duas semanas. A indução anestésica foi realizada com propofol, 8mg/kg, e a manutenção com isofluorano a 1,5 CAM. Os animais foram distribuídos em quatro grupos, que receberam bolus de lidocaína, 1mg/kg, seguido pela infusão de lidocaína nas taxas de 50μg/kg/h (G50), 100μg/kg/h (G100) e 200μg/kg/h (G200). O grupo-controle (GC) recebeu bolus e infusão de NaCl a 0,9%. As variáveis foram mensuradas 30 minutos após a indução, e em seguida, iniciadas as infusões. Após 10 minutos do princípio dos tratamentos, colheram-se novamente os dados e iniciou-se a infusão de adrenalina, 1μg/kg/min. em intervalos de 10 minutos, realizou-se nova colheita de dados e acrescentou-se 1μg/kg/min na taxa de infusão de adrenalina, até atingir 5μg/kg/min. Comparativamente ao GC, ocorreu redução do aparecimento de batimentos de origem não sinusal e bloqueios atrioventriculares de segundo grau nos grupos tratados com lidocaína. Concluiu-se que a associação de lidocaína à anestesia com isofluorano diminuiu o aparecimento de irregularidades no ritmo cardíaco.

CARDIORESPIRATORY EFFECTS of ISOFLURANE ANESTHESIA IN CRESTED CARACARAS (CARACARA PLANCUS)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Comparison between two methods for cardiac output measurement in propofol-anesthetized dogs: thermodilution and Doppler

ObjectiveTo compare cardiac output (CO) measured by Doppler echocardiography and thermodilution techniques in spontaneously breathing dogs during continuous infusion of propofol. To do so, CO was obtained using the thermodilution method (CO(TD)) and Doppler evaluation of pulmonary flow (CO(DP)) and aortic flow (CO(DA)).Study designProspective cohort study.AnimalsEight adult dogs weighing 8.3 +/- 2.0 kg.MethodsPropofol was used for induction (7.5 +/- 1.9 mg kg-1 IV) followed by a continuous rate infusion at 0.7 mg kg-1 minute-1. The animals were positioned in left lateral recumbency on an echocardiography table that allowed for positioning of the transducer at the 3rd and 5th intercostal spaces of the left hemithorax for Doppler evaluation of pulmonary and aortic valves, respectively. CO(DP) and CO(DA) were calculated from pulmonary and aortic velocity spectra, respectively. A pulmonary artery catheter was inserted via the jugular vein and positioned inside the lumen of the pulmonary artery in order to evaluate CO(TD). The first measurement of CO(TD), CO(DP) and CO(DA) was performed 30 minutes after beginning continuous infusion (T0) and then at 15-minute intervals (T15, T30, T45 and T60). Numeric data were submitted to two-way anova for repeated measurements, Pearson's correlation coefficient and Bland & Altman analysis. Data are presented as mean +/- SD.ResultsAt T0, CO(TD) was lower than CO(DA). CO(DA) was higher than CO(TD) and CO(DP) at T30, T45 and T60. The difference between the CO(TD) and CO(DP), when all data were included, was -0.04 +/- 0.22 L minute-1 and Pearson's correlation coefficient (r) was 0.86. The difference between the CO(TD) and CO(DA) was -0.87 +/- 0.54 L minute-1 and r = 0.69. For CO(TD) and CO(DP), the difference was -0.82 +/- 0.59 L minute-1 and r = 0.61.ConclusionDoppler evaluation of pulmonary flow was a clinically acceptable method for assessing the CO in propofol-anesthetized dogs.