Electrocardiographic parameters of ventricular repolarization : modifiers and the prognostic value

Electric activity of the heart consists of repeated cardiomyocyte depolarizations and repolarizations. Abnormalities in repolarization predispose to ventricular arrhythmias. In body surface electrocardiogram, ventricular repolarization generates the T wave. Several electrocardiographic measures have been developed both for clinical and research purposes to detect repolarization abnormalities. The study aim was to investigate modifiers of ventricular repolarization with the focus on the relationship of the left ventricular mass, antihypertensive drugs, and common gene variants, to electrocardiographic repolarization parameters. The prognostic value of repolarization parameters was also assessed. The study subjects originated from a population of more than 200 middle-aged hypertensive men attending the GENRES hypertension study, and from an epidemiological survey, the Health 2000 Study, including more than 6000 participants. Ventricular repolarization was analysed from digital standard 12-lead resting electrocardiograms with two QT-interval based repolarization parameters (QT interval, T-wave peak to T-wave end interval) and with a set of four T-wave morphology parameters. The results showed that in hypertensive men, a linear change in repolarization parameters is present even in the normal range of left ventricular mass, and that even mild left ventricular hypertrophy is associated with potentially adverse electrocardiographic repolarization changes. In addition, treatments with losartan, bisoprolol, amlodipine, and hydrochlorothiazide have divergent short-term effects on repolarization parameters in hypertensive men. Analyses of the general population sample showed that single nucleotide polymorphisms in KCNH2, KCNE1, and NOS1AP genes are associated with changes in QT-interval based repolarization parameters but not consistently with T-wave morphology parameters. T-wave morphology parameters, but not QT interval or T-wave peak to T-wave end interval, provided independent prognostic information on mortality. The prognostic value was specifically related to cardiovascular mortality. The results indicate that, in hypertension, altered ventricular repolarization is already present in mild left ventricular mass increase, and that commonly used antihypertensive drugs may relatively rapidly and treatment-specifically modify electrocardiographic repolarization parameters. Common variants in cardiac ion channel genes and NOS1AP gene may also modify repolarization-related arrhythmia vulnerability. In the general population, T-wave morphology parameters may be useful in the risk assessment of cardiovascular mortality.

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.

Modification of ventricular repolarization in silent long QT syndrome mutation carriers

Congenital long QT syndrome (LQTS) is a familial disorder characterized by ventricular repolarization that makes carriers vulnerable to malignant ventricular tachycardia and sudden cardiac death. The three main subtypes (LQT1, LQT2 and LQT3) constitute 95% of cases. The disorder is characterized by a prolonged QT interval in electrocardiograms (ECG), but a considerable portion are silent carriers presenting normal (QTc < 440 ms) or borderline (QTc < 470 ms) QT interval. Genetic testing is available only for 60-70% of patients. A number of pharmaceutical compounds also affect ventricular repolarization, causing a clinically similar disorder called acquired long QT syndrome. LQTS carriers - who already have impaired ventricular repolarization - are especially vulnerable. In this thesis, asymptomatic genotyped LQTS mutation carriers with non-diagnostic resting ECG were studied. The body surface potential mapping (BSPM) system was utilized for ECG recording, and signals were analyzed with an automated analysis program. QT interval length, and the end part of the T wave, the Tpe interval, was studied during exercise stress testing and an epinephrine bolus test. In the latter, T wave morphology was also analyzed. The effect of cetirizine was studied in LQTS carriers and also with supra- therapeutic dose in healthy volunteers. At rest, LQTS mutation carriers had a slightly longer heart rate adjusted QTc interval than healthy subjects (427 ± 31 ms and 379 ± 26 ms; p<0.001), but significant overlapping existed. LQT2 mutation carriers had a conspicuously long Tpe-interval (113 ± 24 ms; compared to 79 ± 11 ms in LQT1, 81 ± 17 ms in LQT3 and 78 ± 10 ms in controls; p<0.001). In exercise stress tests, LQT1 mutation carriers exhibit a long QT interval at high heart rates and during recovery, whereas LQT2 mutation carriers have a long Tpe interval at the beginning of exercise and at the end of recovery at low heart rates. LQT3 mutation carriers exhibit prominent shortening of both QT and Tpe intervals during exercise. A small epinephrine bolus revealed disturbed repolarization, especially in LQT2 mutation carriers, who developed prolonged Tpe intervals. A higher epinephrine bolus caused abnormal T waves with a different T wave profile in LQTS mutation carriers compared to healthy controls. These effects were seen in LQT3 as well, a group that may easily escape other provocative tests. In the cetirizine test, the QT and Tpe intervals were not prolonged in LQTS mutation carriers or in healthy controls. Subtype-specific findings in exercise test and epinephrine bolus test help to diagnose silent LQTS mutation carriers and to guide subtype-specific treatments. The Tpe interval, which signifies the repolarization process, seems to be a sensitive marker of disturbed repolarization along with the QT interval, which signifies the end of repolarization. This method may be used in studying compounds that are suspected to affect repolarization. Cetirizine did not adversely alter ventricular repolarization and would not be pro-arrhythmic in common LQT1 and LQT2 subtypes when used at its recommended doses.

