Alternative models of cardiac rehabilitation : a systematic review

The traditional hospital-based model of cardiac rehabilitation faces substantial challenges, such as cost and accessibility. These challenges have led to the development of alternative models of cardiac rehabilitation in recent years. The aim of this study was to identify and critique evidence for the effectiveness of these alternative models. A total of 22 databases were searched to identify quantitative studies or systematic reviews of quantitative studies regarding the effectiveness of alternative models of cardiac rehabilitation. Included studies were appraised using a Critical Appraisal Skills Programme tool and the National Health and Medical Research Council's designations for Level of Evidence. The 83 included articles described interventions in the following broad categories of alternative models of care: multifactorial individualized telehealth, internet based, telehealth focused on exercise, telehealth focused on recovery, community- or home-based, and complementary therapies. Multifactorial individualized telehealth and community- or home-based cardiac rehabilitation are effective alternative models of cardiac rehabilitation, as they have produced similar reductions in cardiovascular disease risk factors compared with hospital-based programmes. While further research is required to address the paucity of data available regarding the effectiveness of alternative models of cardiac rehabilitation in rural, remote, and culturally and linguistically diverse populations, our review indicates there is no need to rely on hospital-based strategies alone to deliver effective cardiac rehabilitation. Local healthcare systems should strive to integrate alternative models of cardiac rehabilitation, such as brief telehealth interventions tailored to individual's risk factor profiles as well as community- or home-based programmes, in order to ensure there are choices available for patients that best fit their needs, risk factor profile, and preferences.

A 2-hour diagnostic protocol for possible cardiac chest pain in the emergency department: A randomized clinical trial

IMPORTANCE Patients with chest pain represent a high health care burden, but it may be possible to identify a patient group with a low short-term risk of adverse cardiac events who are suitable for early discharge. OBJECTIVE To compare the effectiveness of a rapid diagnostic pathway with a standard-care diagnostic pathway for the assessment of patients with possible cardiac chest pain in a usual clinical practice setting. DESIGN, SETTING, AND PARTICIPANTS A single-center, randomized parallel-group trial with blinded outcome assessments was conducted in an academic general and tertiary hospital. Participants included adults with acute chest pain consistent with acute coronary syndrome for whom the attending physician planned further observation and troponin testing. Patient recruitment occurred from October 11, 2010, to July 4, 2012, with a 30-day follow-up. INTERVENTIONS An experimental pathway using an accelerated diagnostic protocol (Thrombolysis in Myocardial Infarction score, 0; electrocardiography; and 0- and 2-hour troponin tests) or a standard-care pathway (troponin test on arrival at hospital, prolonged observation, and a second troponin test 6-12 hours after onset of pain) serving as the control. MAIN OUTCOMES AND MEASURES Discharge from the hospital within 6 hours without a major adverse cardiac event occurring within 30 days. RESULTS Fifty-two of 270 patients in the experimental group were successfully discharged within 6 hours compared with 30 of 272 patients in the control group (19.3% vs 11.0%; odds ratio, 1.92; 95% CI, 1.18-3.13; P = .008). It required 20 hours to discharge the same proportion of patients from the control group as achieved in the experimental group within 6 hours. In the experimental group, 35 additional patients (12.9%) were classified as low risk but admitted to an inpatient ward for cardiac investigation. None of the 35 patients received a diagnosis of acute coronary syndrome after inpatient evaluation. CONCLUSIONS AND RELEVANCE Using the accelerated diagnostic protocol in the experimental pathway almost doubled the proportion of patients with chest pain discharged early. Clinicians could discharge approximately 1 of 5 patients with chest pain to outpatient follow-up monitoring in less than 6 hours. This diagnostic strategy could be easily replicated in other centers because no extra resources are required.

