Global microRNA profiles and signaling pathways in the development of cardiac hypertrophy

Hypertrophy is a major predictor of progressive heart disease and has an adverse prognosis. MicroRNAs (miRNAs) that accumulate during the course of cardiac hypertrophy may participate in the process. However, the nature of any interaction between a hypertrophy-specific signaling pathway and aberrant expression of miRNAs remains unclear. In this study, Spague Dawley male rats were treated with transverse aortic constriction (TAC) surgery to mimic pathological hypertrophy. Hearts were isolated from TAC and sham operated rats (n=5 for each group at 5, 10, 15, and 20 days after surgery) for miRNA microarray assay. The miRNAs dysexpressed during hypertrophy were further analyzed using a combination of bioinformatics algorithms in order to predict possible targets. Increased expression of the target genes identified in diverse signaling pathways was also analyzed. Two sets of miRNAs were identified, showing different expression patterns during hypertrophy. Bioinformatics analysis suggested the miRNAs may regulate multiple hypertrophy-specific signaling pathways by targeting the member genes and the interaction of miRNA and mRNA might form a network that leads to cardiac hypertrophy. In addition, the multifold changes in several miRNAs suggested that upregulation of rno-miR-331*, rno-miR-3596b, rno-miR-3557-5p and downregulation of rno-miR-10a, miR-221, miR-190, miR-451 could be seen as biomarkers of prognosis in clinical therapy of heart failure. This study described, for the first time, a potential mechanism of cardiac hypertrophy involving multiple signaling pathways that control up- and downregulation of miRNAs. It represents a first step in the systematic discovery of miRNA function in cardiovascular hypertrophy.

Changes in cardiac aldosterone and its synthase in rats with chronic heart failure: an intervention study of long-term treatment with recombinant human brain natriuretic peptide

The physiological mechanisms involved in isoproterenol (ISO)-induced chronic heart failure (CHF) are not fully understood. In this study, we investigated local changes in cardiac aldosterone and its synthase in rats with ISO-induced CHF, and evaluated the effects of treatment with recombinant human brain natriuretic peptide (rhBNP). Sprague-Dawley rats were divided into 4 different groups. Fifty rats received subcutaneous ISO injections to induce CHF and the control group (n=10) received equal volumes of saline. After establishing the rat model, 9 CHF rats received no further treatment, rats in the low-dose group (n=8) received 22.5 μg/kg rhBNP and those in the high-dose group (n=8) received 45 μg/kg rhBNP daily for 1 month. Cardiac function was assessed by echocardiographic and hemodynamic analysis. Collagen volume fraction (CVF) was determined. Plasma and myocardial aldosterone concentrations were determined using radioimmunoassay. Myocardial aldosterone synthase (CYP11B2) was detected by quantitative real-time PCR. Cardiac function was significantly lower in the CHF group than in the control group (P<0.01), whereas CVF, plasma and myocardial aldosterone, and CYP11B2 transcription were significantly higher than in the control group (P<0.05). Low and high doses of rhBNP significantly improved hemodynamics (P<0.01) and cardiac function (P<0.05) and reduced CVF, plasma and myocardial aldosterone, and CYP11B2 transcription (P<0.05). There were no significant differences between the rhBNP dose groups (P>0.05). Elevated cardiac aldosterone and upregulation of aldosterone synthase expression were detected in rats with ISO-induced CHF. Administration of rhBNP improved hemodynamics and ventricular remodeling and reduced myocardial fibrosis, possibly by downregulating CYP11B2 transcription and reducing myocardial aldosterone synthesis.

A combination of methylprednisolone and quercetin is effective for the treatment of cardiac contusion following blunt chest trauma in rats

Cardiac contusion is a potentially fatal complication of blunt chest trauma. The effects of a combination of quercetin and methylprednisolone against trauma-induced cardiac contusion were studied. Thirty-five female Sprague-Dawley rats were divided into five groups (n=7) as follows: sham, cardiac contusion with no therapy, treated with methylprednisolone (30 mg/kg on the first day, and 3 mg/kg on the following days), treated with quercetin (50 mg·kg−1·day−1), and treated with a combination of methylprednisolone and quercetin. Serum troponin I (Tn-I) and tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) levels and cardiac histopathological findings were evaluated. Tn-I and TNF-α levels were elevated after contusion (P=0.001 and P=0.001). Seven days later, Tn-I and TNF-α levels decreased in the rats treated with methylprednisolone, quercetin, and the combination of methylprednisolone and quercetin compared to the rats without therapy, but a statistical significance was found only with the combination therapy (P=0.001 and P=0.011, respectively). Histopathological degeneration and necrosis scores were statistically lower in the methylprednisolone and quercetin combination group compared to the group treated only with methylprednisolone (P=0.017 and P=0.007, respectively). However, only degeneration scores were lower in the combination therapy group compared to the group treated only with quercetin (P=0.017). Inducible nitric oxide synthase positivity scores were decreased in all treatment groups compared to the untreated groups (P=0.097, P=0.026, and P=0.004, respectively). We conclude that a combination of quercetin and methylprednisolone can be used for the specific treatment of cardiac contusion.