The Mathematical modeling of inhomogeneites in ventricular tissue

Cardiac arrhythmias such as ventricular tachycardia (VT) or ventricular fibrillation (VF) are the leading cause of death in the industrialised world. There is a growing consensus that these arrhythmias arise because of the formation of spiral waves of electrical activation in cardiac tissue; unbroken spiral waves are associated with VT and broken ones with VF. Several experimental studies have been carried out to determine the effects of inhomogeneities in cardiac tissue on such arrhythmias. We give a brief overview of such experiments, and then an introduction to partial-differential-equation models for ventricular tissue. We show how different types of inhomogeneities can be included in such models, and then discuss various numerical studies, including our own, of the effects of these inhomogeneities on spiral-wave dynamics. The most remarkable qualitative conclusion of our studies is that the spiral-wave dynamics in such systems depends very sensitively on the positions of these inhomogeneities.

Spiral-Wave Dynamics in a Mathematical Model of Human Ventricular Tissue with Myocytes and Fibroblasts

Cardiac fibroblasts, when coupled functionally with myocytes, can modulate the electrophysiological properties of cardiac tissue. We present systematic numerical studies of such modulation of electrophysiological properties in mathematical models for (a) single myocyte-fibroblast (MF) units and (b) two-dimensional (2D) arrays of such units; our models build on earlier ones and allow for zero-, one-, and two-sided MF couplings. Our studies of MF units elucidate the dependence of the action-potential (AP) morphology on parameters such as E-f, the fibroblast resting-membrane potential, the fibroblast conductance G(f), and the MF gap-junctional coupling G(gap). Furthermore, we find that our MF composite can show autorhythmic and oscillatory behaviors in addition to an excitable response. Our 2D studies use (a) both homogeneous and inhomogeneous distributions of fibroblasts, (b) various ranges for parameters such as G(gap), G(f), and E-f, and (c) intercellular couplings that can be zero-sided, one-sided, and two-sided connections of fibroblasts with myocytes. We show, in particular, that the plane-wave conduction velocity CV decreases as a function of G(gap), for zero-sided and one-sided couplings; however, for two-sided coupling, CV decreases initially and then increases as a function of G(gap), and, eventually, we observe that conduction failure occurs for low values of G(gap). In our homogeneous studies, we find that the rotation speed and stability of a spiral wave can be controlled either by controlling G(gap) or E-f. Our studies with fibroblast inhomogeneities show that a spiral wave can get anchored to a local fibroblast inhomogeneity. We also study the efficacy of a low-amplitude control scheme, which has been suggested for the control of spiral-wave turbulence in mathematical models for cardiac tissue, in our MF model both with and without heterogeneities.