Effects of oral calcium sensitizers on experimental heart failure

Suun kautta annosteltava kalsiumherkistäjä parantaa sydämen vajaatoimintaan liittyvää pumppausvajetta kokeellisissa sydämen vajaatoimintamalleissa Huolimatta viime vuosikymmenien lääketieteellisestä kehityksestä krooninen sydämen vajaatoiminta on silti edelleen vakava, elämänlaatua voimakkaasti rajoittava sairaus. Kalsiumherkistäjät ovat uusi, sydämen pumppausvoimaa lisäävä lääkeryhmä. Levosimendaani, kotimaista alkuperää oleva kalsiumherkistäjä, on kliinisessä käytössä akuutin vajaatoiminnan hoitoon suonensisäisesti ja lyhytaikaisesti annosteltavana valmisteena. Levosimendaanilla on aktiivinen metaboliitti, OR-1896, jonka oletetaan olevan vuorokauden mittaisen levosimendaani-infuusion jälkeen havaittujen useita päiviä kestävien hyödyllisisten vaikutuksisten takana. Levosimendaanin kroonisen, suun kautta tapahtuvan annostelun vaikutuksista tieto on vähäisempää, mutta sillä näyttää olevan positiivisia vaikutuksia potilaiden raportoimana. FM Marjut Louhelainen on selvittänyt väitöskirjassaan suun kautta annosteltavan levosimendaanin ja sen pitkäkestoisen aktiivisen metaboliitin vaikutuksia kroonisen vajaatoiminnan hoidossa käyttämällä sekä hypertensiivisen sydäntaudin että 2 tyypin diabeteksen komplisoimaan sydäninfarktin kokeellisia malleja. Tutkimuksessa selvitettiin lisäksi vajaatoimintaan johtavia molekyylitason tapahtumia sydänlihaksessa. Tutkimuksessa osoitettiin, että krooninen suun kautta annosteltu hoito sekä kalsiumherkistäjä levosimendaanilla että sen aktiivisella metaboliitilla estää hypertensiiviseen sydämen vajaatoiminnan aikaasaamaa sydämen uudelleenmuovaantumista ja siihen liittyvää kuolleisuutta. Nämä vaikutukset välittyivät vähentyneen sydänlihassoluhypertrofian, solukuolleisuuden ja neurohumaraalisen aktivaation kautta. Levosimendaanin ja OR-1896:n osoitettiin myös parantavan sydämen pumppausfunktiota tyyppi 2 diabeteksen komplisoimassa sydäninfarktissa. Ei-diabeettiseen tilanteeseen verrattuna diabetekseen liittyvä infarktin jälkeinen vajaatoiminnan kehitys oli yhteydessä lisääntyneeseen tulehdukseen, fibroosiin, solukuolemaan, neurohumoraaliseen aktivaatioon ja ennenaikaiseen kudoksen vanhenemiseen. Sekä levosimendaani, että OR-1869 vähensivät tulehduksen, fibroosin ja solukuoleman merkkejä ja vaimensi neurohumoraalista aktivaatiota. OR-1896 myös vähensi solujen vanhenemiseen liittyvien merkkiaineiden ilmentymistä. Väitöskirjassa todettiin, että suun kautta annosteltuna sekä levosimendaani, että sen aktiivinen metaboliitti OR-1896, omaavat terapeuttista potentiaalia sekä hypertensiivisen sydäntaudin hoitoon että sydäninfarktin jälkeisen vajaatoiminnan estoon. FM Marjut Louhelaisen farmakologian alaan kuuluva väitöskirja Effects of oral calcium sensitizers on experimental heart failure tarkastetaan Helsingin yliopiston Lääketieteellisessä tiedekunnassa perjantaina 29.01.2010 klo 12 (Biomedicum Helsinki, luentosali 2, Haartmaninkatu 8, Helsinki). Vastaväittäjänä toimii professori Raimo Tuominen, Helsingin yliopiston Farmasian tiedekunnasta ja kustoksena professori Eero Mervaala Helsingin yliopiston Lääketieteellisestä tiedekunnasta.

