Cardiac Imaging in the Diagnosis of Coronary Artery Disease: The Value of Quantitative Imaging of Myocardial Perfusion and Deformation

Atherosclerosis is a chronic and progressive disease of the vasculature. Increasing coronary atherosclerosis can lead to obstructive coronary artery disease (CAD) or myocardial infarction. Computed tomography angiography (CTA) allows noninvasive assessment of coronary anatomy and quantitation of atherosclerotic burden. Myocardial blood flow (MBF) can be accurately measured in absolute terms (mL/g/min) by positron emission tomography (PET) with [15O] H O as a radiotracer. We studied the coronary microvascular dysfunction as a risk factor for future coronary calcification in healthy young men by measuring the coronary flow reserve (CFR) which is the ratio between resting and hyperemic MBF. Impaired vasodilator function was not linked with accelerated atherosclerosis 11 years later. Currently, there is a global interest in quantitative PET perfusion imaging. We established optimal thresholds of [15O] H O PET perfusion for diagnosis of CAD (hyperemic MBF of 2.3 mL/g/min and CFR of 2.5) in the first multicenter study of this type (Turku, Amsterdam and Uppsala). In myocardial bridging a segment of the coronary artery travels inside the myocardium and can be seen as intramural course (CTA) or systolic compression (invasive coronary angiography). Myocardial bridging is frequently linked with proximal atherosclerotic plaques. We used quantitative [15O] H O PET perfusion to evaluate the hemodynamic effects of myocardial bridging. Myocardial bridging was not associated with decreased absolute MBF or increased atherosclerotic burden. Speckle tracking allows quantitative echocardiographic imaging of myocardial deformation. Speckle tracking during dobutamine stress echocardiography was feasible and comparable to subjective wall motion analysis in the diagnosis of CAD. In addition, it correctly risk stratified patients with multivessel disease and extensive ischemia.

Health-related quality of life among patients attending cardiovascular rehabilitation

Purpose: f i rst , an investigation of baseline differences in Health-Related Quality of l i fe (HRQOl) among adhere and non-adhere patients of Phase III cardiac rehabilitation (CR) was examined. Second, among patients who adhered to the program, effectiveness of t reatment based on HRQOl was evaluated. Methods: Data was collected by the Brock University Heart Institute. Participants completed a questionnaire battery at baseline and again at six months i f they were still a client. Results: The physical dimension of HRQOl differed at baseline between the adhere and non-adhere groups. for everyone point increase in physical HRQOl scores there was an associated 1.06 times greater likelihood that an individual would adhere to the program. Second, in those who adhered to the program for six months, physical HRQOl scores improved 3.18 points. Conclusions: Phase III CR significant improves HRQOl in patients suffering f rom cardiovascular disease.

Comparaison de la performance à l’exercice de patients souffrant d’insuffisance cardiaque sévère à une épreuve d’effort maximal, une épreuve sous-maximale et un test de marche

L’insuffisance cardiaque est une pathologie provoquant une diminution importante des capacités fonctionnelles des patients ainsi qu’une diminution drastique de la qualité de vie. L’évaluation des capacités fonctionnelles est généralement effectuée par une épreuve d’effort maximal. Cependant pour plusieurs patients, cet effort est difficile à compléter. Les objectifs de l’étude présentée dans ce mémoire sont : (1) valider trois méthodes d’évaluation de la capacité fonctionnelle et aérobie des sujets souffrant d’insuffisance cardiaque avec un complexe QRS élargi; (2) chercher à établir le profil des patients démontrant une meilleure tolérance à l’exercice malgré une consommation maximale d’oxygène identique; et (3) démontrer les conséquences de la présence et de la magnitude de l’asynchronisme cardiaque dans la capacité fonctionnelle et la tolérance à l’exercice. Tous les sujets ont été soumis à un test de marche de six minutes, un test d’endurance à charge constante sur tapis roulant et à une épreuve d’effort maximal avec mesure d’échanges gazeux à la bouche. Les résultats ont montré une association significative entre les épreuves maximale et plus spécifiquement sous-maximale. De plus, une meilleure tolérance à l’exercice serait associée significativement à une plus grande masse du ventricule gauche. Finalement, les résultats de notre étude n’ont pas montré d’effet d’un asynchronisme cardiaque sur la performance à l’effort tel qu’évalué par nos protocoles.