A Study of Early Afterdepolarizations in a Model for Human Ventricular Tissue

Sudden cardiac death is often caused by cardiac arrhythmias. Recently, special attention has been given to a certain arrhythmogenic condition, the long-QT syndrome, which occurs as a result of genetic mutations or drug toxicity. The underlying mechanisms of arrhythmias, caused by the long-QT syndrome, are not fully understood. However, arrhythmias are often connected to special excitations of cardiac cells, called early afterdepolarizations (EADs), which are depolarizations during the repolarizing phase of the action potential. So far, EADs have been studied mainly in isolated cardiac cells. However, the question on how EADs at the single-cell level can result in fibrillation at the tissue level, especially in human cell models, has not been widely studied yet. In this paper, we study wave patterns that result from single-cell EAD dynamics in a mathematical model for human ventricular cardiac tissue. We induce EADs by modeling experimental conditions which have been shown to evoke EADs at a single-cell level: by an increase of L-type Ca currents and a decrease of the delayed rectifier potassium currents. We show that, at the tissue level and depending on these parameters, three types of abnormal wave patterns emerge. We classify them into two types of spiral fibrillation and one type of oscillatory dynamics. Moreover, we find that the emergent wave patterns can be driven by calcium or sodium currents and we find phase waves in the oscillatory excitation regime. From our simulations we predict that arrhythmias caused by EADs can occur during normal wave propagation and do not require tissue heterogeneities. Experimental verification of our results is possible for experiments at the cell-culture level, where EADs can be induced by an increase of the L-type calcium conductance and by the application of I-Kr blockers, and the properties of the emergent patterns can be studied by optical mapping of the voltage and calcium.

Spiral-wave dynamics in ionically realistic mathematical models for human ventricular tissue: the effects of periodic deformation

We carry out an extensive numerical study of the dynamics of spiral waves of electrical activation, in the presence of periodic deformation (PD) in two-dimensional simulation domains, in the biophysically realistic mathematical models of human ventricular tissue due to (a) ten-Tusscher and Panfilov (the TP06 model) and (b) ten-Tusscher, Noble, Noble, and Panfilov (the TNNPO4 model). We first consider simulations in cable-type domains, in which we calculate the conduction velocity theta and the wavelength lambda of a plane wave; we show that PD leads to a periodic, spatial modulation of theta and a temporally periodic modulation of lambda; both these modulations depend on the amplitude and frequency of the PD. We then examine three types of initial conditions for both TP06 and TNNPO4 models and show that the imposition of PD leads to a rich variety of spatiotemporal patterns in the transmembrane potential including states with a single rotating spiral (RS) wave, a spiral-turbulence (ST) state with a single meandering spiral, an ST state with multiple broken spirals, and a state SA in which all spirals are absorbed at the boundaries of our simulation domain. We find, for both TP06 and TNNPO4 models, that spiral-wave dynamics depends sensitively on the amplitude and frequency of PD and the initial condition. We examine how these different types of spiral-wave states can be eliminated in the presence of PD by the application of low-amplitude pulses by square- and rectangular-mesh suppression techniques. We suggest specific experiments that can test the results of our simulations.

A Comparative Study of Early Afterdepolarization-Mediated Fibrillation in Two Mathematical Models for Human Ventricular Cells

Early afterdepolarizations (EADs), which are abnormal oscillations of the membrane potential at the plateau phase of an action potential, are implicated in the development of cardiac arrhythmias like Torsade de Pointes. We carry out extensive numerical simulations of the TP06 and ORd mathematical models for human ventricular cells with EADs. We investigate the different regimes in both these models, namely, the parameter regimes where they exhibit (1) a normal action potential (AP) with no EADs, (2) an AP with EADs, and (3) an AP with EADs that does not go back to the resting potential. We also study the dependence of EADs on the rate of at which we pace a cell, with the specific goal of elucidating EADs that are induced by slow or fast rate pacing. In our simulations in two-and three-dimensional domains, in the presence of EADs, we find the following wave types: (A) waves driven by the fast sodium current and the L-type calcium current (Na-Ca-mediated waves); (B) waves driven only by the L-type calcium current (Ca-mediated waves); (C) phase waves, which are pseudo-travelling waves. Furthermore, we compare the wave patterns of the various wave-types (Na-Ca-mediated, Ca-mediated, and phase waves) in both these models. We find that the two models produce qualitatively similar results in terms of exhibiting Na-Ca-mediated wave patterns that are more chaotic than those for the Ca-mediated and phase waves. However, there are quantitative differences in the wave patterns of each wave type. The Na-Ca-mediated waves in the ORd model show short-lived spirals but the TP06 model does not. The TP06 model supports more Ca-mediated spirals than those in the ORd model, and the TP06 model exhibits more phase-wave patterns than does the ORd model.