Epilepsy-induced electrocardiographic alterations following cardiac ischemia and reperfusion in rats

The present study evaluated electrocardiographic alterations in rats with epilepsy submitted to an acute myocardial infarction (AMI) model induced by cardiac ischemia and reperfusion. Rats were randomly divided into two groups: control (n=12) and epilepsy (n=14). It was found that rats with epilepsy presented a significant reduction in atrioventricular block incidence following the ischemia and reperfusion procedure. In addition, significant alterations were observed in electrocardiogram intervals during the stabilization, ischemia, and reperfusion periods of rats with epilepsy compared to control rats. It was noted that rats with epilepsy presented a significant increase in the QRS interval during the stabilization period in relation to control rats (P<0.01). During the ischemia period, there was an increase in the QRS interval (P<0.05) and a reduction in the P wave and QT intervals (P<0.05 for both) in rats with epilepsy compared to control rats. During the reperfusion period, a significant reduction in the QT interval (P<0.01) was verified in the epilepsy group in relation to the control group. Our results indicate that rats submitted to an epilepsy model induced by pilocarpine presented electrical conductivity alterations of cardiac tissue, mainly during an AMI episode.

Overexpression of myeloid differentiation protein 88 in mice induces mild cardiac dysfunction, but no deficit in heart morphology

Cardiac remodeling involves changes in heart shape, size, structure, and function after injury to the myocardium. The proinflammatory adaptor protein myeloid differentiation protein 88 (MyD88) contributes to cardiac remodeling. To investigate whether excessive MyD88 levels initiate spontaneous cardiac remodeling at the whole-organism level, we generated a transgenic MyD88 mouse model with a cardiac-specific promoter. MyD88 mice (male, 20-30 g, n=∼80) were born at the expected Mendelian ratio and demonstrated similar morphology of the heart and cardiomyocytes with that of wild-type controls. Although heart weight was unaffected, cardiac contractility of MyD88 hearts was mildly reduced, as shown by echocardiographic examination, compared with wild-type controls. Moreover, the cardiac dysfunction phenotype was associated with elevation of ANF and BNP expression. Collectively, our data provide novel evidence of the critical role of balanced MyD88 signaling in maintaining physiological function in the adult heart.

Clinical applications of retrograde autologous priming in cardiopulmonary bypass in pediatric cardiac surgery

Retrograde autologous priming (RAP) has been routinely applied in cardiac pediatric cardiopulmonary bypass (CPB). However, this technique is performed in pediatric patients weighing more than 20 kg, and research about its application in pediatric patients weighing less than 20 kg is still scarce. This study explored the clinical application of RAP in CPB in pediatric patients undergoing cardiac surgery. Sixty pediatric patients scheduled for cardiac surgery were randomly divided into control and experimental groups. The experimental group was treated with CPB using RAP, while the control group was treated with conventional CPB (priming with suspended red blood cells, plasma and albumin). The hematocrit (Hct) and lactate (Lac) levels at different perioperative time-points, mechanical ventilation time, hospitalization duration, and intraoperative and postoperative blood usage were recorded. Results showed that Hct levels at 15 min after CPB beginning (T2) and at CPB end (T3), and number of intraoperative blood transfusions were significantly lower in the experimental group (P<0.05). There were no significant differences in CPB time, aortic blocking time, T2-Lac value or T3-Lac between the two groups (P>0.05). Postoperatively, there were no significant differences in Hct (2 h after surgery), mechanical ventilation time, intensive care unit time, or postoperative blood transfusion between two groups (P>0.05). RAP can effectively reduce the hemodilution when using less or not using any banked blood, while meeting the intraoperative perfusion conditions, and decreasing the perioperative blood transfusion volume in pediatric patients.