Les réponses physiologiques d'un entrainement intermittent de haute intensité chez les patients coronariens stables

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

The Role of MicroRNA Regulation of Cardiac Ion Channel in Arrhythmia

La fibrillation auriculaire (FA) est le trouble du rythme le plus fréquemment observé en pratique clinique. Elle constitue un risque important de morbi-mortalité. Le traitement de la FA reste un défi majeur en lien avec les nombreux effets secondaires associés aux approches thérapeutiques actuelles. Dans ce contexte, une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents à la FA est essentielle pour le développement de nouvelles thérapies offrant un meilleur rapport bénéfice/risque pour les patients. La FA est caractérisée par i) un remodelage électrique délétère associé le plus souvent ii) à un remodelage structurel du myocarde favorisant la récurrence et le maintien de l’arythmie. La diminution de la période réfractaire effective au sein du tissu auriculaire est un élément clef du remodelage électrique. Le remodelage structurel, quant à lui, se manifeste principalement par une fibrose tissulaire qui altère la propagation de l’influx électrique dans les oreillettes. Les mécanismes moléculaires impliqués dans la mise en place de ces deux substrats restent mal connus. Récemment, le rôle des microARNs (miARNs) a été pointé du doigt dans de nombreuses pathologies notamment cardiaques. Dans ce contexte les objectifs principaux de ce travail ont été i) d'acquérir une compréhension approfondie du rôle des miARNs dans la régulation de l’expression des canaux ioniques et ii) de mieux comprendre le rôle de ces molécules dans l’installation d’un substrat favorable a la FA. Nous avons, dans un premier temps, effectué une analyse bio-informatique combinée à des approches expérimentales spécifiques afin d’identifier clairement les miARNs démontrant un fort potentiel de régulation des gènes codant pour l’expression des canaux ioniques cardiaques humains. Nous avons identifié un nombre limité de miARNs cardiaques qui possédaient ces propriétés. Sur la base de ces résultats, nous avons démontré que l’altération de l'expression des canaux ioniques, observée dans diverse maladies cardiaques (par exemple, les cardiomyopathies, l’ischémie myocardique, et la fibrillation auriculaire), peut être soumise à ces miARNs suggérant leur implication dans l’arythmogénèse. La régulation du courant potassique IK1 est un facteur déterminant du remodelage électrique auriculaire associée à la FA. Les mécanismes moléculaires sous-jacents sont peu connus. Nous avons émis l’hypothèse que l'altération de l’expression des miARNs soit corrélée à l’augmentation de l’expression d’IK1 dans la FA. Nous avons constaté que l’expression de miR-26 est réduite dans la FA et qu’elle régule IK1 en modulant l’expression de sa sous-unité Kir2.1. Nous avons démontré que miR-26 est sous la répression transcriptionnelle du facteur nucléaire des lymphocytes T activés (NFAT) et que l’activité accrue de NFATc3/c4, aboutit à une expression réduite de miR-26. En conséquence IK1 augmente lors de la FA. Nous avons enfin démontré que l’interférence in vivo de miR-26 influence la susceptibilité à la FA en régulant IK1, confirmant le rôle prépondérant de miR-26 dans le remodelage auriculaire électrique. La fibrose auriculaire est un constituant majeur du remodelage structurel associé à la FA, impliquant l'activation des fibroblastes et l’influx cellulaire du Ca2 +. Nous avons cherché à déterminer i) si le canal perméable au Ca2+, TRPC3, jouait un rôle dans la fibrose auriculaire en favorisant l'activation des fibroblastes et ii) étudié le rôle potentiel des miARNs dans ce contexte. Nous avons démontré que les canaux TRPC3 favorisent l’influx du Ca2 +, activant la signalisation Ca2 +-dépendante ERK et en conséquence activent la prolifération des fibroblastes. Nous avons également démontré que l’expression du TRPC3 est augmentée dans la FA et que le blocage in vivo de TRPC3 empêche le développement de substrats reliés à la FA. Nous avons par ailleurs validé que miR-26 régule les canaux TRPC3 en diminuant leur expression dans les fibroblastes. Enfin, nous avons montré que l'expression réduite du miR-26 est également due à l’activité augmentée de NFATc3/c4 dans les fibroblastes, expliquant ainsi l’augmentation de TRPC3 lors de la FA, confirmant la contribution de miR-26 dans le processus de remodelage structurel lié à la FA. En conclusion, nos résultats mettent en évidence l'importance des miARNs dans la régulation des canaux ioniques cardiaques. Notamment, miR-26 joue un rôle important dans le remodelage électrique et structurel associé à la FA et ce, en régulant IK1 et l’expression du canal TRPC3. Notre étude démasque ainsi un mécanisme moléculaire de contrôle de la FA innovateur associant des miARNs. miR-26 en particulier représente apres ces travaux une nouvelle cible thérapeutique prometteuse pour traiter la FA.