Turbulent states and their transitions in mathematical models for ventricular tissue: The effects of random interstitial fibroblasts

We study the dynamical behaviors of two types of spiral-and scroll-wave turbulence states, respectively, in two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) mathematical models, of human, ventricular, myocyte cells that are attached to randomly distributed interstitial fibroblasts; these turbulence states are promoted by (a) the steep slope of the action-potential-duration-restitution (APDR) plot or (b) early afterdepolarizations (EADs). Our single-cell study shows that (1) the myocyte-fibroblast (MF) coupling G(j) and (2) the number N-f of fibroblasts in an MF unit lower the steepness of the APDR slope and eliminate the EAD behaviors of myocytes; we explore the pacing dependence of such EAD suppression. In our 2D simulations, we observe that a spiral-turbulence (ST) state evolves into a state with a single, rotating spiral (RS) if either (a) G(j) is large or (b) the maximum possible number of fibroblasts per myocyte N-f(max) is large. We also observe that the minimum value of G(j), for the transition from the ST to the RS state, decreases as N-f(max) increases. We find that, for the steep-APDR-induced ST state, once the MF coupling suppresses ST, the rotation period of a spiral in the RS state increases as (1) G(j) increases, with fixed N-f(max), and (2) N-f(max) increases, with fixed G(j). We obtain the boundary between ST and RS stability regions in the N-f(max)-G(j) plane. In particular, for low values of N-f(max), the value of G(j), at the ST-RS boundary, depends on the realization of the randomly distributed fibroblasts; this dependence decreases as N-f(max) increases. Our 3D studies show a similar transition from scroll-wave turbulence to a single, rotating, scroll-wave state because of the MF coupling. We examine the experimental implications of our study and propose that the suppression (a) of the steep slope of the APDR or (b) EADs can eliminate spiral-and scroll-wave turbulence in heterogeneous cardiac tissue, which has randomly distributed fibroblasts.

Terapia periodontal não-cirúrgica reduz pressão arterial, massa ventricular esquerda, disfunção endotelial e níveis plasmáticos de proteína C-reativa, interleucina 6 e fibrinogênio

Evidências recentes sugerem que as doenças periodontais podem desempenhar um papel relevante na etiologia e patogênese de doenças cardiovasculares e hipertensão arterial. A resposta inflamatória, com conseqüente elevação de marcadores sistêmicos como proteína C-reativa, fibrinogênio e interleucina-6, e a disfunção endotelial, podem ser os responsáveis por essa associação. Alguns estudos têm relatado maiores níveis pressóricos, maior massa ventricular esquerda e disfunção endotelial em pacientes com doenças periodontais. Ao mesmo tempo, estudos clínicos vêm mostrando que a terapia periodontal pode levar à redução dos níveis plasmáticos dos marcadores de inflamação e redução do risco cardiovascular. O presente estudo teve como objetivo avaliar os efeitos da terapia periodontal não-cirúrgica em 26 pacientes (idade média de 53.68.0 anos) hipertensos refratários. Foram avaliados marcadores plasmáticos de inflamação (proteína C-reativa, fibrinogênio e interleucina-6), pressão arterial sistólica e diastólica, massa ventricular esquerda e rigidez arterial. A terapia periodontal foi eficaz na redução da média de todos os marcadores de risco cardiovascular avaliados. Os níveis de proteína C-reativa baixaram 0.7mg/dl 6 meses após a terapia periodontal, os de IL-6, 1.6pg/dl e os de fibrinogênio 55.3mg/dl (p<0.01). A pressão arterial sistólica apresentou redução média de 16.7mmHg e a diastólica de 9.6mmHg. A massa ventricular esquerda diminuiu em média 12.9g e a velocidade da onda de pulso, um marcador de rigidez arterial, e consequentemente de disfunção endotelial, apresentou redução de seus valores médios de 0.9m/s (p<0.01). Dessa forma, conclui-se que a terapia periodontal foi eficaz na redução dos níveis de proteína C-reativa, interleucina-6, fibrinogênio, pressão arterial, massa ventricular esquerda e rigidez arterial.