The mast cell as a regulator of atherosclerotic plaque stability

Atherosclerosis is an inflammatory disease progressing over years via the accumulation of cholesterol in arterial intima with subsequent formation of atherosclerotic plaques. The stability of a plaque is determined by the size of its cholesterol-rich necrotic lipid core and the thickness of the fibrous cap covering it. The strength and thickness of the cap are maintained by smooth muscle cells and the extracellular matrix produced by them. A plaque with a large lipid core and a thin cap is vulnerable to rupture that may lead to acute atherothrombotic events, such as myocardial infarction and stroke. In addition, endothelial erosion, possibly induced by apoptosis of endothelial cells, may lead to such clinical events. One of the major causes of plaque destabilization is inflammation induced by accumulated and modified lipoproteins, and exacerbated by local aberrant shear stress conditions. Macrophages, T-lymphocytes and mast cells infiltrate particularly into the plaque’s shoulder regions prone to atherothrombotic events, and they are present at the actual sites of plaque rupture and erosion. Two major mechanisms of plaque destabilization induced by inflammation are extracellular matrix remodeling and apoptosis. Mast cells are bone marrow-derived inflammatory cells that as progenitors upon chemotactic stimuli infiltrate the target tissues, such as the arterial wall, differentiate in the target tissues and mediate their effects via the release of various mediators, typically in a process called degranulation. The released preformed mast cell granules contain proteases such as tryptase, chymase and cathepsin G bound to heparin and chondroitin sulfate proteoglycans. In addition, various soluble mediators such as histamine and TNF-alpha are released. Mast cells also synthesize many mediators such as cytokines and lipid mediators upon activation. Mast cells are capable of increasing the level of LDL cholesterol in the arterial intima by increasing accumulation and retention of LDL and by decreasing removal of cholesterol by HDL in vitro. In addition, by secreting proinflammatory mediators and proteases, mast cells may induce plaque destabilization by inducing apoptosis of smooth muscle and endothelial cells. Also in vivo data from apoE-/- and ldlr-/- mice suggest a role for mast cells in the progression of atherosclerosis. Furthermore, mast cell-deficient mice have become powerful tools to study the effects of mast cells in vivo. In this study, evidence suggesting a role for mast cells in the regulation of plaque stability is presented. In a mouse model genetically susceptible to atherosclerosis, mast cell deficiency (ldlr-/-/KitW-sh/W-sh mice) was associated with a less atherogenic lipid profile, a decreased level of lipid accumulation in the aortic arterial wall and a decreased level of vascular inflammation as compared to mast-cell competent littermates. In vitro, mast cell chymase-induced smooth muscle cell apoptosis was mediated by inhibition of NF-kappaB activity, followed by downregulation of bcl-2, release of cytochrome c, and activation of caspase-8, -9 and -3. Mast cell-induced endothelial cell apoptosis was mediated by chymase and TNF-alpha, and involved chymase-mediated degradation of fibronectin and vitronectin, and inactivation of FAK- and Akt-mediated survival signaling. Subsequently, mast cells induced inhibition of NF-kappaB activity and activation of caspase-8 and -9. In addition, possible mast cell protease-mediated mechanisms of endothelial erosion may include degradation of fibronectin and VE-cadherin. Thus, the present results suggest a role for mast cells in destabilization of atherosclerotic plaques.

Diabetic cardiomyopathy and post-infarct ventricular remodelling : Effects of levosimendan in a rodent model of type II diabetes

Type 2 diabetes is a risk factor for the development of cardiovascular disease. Recently, the term diabetic cardiomyopathy has been proposed to describe the changes in the heart that occur in response to chronic hyperglycemia and insulin resistance. Ventricular remodelling in diabetic cardiomyopathy includes left ventricular hypertrophy, increased interstitial fibrosis, apoptosis and diastolic dysfunction. Mechanisms behind these changes are increased oxidative stress and renin-angiotensin system activation. The diabetic Goto-Kakizaki rat is a non-obese model of type 2 diabetes that exhibits defective insulin signalling. Recently two interconnected stress response pathways have been discovered that link insulin signalling, longevity, apoptosis and cardiomyocyte hypertrophy. The insulin-receptor PI3K/Ak pathway inhibits proapoptotic FOXO3a in response to insulin signalling and the nuclear Sirt1 deacetylase inhibits proapoptotic p53 and modulates FOXO3a in favour of survival and growth. --- Levosimendan is a calcium sensitizing agent used for the management of acute decompensated heart failure. Levosimendan acts as a positive inotrope by sensitizing cardiac troponin C to calcium and exerts vasodilation by opening mitochondrial and sarcolemmal ATP-sensitive potassium channels. Levosimendan has been described to have beneficial effects in ventricular remodelling after myocardial infarction. The aims of the study were to characterize whether diabetic cardiomyopathy associates with cardiac dysfunction, cardiomyocyte apoptosis, hypertrophy and fibrosis in spontaneously diabetic Goto-Kakizaki (GK) rats, which were used to model type 2 diabetes. Protein expression and activation of the Akt FOXO3a and Sirt1 p53 pathways were examined in the development of ventricular remodelling in GK rats with and without myocardial infarction (MI). The third and fourth studies examined the effects of levosimendan on ventricular remodelling and gene expression in post-MI GK rats. The results demonstrated that diabetic GK rats develop both modest hypertension and features similar to diabetic cardiomyopathy including cardiac dysfunction, LV hypertrophy and fibrosis and increased apoptotic signalling. MI induced a sustained increase in cardiomyocyte apoptosis in GK rats together with aggravated LV hypertrophy and fibrosis. The GK rat myocardium exhibited decreased Akt- FOXO3a phosphorylation and increased nuclear translocation of FOXO3a and overproduction of the Sirt1 protein. Treatment with levosimendan decreased cardiomyocyte apoptosis, senescence and LV hypertrophy and altered the gene expression profile in GK rat myocardium. The findings indicate that impaired cardioprotection via Akt FOXO3a and p38 MAPK is associated with increased apoptosis, whereas Sirt1 functions in counteracting apoptosis and the development of LV hypertrophy in the GK rat myocardium. Overall, levosimendan treatment protects against post-MI ventricular remodelling and alters the gene expression profile in the GK rat myocardium.