Cardiac cell fate control by the imidazoline I1 receptor/nischarin : application in cardiac pathology

La moxonidine, un médicament antihypertenseur sympatholytique de type imidazolinique, agit au niveau de la médulla du tronc cérébral pour diminuer la pression artérielle, suite à l’activation sélective du récepteur aux imidazolines I1 (récepteur I1, aussi nommé nischarine). Traitement avec de la moxonidine prévient le développement de l’hypertrophie du ventricule gauche chez des rats hypertendus (SHR), associé à une diminution de la synthèse et une élévation transitoire de la fragmentation d’ADN, des effets antiprolifératifs et apoptotiques. Ces effets se présentent probablement chez les fibroblastes, car l’apoptose des cardiomyocytes pourrait détériorer la fonction cardiaque. Ces effets apparaissent aussi avec des doses non hypotensives de moxonidine, suggérant l’existence d’effets cardiaques directes. Le récepteur I1 se trouvé aussi dans les tissus cardiaques; son activation ex vivo par la moxonidine stimule la libération de l’ANP, ce qui montre que les récepteurs I1 cardiaques sont fonctionnels malgré l’absence de stimulation centrale. Sur la base de ces informations, en plus du i) rôle des peptides natriurétiques comme inhibiteurs de l’apoptose cardiaque et ii) des études qui lient le récepteur I1 avec la maintenance de la matrix extracellulaire, on propose que, à part les effets sympatholytiques centrales, les récepteurs I1 cardiaques peuvent contrôler la croissance-mort cellulaire. L’activation du récepteur I1 peut retarder la progression des cardiopathies vers la défaillance cardiaque, en inhibant des signaux mal adaptatifs de prolifération et apoptose. Des études ont été effectuées pour : 1. Explorer les effets in vivo sur la structure et la fonction cardiaque suite au traitement avec moxonidine chez le SHR et le hamster cardiomyopathique. 2. Définir les voies de signalisation impliquées dans les changements secondaires au traitement avec moxonidine, spécifiquement sur les marqueurs inflammatoires et les voies de signalisation régulant la croissance et la survie cellulaire (MAPK et Akt). 3. Explorer les effets in vitro de la surexpression et l’activation du récepteur I1 sur la survie cellulaire dans des cellules HEK293. 4. Rechercher la localisation, régulation et implication dans la croissance-mort cellulaire du récepteur I1 in vitro (cardiomyocytes et fibroblastes), en réponse aux stimuli associés au remodelage cardiaque : norépinephrine, cytokines (IL-1β, TNF-α) et oxydants (H2O2). Nos études démontrent que la moxonidine, en doses hypotensives et non-hypotensives, améliore la structure et la performance cardiaque chez le SHR par des mécanismes impliquant l’inhibition des cytokines et des voies de signalisation p38 MAPK et Akt. Chez le hamster cardiomyopathique, la moxonidine améliore la fonction cardiaque, module la réponse inflammatoire/anti-inflammatoire et atténue la mort cellulaire et la fibrose cardiaque. Les cellules HEK293 surexprimant la nischarine survivent et prolifèrent plus en réponse à la moxonidine; cet effet est associé à l’inhibition des voies ERK, JNK et p38 MAPK. La surexpression de la nischarine protège aussi de la mort cellulaire induite par le TNF-α, l’IL-1β et le H2O2. En outre, le récepteur I1 s’exprime dans les cardiomyocytes et fibroblastes, son activation inhibe la mort des cardiomyocytes et la prolifération des fibroblastes induite par la norépinephrine, par des effets différentiels sur les MAPK et l’Akt. Dans des conditions inflammatoires, la moxonidine/récepteur aux imidazolines I1 protège les cardiomyocytes et facilite l’élimination des myofibroblastes par des effets contraires sur JNK, p38 MAPK et iNOS. Ces études démontrent le potentiel du récepteur I1/nischarine comme cible anti-hypertrophique et anti-fibrose à niveau cardiaque. L’identification des mécanismes cardioprotecteurs de la nischarine peut amener au développement des traitements basés sur la surexpression de la nischarine chez des patients avec hypertrophie ventriculaire. Finalement, même si l’effet antihypertenseur des agonistes du récepteur I1 centraux est salutaire, le développement de nouveaux agonistes cardiosélectifs du récepteur I1 pourrait donner des bénéfices additionnels chez des patients non hypertendus.