Depressed cardiac autonomic modulation in patients with chronic kidney disease

Introduction: A dysfunctional autonomic nervous system (ANS) has also been recognized as an important mechanism contributing to the poor outcome in CKD patients, with several studies reporting a reduction in heart rate variability (HRV). Objective: Evaluate the sympathovagal balance in patients with chronic kidney disease on conservative treatment. Methods: In a cross-sectional study, patients with CKD stages 3, 4 and 5 not yet on dialysis (CKD group) and age-matched healthy subjects (CON group) underwent continuous heart rate recording during two twenty-minute periods in the supine position (pre-inclined), followed by passive postural inclination at 70° (inclined period). Power spectral analysis of the heart rate variability was used to assess the normalized low frequency (LFnu), indicative of sympathetic activity, and the normalized high frequency (HFnu), indicative of parasympathetic activity. The LFnu/HFnu ratio represented sympathovagal balance. Results: After tilting, CKD patients had lower sympathetic activity, higher parasympathetic activity, and lower sympathovagal balance than patients in the CON group. Compared to patients in stage 3, patients in stage 5 had a lower LFnu/HFnu ratio, suggesting a more pronounced impairment of sympathovagal balance as the disease progresses. Conclusion: CKD patients not yet on dialysis have reduced HRV, indicating cardiac autonomic dysfunction early in the course of CKD.

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.

Self-Esteem and Mastery in Maintenance Cardiac Rehabilitation

Background: CVD is the second leading cause of death in Canada. Mastery and self-esteem are psychosocial factors, suggested to be emerging risk factors for CVD. Purpose: The purpose of the study was two-fold; first to establish whether mastery and self-esteem predicted adherence to maintenance CR; and second, whether mastery and self-esteem improved after a 6-month maintenance CR program. Methods: Data were collected at the Brock University Heart Institute. The study involved a sample of 98 participants. At intake to the program and 6-month follow-up, participants completed a questionnaire battery which included the Rosenberg Self-Esteem Scale and the Pearlin-Schooler Mastery Scale. Results: Mastery and self-esteem scores did not alter the likelihood of adherence to the CR program. Mastery and self-esteem did significantly improve after 6-months of CR amongst participants with the lowest exercise capacity. Conclusion: Maintenance CR does improve mastery and self-esteem amongst those with diminished exercise capacity.

Electrophysiology of Oculomotor Delayed Response Tasks: A Model for the Maturation of Visual-Spatial Working Memory Networks

In the literature, persistent neural activity over frontal and parietal areas during the delay period of oculomotor delayed response (ODR) tasks has been interpreted as an active representation of task relevant information and response preparation. Following a recent ERP study (Tekok-Kilic, Tays, & Tkach, 2011 ) that reported task related slow wave differences over frontal and parietal sites during the delay periods of three ODR tasks, the present investigation explored developmental differences in young adults and adolescents during the same ODR tasks using 128-channel dense electrode array methodology and source localization. This exploratory study showed that neural functioning underlying visual-spatial WM differed between age groups in the Match condition. More specifically, this difference is localized anteriorly during the late delay period. Given the protracted maturation of the frontal lobes, the observed variation at the frontal site may indicate that adolescents and young adults may recruit frontal-parietal resources differently.

The Origin and Stimuli Implicated in the Expression of Nestin(+) Cardiac Myocyte-like Cells in the Ischemic Heart

Nos études ont démontrées que la formation de la cicatrice et la guérison sont associées avec l’apparition de cellules de type myocytes cardiaques nestine(+) dans la région péri-infarcie. Présentement, l’étude examine le mécanisme, tel que l’hypoxie ou les hormones neuronales, possiblement impliqué dans leur recrutement et de dévoiler leur origine cellulaire. La présence de ces cellules a été détectée dans les coeurs infarcies d’une semaine et maintenue après neuf mois suite à une sujétion coronaire complète. Aussi, ces cellules de type myocytes cardiaques nestine(+) ont été observées dans le coeur infarci humain. L’hypoxie représente un événement prédominant suite à un infarctus de myocarde, mais l’exposition des rats normaux à un environnement hypoxique n’a pas pu promouvoir l’apparition de ces cellules. Autrement, l’infusion de l’agoniste -adrénergique non-sélectif isoprotérénol (ISO) dans les rats adultes Sprague-Dawley a augmenté la protéine nestine dans le ventricule gauche et a été associé avec la réapparition de cellules de type myocytes cardiaques nestine(+). Cela représente possiblement un effet secondaire suite à la nécrose des myocytes cardiaques par l’administration d’isoprotérénol. Dernièrement, on a identifié une sous-population de cellules nestine(+) dans le coeur normal du rat qui co-exprime les marqueurs de cellules cardiaques progénitrices Nkx-2.5 et GATA-4. Cette sous-population de cellules nestine/Nkx-2.5/GATA-4 pourrait représenter des substrats cellulaires qui puissent se différentier en cellules de type myocytes cardiaques nestine(+) suite à une ischémie. Mots clés: nestine, isoprotérénol, nécrose, cellule souche, cellule progénitrice, myocyte cardiaque