Na+/H+ exchange inhibitor cariporide attenuates skeletal muscle infarction when administered before ischemia or reperfusion

Administration of Na(+)/H(+) exchange isoform-1 (NHE-1) inhibitors before ischemia has been shown to attenuate myocardial infarction in several animal models of ischemia-reperfusion injury. However, controversy still exists as to the efficacy of NHE-1 inhibitors in protection of myocardial infarction when administered at the onset of reperfusion. Furthermore, the efficacy of NHE-1 inhibition in protection of skeletal muscle from infarction (necrosis) has not been studied. This information has potential clinical applications in prevention or salvage of skeletal muscle from ischemia-reperfusion injury in elective and trauma reconstructive surgery. The objective of this research project is to test our hypothesis that the NHE-1 inhibitor cariporide is effective in protection of skeletal muscle from infarction when administered at the onset of sustained ischemia or reperfusion and to study the mechanism of action of cariporide. In our studies, we observed that intravenous administration of cariporide 10 min before ischemia (1 or 3 mg/kg) or reperfusion (3 mg/kg) significantly reduced infarction in pig latissimus dorsi muscle flaps compared with the control, when these muscle flaps were subjected to 4 h of ischemia and 48 h of reperfusion (P <0.05; n = 5 pigs/group). Both preischemic and postischemic cariporide treatment (3 mg/kg) induced a significant decrease in muscle myeloperoxidase activity and mitochondrial-free Ca(2+) content and a significant increase in muscle ATP content within 2 h of reperfusion (P <0.05; n = 4 pigs/group). Preischemic and postischemic cariporide treatment (3 mg/kg) also significantly inhibited muscle NHE-1 protein expression within 2 h of reperfusion after 4 h of ischemia, compared with the control (P <0.05; n = 3 pigs/group). These observations support our hypothesis that cariporide attenuates skeletal muscle infarction when administered at the onset of ischemia or reperfusion, and the mechanism involves attenuation of neutrophil accumulation and mitochondrial-free Ca(2+) overload and preservation of ATP synthesis in the early stage of reperfusion.

Angiotensin II favors progression to heart failure in diabetic hearts: role of myocardial fatty acid oxidation downregulation

Purpose: Diabetic myocardium is particularly vulnerable to develop heart failure in response to chronic stress conditions including hypertension or myocardial infarction. We have recently observed that angiotensin II (Ang II)-mediated downregulation of the fatty acid oxidation pathway favors occurrence of heart failure by myocardial accumulation of lipids (lipotoxicity). Because diabetic heart is exposed to high levels of circulating fatty acid, we determined whether insulin resistance favors development of heart failure in mice with Ang II-mediated myocardial remodeling.Methods: To study the combined effect of diabetes and Ang II-induced heart remodeling, we generated leptin-deficient/insulin resistant (Lepob/ob) mice with cardiac targeted overexpression of angiotensinogen (TGAOGN). Left ventricular (LV) failure was indicated by pulmonary congestion (lung weight/tibial length>+2SD of wild-type mice). Myocardial metabolism and function were assessed during in vitro isolated working heart perfusion.Results: Forty-eight percent of TGAOGN mice without insulin resistance exhibited pulmonary congestion at the age of 6 months associated with increased myocardial BNP expression (+375% compared with WT) and reduced LV power (developed pressure x cardiac output; -15%). The proportion of mice presenting heart failure was markedly increased to 71% in TGAOGN mice with insulin resistance (TGAOGN/Lepob/ob). TGAOGN/Lepob/ob mice with heart failure exhibited further increase of BNP compared with failing non-diabetic TGAOGN mice (+146%) and further reduction of cardiac power (-59%). Mice with insulin resistance alone (Lepob/ob) did not exhibit signs of heart failure or LV dysfunction. Myocardial fatty acid oxidation measured during in vitro perfusion was markedly increased in non-failing hearts from Lepob/ob mice (+380% compared with WT) and glucose oxidation decreased (-72%). In contrast, fatty acid and glucose oxidation did not differ from Lepob/ob mice in hearts from TGAOGN/Lepob/ob mice without heart failure. However, both fatty acid and glucose oxidation were markedly decreased (-47% and -48%, respectively, compared with WT/Lepob/+) in failing hearts from TGAOGN/Lepob/ob mice. Reduction of fatty acid oxidation was associated with marked reduction of protein expression of a number of regulatory enzymes implied in fatty acid oxidation.Conclusions: Insulin resistance favors the progression to heart failure during chronic exposure of the myocardium to Ang II. Our results are compatible with a role of Ang II-mediated downregulation of fatty acid oxidation, potentially promoting lipotoxicity.