Understanding post-operative temperature drop in cardiac surgery: a mathematical model

A mathematical model is presented to understand heat transfer processes during the cooling and re-warming of patients during cardiac surgery. Our compartmental model is able to account for many of the qualitative features observed in the cooling of various regions of the body including the central core containing the majority of organs, the rectal region containing the intestines and the outer peripheral region of skin and muscle. In particular, we focus on the issue of afterdrop: a drop in core temperature following patient re-warming, which can lead to serious post-operative complications. Model results for a typical cooling and re-warming procedure during surgery are in qualitative agreement with experimental data in producing the afterdrop effect and the observed dynamical variation in temperature between the core, rectal and peripheral regions. The influence of heat transfer processes and the volume of each compartmental region on the afterdrop effect is discussed. We find that excess fat on the peripheral and rectal regions leads to an increase in the afterdrop effect. Our model predicts that, by allowing constant re-warming after the core temperature has been raised, the afterdrop effect will be reduced.

Comparison of two methods of presenting risk information to patients about the side effects of medicines

Objective: To determine whether the use of verbal descriptors suggested by the European Union (EU) such as "common" (1-10% frequency) and "rare" (0.01-0.1%) effectively conveys the level of risk of side effects to people taking a medicine. Design: Randomised controlled study with unconcealed allocation. Participants: 120 adults taking simvastatin or atorvastatin after cardiac surgery or myocardial infarction. Setting: Cardiac rehabilitation clinics at two hospitals in Leeds, UK. Intervention: A written statement about one of the side effects of the medicine (either constipation or pancreatitis). Within each side effect condition half the patients were given the information in verbal form and half in numerical form (for constipation, "common" or 2.5%; for pancreatitis, "rare" or 0.04%). Main outcome measure: The estimated likelihood of the side effect occurring. Other outcome measures related to the perceived severity of the side effect, its risk to health, and its effect on decisions about whether to take the medicine. Results: The mean likelihood estimate given for the constipation side effect was 34.2% in the verbal group and 8.1% in the numerical group; for pancreatitis it was 18% in the verbal group and 2.1% in the numerical group. The verbal descriptors were associated with more negative perceptions of the medicine than their equivalent numerical descriptors. Conclusions: Patients want and need understandable information about medicines and their risks and benefits. This is essential if they are to become partners in medicine taking. The use of verbal descriptors to improve the level of information about side effect risk leads to overestimation of the level of harm and may lead patients to make inappropriate decisions about whether or not they take the medicine.