Étude de la fonction vasculaire et du remodelage cardiaque avant l’établissement de l’obésité et de la dyslipidémie chez les rats femelles Sprague-Dawley recevant une diète riche en gras

Des lacunes existent au niveau des connaissances concernant les modifications cardiovasculaires manifestées avant l’établissement d’obésité et en absence d’hyperlipidémie. Dans cette optique, la présente étude a testé l'hypothèse générale qui stipule que l’administration d’une diète riche en gras pour une période de 8 semaines chez les rats femelles influence négativement la fonction et le remodelage cardiaque, avant le développement de l’obésité et en absence d’hyperlipidémie et d’hyperglycémie. Afin de répondre à cette problématique, des rats femelles Sprague-Dawley ont été assignés à une diète standard (SD; 12,5% lipides, kcal) ou riche en gras (HF; 42% lipides, kcal) pour une période de 8 semaines. Cette durée était insuffisante pour induire le développement d’une dyslipidémie ou une augmentation significative de la masse corporelle chez les animaux HF(329±14g) comparativement aux rates SD (300±10g). Toutefois, une hypertension artérielle s’est développée chez les rates HF (130±4 vs 108±6 mmHg, p<0,05), accompagnée d’une altération des relaxations aortiques dépendantes de l’endothélium (relaxation maximale : 22±5% versus 53±8%, pour les animaux HF et SD respectivement, p<0,05). L’administration orale chronique de l’antioxydant resvératrol (RES; 20 mg·kg-1·jr-1) a prévenu le développement de ces altérations pathologiques, attestant d’une implication du stress oxydant. Au niveau cardiaque, le RES n’a toutefois pas inhibé le développement de fibrose périvasculaire secondaire à l’administration de la diète riche en gras. Suite à une insulte d’ischémie-reperfusion, la taille (SD : 0,29±0,09 versus HF : 0,32±0,13 cm), l’épaisseur (SD : 0,05±0,02 versus HF : 0,06±0,01 cm) et le contenu en collagène α1 type 1 (SD : 0,21±0,04 versus HF : 0,20±0,04 unités arbitraires/mm2) de la cicatrice du coeur infarci des rats HF étaient comparables au coeur infarci des rats SD. Malgré ces similitudes, le taux de décès était significativement (p<0,05) plus élevé chez les rats HF (56%) comparativement aux rats SD (5%). L’approche par électrophysiologie a démontré que l’administration de la diète riche en gras était associée à une augmentation (p<0,05) du nombre d’extrasystoles ventriculaires induites. Cette élévation de l’incidence était associé à une hyperinnervation sympathique fonctionnelle, tel que démontré par une élévation (p<0,05) de la densité des fibres neurofilament-M (HF : 2830±250 versus SD : 2020±260 μm2/mm2) et de la protéine de l’hydroxylase de la tyrosine. La fonctionnalité des jonctions intercellulaires était également atteinte, caractérisée par une latéralisation et internalisation de connexine 43 ainsi qu’une diminution de l’expression de connexine 40 au niveau des disques intercalaires. Ainsi, avant l’établissement de l’obésité et d’une dyslipidémie, les rats femelles modestement hypertendus présentent un phénotype arythmogénique cardiaque en partie dû à une hyperinnervation sympathique et une expression altérée concomitante de la distribution et de l’expression des jonctions intercellulaires. L’absence de symptômes cliniques d’obésité dans la présente étude ne fournit aucun indice au clinicien quant à la susceptibilité accrue aux arythmies ventriculaires. Ainsi, en présence d’une hypertension artérielle modérée chez un patient non-obèse, une mesure de l’activité sympathique par la quantification des niveaux circulants de catécholamines pourrait être bénéfique afin de détecter les patients à risque de mort subite.