L’implication du Stromal Cell-derived Factor-1 alpha dans le remodelage cardiaque une semaine après un infarctus du myocarde

L’injection de cellules souches provenant de la moelle osseuse est reconnue pour améliorer la fonction ventriculaire ainsi que le remodelage cicatriciel après un infarctus du myocarde (IM). Le Stromal Cell-derived factor-1 alpha (SDF-1 alpha), une chimiokine induite par l’ischémie cardiaque, représente une grande importance en raison de son rôle dans le recrutement de cellules inflammatoires et de cellules souches de la moelle osseuse vers les sites endommagés. Quoique les recherches sur le rôle de la chimiokine SDF-1 alpha dans le remodelage ventriculaire se multiplient, son implication dans la phase aiguë du remodelage reste inexplorée. Le but de la présente étude est de déterminer l’effet du SDF-1 alpha sur la taille de la cicatrice, l’hypertrophie cardiaque ainsi que la fonction ventriculaire chez des rats et des souris une semaine après un IM. La stratégie utilisée implique l’administration de l’AMD3100 (1 mg/kg, 24 heures après l’IM, pendant 6 jours), l’antagoniste sélectif du récepteur du SDF-1 alpha, le CXCR4. Ce récepteur est couplé à une protéine G alpha i et induit la migration et la prolifération cellulaire. Chez les rats du groupe IM, l’expression de la chimiokine a été détectée surtout dans les cellules musculaires lisses et les cellules endothéliales des vaisseaux cicatriciels. Le profil d’expression de la chimiokine dans le cœur infarci indique un gradient de concentration vers la cicatrice. Une semaine après l’IM, le traitement avec l’AMD3100 a diminué la taille de la cicatrice, résultant en une amélioration de la fonction ventriculaire et une diminution de l’élévation de l’expression de l’ARNm de l’ANP dans le ventricule gauche non infarci (VGNI). Chez les souris, le traitement avec l’AMD3100 a engendré les mêmes effets, soit une diminution de la taille de la cicatrice ainsi qu’une amélioration de la fonction ventriculaire. La réduction de la taille de la région infarcie chez les souris traitées avec l’AMD3100 est associée avec une atténuation de l’infiltration des neutrophiles dans la région ischémique. Ces résultats suggèrent que le blocage pharmacologique de l’axe SDF-1 alpha/CXCR4 lors de la phase aiguë du remodelage ventriculaire après un IM diminue la taille de la cicatrice et améliore la fonction ventriculaire, en partie, par la diminution de la réaction inflammatoire.

Rôles physiopathologiques du complément dans le syndrome coronarien aigu et implications thérapeutiques

Les efforts investis pour diminuer les risques de développer un infarctus du myocarde sont nombreux. Aujourd’hui les médecins prennent connaissance des divers facteurs de risque connus prédisposant aux syndromes coronariens aigus (SCA) dans le but de prendre en charge les patients «à risque» [1]. Bien que le suivi rigoureux et le contrôle de certains facteurs de risque modifiables aient permis une meilleure gestion des cas de SCA, les cas d’infarctus persistent de manière encore trop fréquente dans le monde. Puisque d’importantes études ont démontré que les SCA pouvaient survenir sans même la présence des facteurs de risque conventionnels [2, 3], les chercheurs se sont penchés sur un autre mécanisme potentiellement responsable de l’avènement des SCA : l’inflammation. L’inflammation joue un rôle prépondérant dans l’initiation, la progression et les complications de l’athérosclérose [4, 5] mais aussi dans les situations post-infarctus [6, 7]. Au cours des dernières années, le contrôle du processus inflammatoire est devenu une cible de choix dans la prévention et le traitement des SCA. Cependant, malgré les efforts investis, aucun de ces traitements ne s’est avéré pleinement efficace dans l’atteinte du but ultime visé par une diminution de l’inflammation : la diminution de la mortalité. Le complément est un système complexe reconnu principalement pour son rôle primordial dans l’immunité [2]. Cependant, lorsqu’il est activé de manière inappropriée ou excessive, il peut être à l’origine de nombreux dommages cellulaires caractéristiques de plusieurs pathologies inflammatoires dont font partie les complications de l’athérosclérose et des événements post-infarctus. Le travail effectué dans le cadre de mon doctorat vise à établir les rôles physiopathologiques du complément dans les interactions de l’axe thrombose-inflammation caractéristiques des SCA dans le but ultime d’identifier des cibles thérapeutiques permettant le développement de nouvelles approches pour la prévention et le traitement de ces pathologies. Les principaux résultats obtenus durant mon cursus suggèrent d’abord que la voie alterne du complément peut représenter une cible thérapeutique de choix dans les maladies coronariennes aiguës puisque l’activation terminale du complément semble y être principalement causée par l’activation du cette voie. De faibles niveaux sériques de MBL (mannan-binding lectin) et une activation terminale négligeable du complément caractérisent plutôt la maladie coronarienne stable. En comparant l’activité relative de chacune des voies du complément chez des cohortes de patients traités ou non par un anticorps spécifique à la protéine C5 du complément (pexelizumab), un second volet démontre quant à lui qu’une inhibition de l’activation du C5 n’a pas d’effet bénéfique majeur sur l’inhibition de la formation du complexe sC5b-9 ou sur les événements cliniques subséquents. Par conséquent, nous avons exploré, à l’aide d’un modèle in vitro, les raisons de l’inefficacité du traitement. Les résultats révèlent que le blocage du C5 avec le pexelizumab inhibe la production de l’anaphylatoxine pro-inflammatoire C5a et du complexe terminal du complément sans toutefois avoir d’effet sur l’apoptose des cellules endothéliales produites induite par le sérum des patients atteints de STEMI. Finalement, une autre section stipule que l’atorvastatine diminue l’activation du complément induite par les plaquettes sanguines chez des patients hypercholestérolémiques, mettant en évidence l’importance du rôle de cette statine dans la réduction des effets délétères de l’activation du système du complément médié par les plaquettes. Ensemble, l’étude du rôle spécifique des différentes voies d’activation du complément dans des contextes pathologiques variés, l’analyse des effets d’une inhibition spécifique de la protéine C5 du complément dans la progression des SCA et la mise en évidence des interactions entre l’activation du complément et les plaquettes activées ont contribué au développement d’une meilleure connaissance des rôles physiopathologiques du complément dans la progression de la maladie coronarienne.