22q11 deletion syndrome and limb anomalies: Report on two Brazilian patients

Objective: To report on two Brazilian patients with chromosome 22q11 deletion who presented with velopharyngeal insufficiency, congenital heart anomalies, developmental delay, and limb anomalies. The pattern of limb anomalies in these patients, which range from ectrodactyly to limb synostosis, is very uncommon in 22q11 deletion syndrome. Conclusion: These patients widen the spectrum of clinical signs of the 22q11 deletion syndrome and alert researchers to conduct additional investigation in patients with limb involvement with velopharyngeal insufficiency and/or cardiac anomalies, along with developmental delay.

Autonomic impairment after myocardial infarction: Role in cardiac remodelling and mortality

P>1. Impairmant of baroreflex sensitivity (BRS) has been implicated in the reduction of heart rate variability (HRV) and in the increased risk of death after myocardial infarction (MI). In the present study, we investigated whether the additional impairment in BRS induced by sinoaortic baroreceptor denervation (SAD) in MI rats is associated with changes in the low-frequency (LF) component of HRV and increased mortality rate. 2. Rats were randomly divided into four groups: control, MI, denervated (SAD) and SAD + MI rats. Left ventricular (LV) function was evaluated by echocardiography. Autonomic components were assessed by power spectral analysis and BRS. 3. Myocardial infarction (90 days) reduced ejection fraction (by similar to 42%) in both the MI and SAD + MI groups; however, an increase in LV mass and diastolic dysfunction were observed only in the SAD + MI group. Furthermore, BRS, HRV and the LF power of HRV were reduced after MI, with an exacerbated reduction seen in SAD + MI rats. The LF component of blood pressure variability (BPV) was increased in the MI, SAD and SAD + MI groups compared with the control group. Mortality was higher in the MI groups compared with the non-infarcted groups, with an additional increase in mortality in the SAD + MI group compared with the MI group. Correlations were obtained between BRS and the LF component of HRV and between LV mass and the LF component of BPV. 4. Together, the results indicate that the abolishment of BRS induced by SAD in MI rats further reduces the LF band of HRV, resulting in a worse cardiac remodelling and increased mortality in these rats. These data highlight the importance of this mechanism in the prognosis of patients after an ischaemic event.

Differential expression of cytokines, chemokines and chemokine receptors in patients with coronary artery disease

Monocytes/macrophages and lymphocytes have a key role in the pathogenesis of atherosclerosis through the production of inflammatory and anti-inflammatory cytokines. We evaluated mRNA expression and protein production of CCL2, CXCL8, CXCL9, CXCL10, IFN-gamma and IL-10 in vitro as well as the expression of the CCR2 and CXCR3 receptors in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) of patients with coronary artery disease (CAD) and healthy controls in the presence or absence of oxidized LDL (oxLDL). Patients with CAD showed higher constitutive expression of CCL2, CXCL8, CXCL9, CXCL10 and IFN-gamma mRNA and, after stimulation with oxLDL, higher expression of CCL2 and CXCL8 mRNA than the control group. We also detected higher levels of CCL2 and CXCL8 in supernatants of oxLDL-stimulated PBMCs from CAD patients than in corresponding supernatants from controls. Patients with CAD had a higher percentage of constitutive CCR2(+) and CXCR3(+) cells after stimulation with oxLDL. Among CAD patients, the main differences between the stable (SA) and unstable angina (UA) groups were lower IL-10 mRNA production in the latter group. Altogether, our data suggest that PBMCs from CAD patients are able to produce higher concentrations of chemokines and cytokines involved in the regulation of monocyte and lymphocyte migration and retention in atherosclerotic lesions. (C) 2008 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

Auditory stimulation and cardiac autonomic regulation

Previous studies have already demonstrated that auditory stimulation with music influences the cardiovascular system. In this study, we described the relationship between musical auditory stimulation and heart rate variability. Searches were performed with the Medline, SciELO, Lilacs and Cochrane databases using the following keywords: auditory stimulation, autonomic nervous system, music and heart rate variability. The selected studies indicated that there is a strong correlation between noise intensity and vagal-sympathetic balance. Additionally, it was reported that music therapy improved heart rate variability in anthracycline-treated breast cancer patients. It was hypothesized that dopamine release in the striatal system induced by pleasurable songs is involved in cardiac autonomic regulation. Musical auditory stimulation influences heart rate variability through a neural mechanism that is not well understood. Further studies are necessary to develop new therapies to treat cardiovascular disorders.