Caractéristiques et origine fonctionnelle des propriétés fréquentielles du noeud auriculoventriculaire

Le nœud auriculoventriculaire (AV) joue un rôle vital dans le cœur normal et pathologique. Il connecte les oreillettes aux ventricules et, grâce à sa conduction lente, génère un délai entre les contractions auriculaire et ventriculaire permettant d’optimiser le pompage sanguin. Sa conduction lente et sa longue période réfractaire font du nœud AV un filtre d’impulsions auriculaires lors de tachyarythmies assurant ainsi une fréquence ventriculaire plus lente favorable au débit cardiaque. L’optimisation de ce filtrage est une cible dans le traitement de ces arythmies. Malgré ce rôle vital et de nombreuses études, le nœud AV demeure l’objet de plusieurs controverses qui en rendent la compréhension laborieuse. Nos études expérimentales sur des préparations isolées de cœurs de lapin visent à apporter des solutions à certains des problèmes qui limitent la compréhension des propriétés fréquentielles du nœud AV. Le premier problème concerne la définition de la propriété de récupération nodale. On s’accorde généralement sur la dépendance du temps de conduction nodale (intervalle auriculo-Hissien, AH) du temps de récupération qui le précède mais un débat presque centenaire persiste sur la façon de mesurer ce temps de récupération. Selon que l’on utilise à cette fin la longueur du cycle auriculaire (AA) ou l’intervalle His-auriculaire précédent (HA), la même réponse nodale montre des caractéristiques différentes, un paradoxe à ce jour inexpliqué. Le temps de conduction nodale augmente aussi avec le degré et la durée d'une fréquence rapide, un phénomène appelé fatigue. Or, les caractéristiques de la fatigue mesurée varient avec l’indice de récupération utilisé (AA vs. HA). De plus, une troisième propriété appelée facilitation qui entraîne un raccourcissement du temps de conduction diffère aussi avec l’indice de récupération utilisé. Pour établir l’origine de ce problème, nous avons déterminé les différences entre les courbes de récupération (AH compilé en fonction du AA ou HA) pour 30 états fonctionnels nodaux différents. Ces conditions étaient obtenues à l’aide de protocoles permettant la variation du cycle de base (BCL) et du cycle prétest (PTCL), deux paramètres connus pour altérer la fonction nodale. Nous avons pu établir que pour chaque état fonctionnel, la forme de la courbe de récupération et le niveau de fatigue étaient les mêmes pour les deux indices de récupération. Ceci s’applique aussi aux données obtenues à des BCL et PTCL égaux comme dans les protocoles de stimulation prématurée conventionnels couramment utilisés. Nos résultats ont établi pour la première fois que les propriétés nodales de récupération et de fatigue sont indépendantes de l’indice de récupération utilisé. Nos données montrent aussi que les différences entre les courbes de récupération en fonction de l’indice utilisé proviennent d’effets associés aux variations du PTCL. Notre deuxième étude établit à partir des mêmes données pourquoi les variations du PTCL altèrent différemment les courbes de récupération selon l’indice utilisé. Nous avons démontré que ces différences augmentaient en proportion directe avec l’augmentation du temps de conduction au battement prétest. Cette augmentation cause un déplacement systématique de la courbe construite avec l’intervalle AA vers la droite et de celle construite avec l’intervalle HA vers la gauche. Ce résultat met en évidence l’importance de tenir compte des changements du temps de conduction prétest dans l’évaluation de la fonction nodale, un paramètre négligé dans la plupart des études. Ce résultat montre aussi que chacun des deux indices a des limites dans sa capacité d’évaluer le temps de récupération nodale réel lorsque le temps de conduction prétest varie. Lorsque ces limites sont ignorées, comme c’est habituellement le cas, elles entraînent un biais dans l’évaluation des effets de fatigue et de facilitation. Une autre grande difficulté dans l’évaluation des propriétés fréquentielles du nœud AV concerne son état réfractaire. Deux indices sont utilisés pour évaluer la durée de la période réfractaire nodale. Le premier est la période réfractaire efficace (ERPN) définie comme l’intervalle AA le plus long qui n’est pas conduit par le nœud. Le deuxième est la période réfractaire fonctionnelle (FRPN) qui correspond à l’intervalle minimum entre deux activations mesurées à la sortie du nœud. Paradoxalement et pour des raisons obscures, l’ERPN augmente alors que la FRPN diminue avec l’augmentation de la fréquence cardiaque. De plus, ces effets varient grandement avec les sujets, les espèces et l’âge. À partir des mêmes données que pour les deux autres études, nous avons cherché dans la troisième étude l’origine des variations fréquentielles de l’ERPN et de la FRPN. Le raccourcissement du BCL prolonge l’ERPN mais n’affecte pas la FRPN. L’allongement de l’ERPN provient principalement d’un allongement du temps de conduction prétest. Un PTCL court en comparaison avec un BCL court allonge encore plus substantiellement le temps de conduction prétest mais raccourcit en même temps l’intervalle His-auriculaire, ces deux effets opposés s’additionnent pour produire un allongement net de l’ERPN. Le raccourcissement de l’intervalle His-auriculaire par le PTCL court est aussi entièrement responsable pour le raccourcissement de la FRPN. Nous avons aussi établi que, lorsque la composante du temps de conduction prétest est retirée de l’ERPN, un lien linéaire existe entre la FRPN et l’ERPN à cause de leur dépendance commune de l’intervalle His-auriculaire. Le raccourcissement combiné du BCL et du PTCL produit des effets nets prévisibles à partir de leurs effets individuels. Ces effets reproduisent ceux obtenus lors de protocoles prématurés conventionnels. Ces observations supportent un nouveau schème fonctionnel des variations fréquentielles de l’ERPN et de la FRPN à partir des effets distincts du BCL et du PTCL. Elles établissent aussi un nouveau lien entre les variations fréquentielles de l’ERPN et de la FRPN. En conclusion, la modulation fréquentielle de la fonction du nœud AV provient de la combinaison d’effets concurrents cumulatifs liés au cycle de base et non-cumulatifs liés au cycle prétest. Ces effets peuvent être interprétés de façon consistante indépendamment de l’indice de récupération en tenant compte des changements du temps de conduction au battement prétest. Les effets fréquentiels disparates sur l’ERPN et la FRPN sont aussi grandement liés aux changements du temps de conduction prétest. Lorsque l’analyse tient compte de ce facteur, l’ERPN et la FRPN montrent des variations parallèles fortement liées à celles de l’intervalle His-auriculaire. Le nouveau schème fonctionnel des propriétés fréquentielles du nœud AV supporté par nos données aidera à mieux cibler les études sur les mécanismes cellulaires contrôlant la modulation fréquentielle nodale. Nos données pourraient aider à l’interprétation et au contrôle des réponses nodales diverses associées aux tachyarythmies supraventriculaires et à leur traitement pharmacologique. En bref, nos travaux supportent une compréhension factuelle améliorée du comportement fréquentiel du nœud AV, un domaine aux applications multiples en rythmologie cardiaque.