Automaticité dans le coeur ischémique : analyse de bifurcation d’un modèle mathématique de cellule ventriculaire humaine

L’ischémie aigüe (restriction de la perfusion suite à l’infarctus du myocarde) induit des changements majeurs des propriétés électrophysiologique du tissu ventriculaire. Dans la zone ischémique, on observe une augmentation du potassium extracellulaire qui provoque l’élévation du potentiel membranaire et induit un "courant de lésion" circulant entre la zone affectée et saine. Le manque d’oxygène modifie le métabolisme des cellules et diminue la production d’ATP, ce qui entraîne l’ouverture de canaux potassique ATP-dépendant. La tachycardie, la fibrillation ventriculaire et la mort subite sont des conséquences possibles de l’ischémie. Cependant les mécanismes responsables de ces complications ne sont pas clairement établis. La création de foyer ectopique (automaticité), constitue une hypothèse intéressante expliquant la création de ses arythmies. Nous étudions l’effet de l’ischémie sur l’automaticité à l’aide d’un modèle mathématique de la cellule ventriculaire humaine (Ten Tusscher, 2006) et d’une analyse exhaustive des bifurcations en fonction de trois paramètres : la concentration de potassium extracellulaire, le "courant de lésion" et l’ouverture de canaux potassiques ATP-dépendant. Dans ce modèle, nous trouvons que seule la présence du courant de lésion peut entrainer une activité automatique. Les changements de potassium extracellulaire et du courant potassique ATP-dépendant altèrent toutefois la structure de bifurcation.

Rôle du tissu adipeux dans l’effet cardioprotecteur du EP 80317, un ligand sélectif du récepteur CD36

Le récepteur CD36 est impliqué dans le transport des acides gras libres non estérifiés (AGNE) au niveau des tissus cardiaque et périphériques. Les dommages tissulaires et la dysfonction cardiaque observés après une ischémie-reperfusion (I/R) du myocarde sont en partie liés à l’internalisation et au métabolisme oxydatif accrus des AGNE dont la concentration sanguine augmente transitoirement après un infarctus du myocarde, contrairement à ce qui est observé chez des souris déficientes en CD36. Nous avons émis l’hypothèse selon laquelle le EP 80317, un ligand synthétique du récepteur CD36, exercerait un effet cardioprotecteur contre les dommages induits par une ischémie transitoire du myocarde. Nos objectifs étaient 1) de vérifier l’effet cardioprotecteur du EP 80317 et 2) de définir son mécanisme, plus précisément de documenter l’effet du traitement sur le métabolisme lipidique. À cette fin, des souris de type sauvage ont été traitées par le EP 80317 (289 nmol/kg) par voie sous-cutanée pendant 14 jours avant d’être soumises à 30 minutes d’ischémie suivant la ligature de l’artère coronaire gauche descendante et de sa reperfusion pendant une période de 6 ou 48 heures. Le cœur et les tissus périphériques (foie, muscle squelettique et dépôts adipeux) ont été prélevés pour déterminer le profil de certains gènes impliqués dans la régulation du métabolisme lipidique. Nos travaux ont montré que l’effet cardioprotecteur d’un traitement préventif par le EP 80317 est associé à une augmentation transitoire du stockage des triglycérides et d’une réduction des AGNE circulants.