Envolvimento cardíaco e pulmonar na esquistossomose aguda e crônica de camundongos alimentados com dieta hiperlipídica

O objetivo desse trabalho foi avaliar as alterações no tecido cardíaco e pulmonar de camundongos dislipidêmicos, esquistossomóticos e seus controles que haviam sido eutanasiados com 9 (fase aguda) e 17 (fase crônica) semanas de infecção. Foram estudados quatro grupos de camundongos, segundo a dieta e tempo de infecção: dieta padrão (SCa e SCc), dieta hiperlipídica (HFCa e HFCc), dieta padrão infectados (ISCa e ISCc) e dieta hiperlipídica infectados (IHFCa e IHFCc). O coração e o pulmão foram retirados, seccionados e os fragmentos foram submetidos a processamento histológico e corados com Hematoxilina e Eosina e Picrosirius red. Foram realizadas análises histopatológicas dos dois órgãos, além de estudos estereológico (dissector óptico) e morfométrico (vasos, cardiomiócitos e quantificação de colágeno) do coração. Os grupos foram comparados pelos Testes T de Student e/ou ANOVA. Todos os animais com dieta hiperlipídica, infectados ou não, apresentaram menor densidade de número e número total de cardiomiócitos (p<0,05), além de vasos intramiocárdicos com lúmen mais reduzido e paredes mais espessas que os controles, independente da semana em que foram eutanasiados. Os cardiomiócitos dos grupos IHFCa e IHFCc estavam mais hiperplásicos (p<0,0001) e continham mais colágeno ao redor (p<0,05) que os dos demais grupos estudados. Os corações dos grupos IHFC, nas duas fases, apresentaram maior quantidade de nichos inflamatórios, inúmeras regiões contendo coagulação de fibras cardíacas, maior número de áreas com desaparecimento de fibras e proliferação de fibroblastos quando comparados aos grupos ISC. Os pulmões de camundongos do grupo IHFCc apresentaram aumento do número de reações granulomatosas e infiltrados perivasculares quando comparados aos demais grupos infectados. Esses dados sugerem que a infecção por S. mansoni causa danos às estruturas miocárdica e pulmonar que se intensificam com a interação com a dieta rica em lipídios.

Efeito da metformina no remodelamento miocárdico e renal em ratos obesos com resistência à insulina

Diversas evidências comprovam que a obesidade está associada a alterações estruturais e funcionais do coração em modelos humanos e animais. Outros estudos recentes também demonstram que a obesidade humana está associada com alterações na função e na estrutura vascular, especialmente em grandes e médias artérias. Estudos epidemiológicos têm confirmado que a obesidade é um fator de risco significativo para o aparecimento de proteinúria e de doença renal terminal em uma população normal. Com o objetivo de determinar as alterações morfológicas relacionadas ao remodelamento cardíaco, vascular e renal em um modelo experimental de obesidade induzida pelo glutamato monossódico (MSG) e os efeitos da metformina sobre estes achados, foram estudados 25 ratos divididos em cinco grupos: controle com 16 e 22 semanas (CON-16 e CON-22); obeso com 16 e 22 semanas (MSG-16 e MSG-22) e obeso + metformina (MET-22) 300mg/Kg/dia por via oral. A caracterização da resistência à insulina foi feita através da medida da insulina plasmática e cálculo do índice de HOMA-IR. As análises morfológicas e quantificação do colágeno miocárdico foram feitos pelo sistema de imagem Image Pro Plus analysis. A pressão arterial sistólica foi levemente maior no grupo MSG-22, adquirindo significância estatística quando comparada com o grupo MSG-16 (1222 vs 1082 mmHg, p<0,05). Por outro lado, o grupo MET-22 mostrou níveis mais baixos de pressão arterial (1181 mmHg), sem alcançar diferença significativa. No grupo de animais obesos, foi observado aumento na relação média-lumen com 16 semanas (39,93,7 vs 30,22,0 %, p<0,05) e com 22 semanas (39,81,3 vs 29,51,2%, p<0,05), que foi reduzida com o uso da metformina (31,50,9%). O depósito de colágeno na área perivascular no ventrículo esquerdo foi significativamente maior no grupo MSG-22 (1,390,06 vs 0,830,06 % no CON-22, p<0,01), sendo atenuado pela metformina (1,020,04%). No rim, a área seccional transversa das arteríolas intrarrenais foi semelhante entre os grupos (18,52,2 no CON-16; 19,93,7 no MSG-16; 18,93,1 no CON-22; 21,81,5 no MSG-22; 20,21,4 no MET-22). Foi observado aumento da área glomerular no grupo MSG-22 (141,34,5 vs 129,50,5 m2), mas sem significância estatística. Em conclusão, nos ratos com obesidade induzida pelo MSG, com resistência à insulina, as alterações cardíacas foram mais proeminentes do que as alterações renais. No coração foram observados sinais de remodelamento vascular hipertrófico nas pequenas artérias intramiocárdicas e evidências de fibrose miocárdica mais proeminente na área perivascular, alterações que foram, pelo menos parcialmente, atenuadas com o uso de metformina durante seis semanas, mostrando que esta droga pode ser benéfica na prevenção de complicações cardíacas, vasculares e renais associadas com a obesidade.