Perioperative cardiac arrest: a study of 53718 anaesthetics over 9 yr from a Brazilian teaching hospital

Background. Little information exists regarding factors influencing perioperative cardiac arrests and their outcome. This survey evaluated the incidence, causes and outcome of perioperative cardiac arrests in a Brazilian tertiary general teaching hospital between April 1996 and March 2005.Methods. The incidence of cardiac arrest during anaesthesia was prospectively identified from an anaesthesia database. There were 53 718 anaesthetics during the study period. Data collected included patient characteristics, surgical procedures (elective, urgent or emergency), ASA physical status classification, anaesthesia provider information, type of surgery, surgical areas and outcome. All cardiac arrests were retrospectively reviewed and grouped by cause of arrest and death into one of four groups: totally anaesthesia related, partially anaesthesia related, totally surgery related or totally patient disease or condition related.Results. One hundred and eighty-six cardiac arrests (34.6:10 000) and 118 deaths (21.97:10 000) were found. Major risk factors for cardiac arrest were neonates, children under 1 yr and the elderly (P < 0.05), male patients with ASA III or poorer physical status (P < 0.05), in emergency surgery (P < 0.05) and under general anaesthesia (P < 0.05). Patient disease/condition was the major cause of cardiac arrest or death (P < 0.05). There were 18 anaesthesia-related cardiac arrests (3.35:10 000)-10 totally attributed (1.86:10 000) and 8 partially related to anaesthesia (1.49:10 000). There were 6 anaesthesia-related deaths (1.12:10 000)-3 totally attributable and 3 partially related to anaesthesia (0.56:10 000 in both cases). The main causes of anaesthesia-related cardiac arrest were respiratory events (55.5%) and medication-related events (44.5%).Conclusions. Perioperative cardiac arrests were relatively higher in neonates, infants, the elderly and in males with severe underlying disease and under emergency surgery. All anaesthesia-related cardiac arrests were related to airway management and medication administration which is important for prevention strategies.

Maintaining Tissue Perfusion in High-Risk Surgical Patients: A Systematic Review of Randomized Clinical Trials

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Postoperative renal function evaluation, through RIFLE criteria, of elderly patients who underwent femur fracture surgery under spinal anesthesia

Introduction. The postoperative acute renal failure (ARF) incidence in different kinds of surgery has rarely been studied. Age, cardiac dysfunction, previous renal dysfunction, intraoperative hypoperfusion, and use of nephrotoxic medications are mentioned as risk factors for ARF at the postoperative period. The postoperative ARF definition was based on the creatinine increase by the RIFLE classification (R = risk, I = injury, F = failure, L = loss, E = end stage), which corresponds to a 1.5 creatinine increase, two to three times, respectively, above the basal value. This study aimed to evaluate the postoperative ARF incidence in elderly patients who underwent femur fracture surgery under subarachnoid anesthesia and stratify it by the RIFLE criteria. Methods. Ninety patients older than 65 years under spinal anesthesia with fixed dosage of 15 mg of 0.5% isobaric bupivacaine associated with morphine 50 g were studied. Immediate postoperative creatinine was considered basal and compared with maximal creatinine evaluated at 24, 48, and 72 postoperative hours. Results. The mean age of the patients was 80.27 years. ARF incidence was 24.44% and stratified this way: R = 21.11% and I = 3.33%. Conclusions. In conclusion, the postoperative ARF incidence after femur fracture surgery in patients over 65 years was 24.44%. By analyzing the stratification based on the RIFLE classification, the incidence was categorized as Risk (R) = 21.11% and Injury (I) = 3.33%.