Protective signaling of oxytocin in an in vitro model of myocardial ischemia - reperfusion

Introduction : La prévention de la mort de cellules cardiaques contractiles suite à un épisode d'infarctus du myocarde représente le plus grand défi dans la récupération de la fonction cardiaque. On a démontré à maintes reprises que l'ocytocine (OT), l'hormone bien connue pour ses rôles dans le comportement social et reproductif et couramment utilisée dans l’induction de l’accouchement, diminue la taille de l'infarctus et améliore la récupération fonctionnelle du myocarde blessé. Les mécanismes de cette protection ne sont pas totalement compris. Objectif : Étudier les effets d'un traitement avec de l'ocytocine sur des cardiomyocytes isolés en utilisant un modèle in vitro qui simule les conditions d'un infarctus du myocarde. Méthodes : La lignée cellulaire myoblastique H9c2 a été utilisée comme modèle de cardiomyocyte. Pour simuler le dommage d'ischémie-reperfusion (IR), les cellules ont été placées dans un tampon ischémique et incubées dans une chambre anoxique pendant 2 heures. La reperfusion a été accomplie par la restauration du milieu de culture régulier dans des conditions normales d'oxygène. L'OT a été administrée en présence ou en absence d'inhibiteurs de kinases connues pour être impliquées dans la cardioprotection. La mortalité cellulaire a été évaluée par TUNEL et l'activité mitochondriale par la production de formazan pendant 1 à 4 heures de reperfusion. La microscopie confocale a servie pour localiser les structures cellulaires. Résultats : Le modèle expérimental de l'IR dans les cellules H9c2 a été caractérisé par une diminution dans la production de formazan (aux alentours de 50 à 70 % du groupe témoin, p < 0.001) et par l'augmentation du nombre de noyaux TUNEL-positif (11.7 ± 4.5% contre 1.3 ± 0.7% pour le contrôle). L'addition de l'OT (10-7 a 10-9 M) au commencement de la reperfusion a inversé les effets de l'IR jusqu'aux niveaux du contrôle (p < 0.001). L'effet protecteur de l'OT a été abrogé par : i) un antagoniste de l'OT ; ii) le knockdown de l'expression du récepteur à l'OT induit par le siRNA ; iii) la wortmannin, l'inhibiteur de phosphatidylinositol 3-kinases ; iv) KT5823, l'inhibiteur de la protéine kinase dépendante du cGMP (PKG); v) l'ODQ, un inhibiteur du guanylate cyclase (GC) soluble, et A71915, un antagoniste du GC membranaire. L'analyse confocale des cellules traitées avec OT a révélé la translocation du récepteur à l'OT et la forme phosphorylée de l'Akt (Thr 308, p-Akt) dans le noyau et dans les mitochondries. Conclusions : L'OT protège directement la viabilité des cardiomyocytes, lorsqu'elle est administrée au début de la reperfusion, par le déclenchement de la signalisation du PI3K, la phosphorylation de l'Akt et son trafic cellulaire. La cytoprotection médiée par l'OT implique la production de cGMP par les deux formes de GC.

Implications physiopathologiques de la Nestine lors du remodelage pulmonaire et cardiaque à la suite de l’infarctus du myocarde, du diabète et de l’hypertension pulmonaire