Disfunção mitocondrial e cardíaca em camundongos induzida por dieta rica em ácidos graxos poliinsaturados

Indivíduos obesos apresentam maior risco de morbidade e mortalidade atribuída às doenças cardiovasculares. A composição da dieta é um fator que prediz o fenótipo cardíaco em resposta a obesidade e, o tipo de ácido graxo pode afetar de forma diferencial a estrutura e a função do miocárdio. Estudos têm mostrado que a disfunção mitocondrial exerce um papel chave na patogênese da insuficiência e hipertrofia cardíaca, e as alterações mitocondriais observadas em falhas cardíacas apontam para defeitos em sítios específicos da cadeia transportadora de elétrons. Desta forma, o objetivo deste estudo foi avaliar a função contrátil ventricular em camundongos, alimentados com dieta hiperlipídica, rica em ácidos graxos poliinsaturados, buscando elucidações através da bioenergética mitocondrial. Após desmame, camundongos machos C57Bl/6 passaram a receber dieta manipulada contendo 7% (C) ou 19% (HF) de óleo de soja, até os 135 dias de idade. A ingestão alimentar e a massa corporal foram monitoradas e foi realizado teste de tolerância à glicose. No final do período experimental, os animais foram anestesiados e submetidos à avaliação da composição corporal por Absortimetria de Raios X de Dupla Energia (DXA), e em seguida, sacrificados por exsanguinação. No plasma foram determinados o perfil lipídico e a insulina. O coração, o tecido adiposo intra-abdominal e o subcutâneo foram coletados, pesados, processados para análise histomorfológica. Fibras cardíacas do ventrículo esquerdo foram utilizadas para análise da respiração mitocondrial através de oxígrafo. O coração também foi utilizado para a técnica de perfusão de coração isolado de Langendorff, e para análise da expressão de proteínas relacionadas à bioenergética de cardiomiócitos, através de Western Blotting. O índice de HOMA e de adiposidade foram calculados. O grupo HF apresentou maior adiposidade, sem alteração na ingestão alimentar. Foi observada intolerância a glicose, hiperinsulinemia e resistência à insulina, além de alterações desfavoráveis no perfil lipídico. Foi observado alteração na morfologia cardíaca e quadro de cardiomiopatia hipertrófica, refletindo em alteração hemodinâmica, determinando maior contratilidade, maior pressão ventricular e função diastólica prejudicada. Em relação à atividade mitocondrial dos cardiomiócitos foi observada menor oxidação de carboidratos (-47%) e de ácidos graxos (-60%). Porém, sem alteração na expressão de proteínas relacionadas à bioenergética de cardiomiócitos, CPT1, UCP2, GLUT1, GLUT4, AMPK e pAMPK. A partir desses resultados, concluímos que o tipo e a quantidade de ácidos graxos predizem o fenótipo cardíaco na obesidade, promovendo alteração na capacidade oxidativa mitocondrial, na morfologia e na hemodinâmica cardíaca

Estudo dos efeitos da radioterapia no tecido cardíaco e sua associação com o metabolismo energético

Durante o tratamento radioterápico para tumores localizados na região torácica, parte do coração frequentemente é incluída no campo de tratamento e pode receber doses de radiação ionizante, significativas em relação à terapêutica. A irradiação do coração é capaz de causar importantes complicações cardíacas ao paciente, caracterizadas por alterações funcionais progressivas cerca de 10 a 20 anos após a exposição do órgão. Devido ao seu alto grau de contração e grande consumo energético, o tecido cardíaco é altamente dependente do metabolismo oxidativo que ocorre nas mitocôndrias. Danos as estas organelas podem levar ao decréscimo da produção de energia, tendo um impacto direto sobre a performance cardíaca. Ainda, ao interagir com as células, a radiação ionizante pode gerar uma série de eventos bioquímicos que conduzem a uma resposta celular complexa, em que muitas proteínas parecem estar envolvidas. Tendo em vista tais conhecimentos, o objetivo do estudo foi avaliar o aspecto ultraestrutural do tecido cardíaco, a bioenergética mitocondrial e a expressão diferencial de proteínas após irradiação. Os ensaios foram realizados em amostras de tecido cardíaco de ratos Wistar irradiados com dose única de 20 Gy direcionada ao coração. As análise tiveram início 4 e 32 semanas após irradiação. A análise ultraestrutural foi realizada através de microscopia eletrônica de transmissão. A respiração mitocondrial foi mensurada em oxígrafo, a partir das taxas de consumo de oxigênio pelas fibras cardíacas. A identificação de proteínas diferencialmente expressas foi investigada através de duas técnicas proteômicas: 2D-DIGE (2-D Fluorescence Difference Gel Electrophoresis) e uma abordagem label-free seguida de espectrometria de massas. Os resultados mostraram que os efeitos tardios da radiação incluem a degeneração das mitocôndrias e das unidades contráteis do tecido cardíaco, disfunções na cadeia respiratória mitocondrial e expressão diferencial de proteínas envolvidas no metabolismo energético de carboidratos, lipídeos e da fosfocreatina. De forma geral, o estudo mostrou que a irradiação cardíaca prejudica o processo de síntese energética, conduzindo a um déficit da taxa respiratória mitocondrial como efeito tardio. Tal evento pode culminar em disfunções mecânicas no coração, caracterizando o desenvolvimento de doenças cardíacas radioinduzidas.

Efeitos de diferentes doses de rosuvastatina no metabolismo lipídico e dos carboidratos, morfometria do tecido adiposo e remodelamento cardíaco de camundongos C57BL/6 alimentados com dieta hiperlipídica

Existe uma significativa associação entre a prevalência de doenças cardiovasculares e a síndrome metabólica. Evidências mostram que a obesidade está associada a alterações estruturais e funcionais do coração. As estatinas podem reduzir a síntese endógena de colesterol e, portanto, são utilizadas como uma importante ferramenta contra a hipercolesterolemia em pacientes obesos. O presente trabalho tem como objetivo estudar os efeitos da rosuvastatina no metabolismo lipídico e dos carboidratos, morfometria do tecido adiposo e no remodelamento cardíaco de camundongos alimentados com uma dieta hiperlipídica. Neste trabalho foram utilizados 50 camundongos distribuidos em cinco grupos: grupo controle (alimentado com dieta padrão), grupo hiperlipídico (alimentado com dieta hipelipídica 60%), grupo hiperlipídico + rosuvastatina 10 (alimentado com dieta hipelipídica 60% - acrescido de 10 mg de rosuvastatina), grupo hiperlipídico + rosuvastatina 20 (alimentado com dieta hipelipídica 60% - acrescido de 20 mg de rosuvastatina), grupo hiperlipídico + rosuvastatina 40 (alimentado com dieta hipelipídica 60% - acrescido de 40 mg de rosuvastatina). Foram estudados os efeitos do tratamento com diferentes doses de rosuvastatina na massa corporal, metabolismo dos carboidratos e lipídios, pressão arterial, remodelamento na estrutura cardíaca e mudanças ultraestruturais no coração de camundongos C57BL / 6 machos alimentados com uma dieta hiperlipídica. O tratamento com rosuvastatina reduziu os níveis de lípidos no sangue, melhorou a resistência à insulina e diminuiu a pressão arterial dos camundongos alimentados com dieta rica em lipídeos. Além disso, atenuou o remodelamento cardíaco, diminuindo a fibrose intersticial e perivascular, e manteve a integridade morfológica mitocondrial, com menor produção de proteina desacopladora-2 (UCP2). Assim, a rosuvastatina tem efeitos benéficos sobre as alterações metabólicas dos carboidratos e lipídios, e no remodelamento cardíaco induzidas por dieta hiperlipídica.