Il est reconnu que la protéine filamenteuse intermédiaire Nestine est exprimée lors du processus de cicatrisation et du remodelage fibrotique. De plus, nous avons identifié l’expression de la Nestine au sein de deux populations distinctes qui sont directement impliquées dans les réponses de fibroses réparative et réactive. Ainsi, une population de cellules souches neurales progénitrices résidentes du coeur de rat adulte exprime la Nestine et a été identifiée à titre de substrat de l’angiogenèse et de la neurogenèse cardiaque. Également, la Nestine est exprimée par les myofibroblastes cicatriciels cardiaques et il a été établi que la protéine filamenteuse intermédiaire joue un rôle dans la prolifération de ces cellules. Ainsi, l’objectif général de cette thèse était de mieux comprendre les évènements cellulaires impliqués dans la réponse neurogénique des cellules souches neurales progénitrices résidentes cardiaques Nestine(+) (CSNPRCN(+)) lors de la fibrose réparative cardiaque et d’explorer si l’apparition de fibroblastes Nestine(+) est associée avec la réponse de fibrose réactive secondaire du remodelage pulmonaire. Une première publication nous a permis d’établir qu’il existe une régulation à la hausse de l’expression de la GAP43 (growth associated protein 43) et que cet événement transitoire précède l’acquisition d’un phénotype neuronal par les CSNPRCN(+) lors du processus de cicatrisation cardiaque chez le rat ayant subi un infarctus du myocarde. De plus, la surimposition de la condition diabétique de type 1, via l’injection unique de Streptozotocine chez le rat, abolit la réponse neurogénique des CSNPRCN(+), qui est normalement induite à la suite de l’ischémie cardiaque ou de l’administration de 6-hydroxydopamine. Le second article a démontré que le développement aigu de la fibrose pulmonaire secondaire de l’infarctus du myocarde chez le rat est associé avec une augmentation de l’expression protéique de la Nestine et de l’apparition de myofibroblastes pulmonaires Nestine(+). Également, le traitement de fibroblastes pulmonaires avec des facteurs de croissances peptidiques pro-fibrotiques a augmenté l’expression de la Nestine par ces cellules. Enfin, le développement initial de la condition diabétique de type 1 chez le rat est associé avec une absence de fibrose réactive pulmonaire et à une réduction significative des niveaux protéiques et d’ARN messager de la Nestine pulmonaire. Finalement, la troisième étude représentait quant à elle un prolongement de la deuxième étude et a alors examiné le remodelage pulmonaire chronique chez un modèle établi d’hypertension pulmonaire. Ainsi, les poumons de rats adultes mâles soumis à l’hypoxie hypobarique durant 3 semaines présentent un remodelage vasculaire, une fibrose réactive et une augmentation des niveaux d’ARN messager et de la protéine Nestine. De plus, nos résultats ont démontré que la Nestine, plutôt que l’alpha-actine du muscle lisse, est un marqueur plus approprié des diverses populations de fibroblastes pulmonaires activés. Également, nos données suggèrent que les fibroblastes pulmonaires activés proviendraient en partie de fibroblastes résidents, ainsi que des processus de transition épithélio-mésenchymateuse et de transition endothélio-mésenchymateuse. Collectivement, ces études ont démontré que des populations distinctes de cellules Nestine(+) jouent un rôle majeur dans la fibrose réparative cardiaque et la fibrose réactive pulmonaire.

Efectos cardiovasculares del hipotiroidismo clínico y subclínico en pacientes con síndrome coronario agudo

Objetivo: determinar la asociación entre la disfunción tiroidea (hipotiroidismo clínico y subclínico) y la presencia de complicaciones cardiovasculares (falla cardiaca, arritmias, angina postinfarto y muerte) en pacientes con síndrome coronario agudo que ingresaron a la Unidad de Cuidado Coronario de un hospital de cuarto nivel en la ciudad de Bogotá, Colombia. Materiales y métodos: estudio analítico de cohorte prospectiva, donde se evaluó la cohorte expuesta (129 pacientes) y no expuesta (258 pacientes) que ingresaron a la UCC del hospital de cuarto nivel, con diagnóstico de síndrome coronario agudo: Angina inestable, IAM SEST (Infarto agudo del miocardio sin elevación del ST) o IAM CEST (Infarto agudo del miocardio con elevación del ST) entre el periodo de enero de 2009 y marzo de 2010. Se evaluaron las asociaciones mediante el riesgo relativo e intervalo de confianza y la prueba de chi cuadrado. En el análisis multivariado se utilizó el modelo de regresión logística incondicional. Resultados: Se estudiaron en total 387 pacientes, 258 eutiroideos y 129 pacientes con disfunción tiroidea (hipotiroidismo clínico e hipotiroidismo subclínico). La distribución según el sexo en la cohorte de expuestos y no expuestos fue de 67% vs 66.3% y de mujeres 31% vs 33.7%. El desenlace más frecuente en el grupo de pacientes expuestos fue falla cardiaca (13%). Se evidenció que los pacientes con hipotiroidismo clínico o subclínico tienen el doble de riesgo de presentar falla cardiaca (RR=2.2 IC 95%:1.1-4.3) y 3 veces más riesgo de presentar fibrilación auricular (RR=4 IC 95%:1.22–13.0). No hubo diferencias estadísticamente significativas en los demás desenlaces. El análisis multivariado mostró que el hipotiroidismo es un factor de riesgo suficiente para producir falla cardiaca y fibrilación auricular. Conclusiones: El hipotiroidismo clínico y subclínico aumentan el riesgo de desarrollar falla cardiaca y fibrilación auricular en pacientes con síndrome coronario agudo.