Pro-fibrotic role of ERK3-MK5 during pressure-overload induced cardiac hypertrophy

Il y a 4 isoforme de p38 : α, β, δ, and γ. MK5, à l'origine identifié comme étant un régulateur de PRAK (Regulated/Activated Protein Kinase), est maintenant connu pour être activée par la protéine kinase p38 (qui est un mitogène activé par la protéine kinase, MAPK). Cette dernière est impliquée dans les mécanismes de fibrose et d'apoptose pendant l'hypertrophie cardiaque. De plus, MK5 est également activée par les MAPKs atypiques; ERK3 et ERK4. Bien qu’elles soient fortement exprimées dans le coeur, le rôle physiologique de MK5 et ERK3 demeure inconnu. Par conséquent, nous avons étudié l'effet de la constriction aortique transversale (TAC) – induisant un surcharge chronique de pression chez les souris hétèrozygotes knockout pour MK5 (MK5+/-) ou ERK3 (ERK3+/-) et pour leurs types sauvages (MK5+/+ et ERK3+/+). Deux sem post-TAC; le ratio de poids du coeur/poids corporel a été augmenté chez les 2 souris MK5+/- et MK5+/+. L'échocardiographie de la trans-thoracique démontre que la surcharge de pression a altéré la fonction diastolique du ventricule gauche chez MK5+/+, mais pas chez la souris MK5+/-. De plus, nous avons observé moins de dépôt de collagène, évalué par une coloration au trichrome de Masson, 2 et 3 sem post-TAC chez les souris MK5+/-. Parallèlement, le niveau de l’ARNm de collagène type1 alpha-1 a été significativement diminué dans les coeurs des souris MK5+/-, 2 et 3 sem post-TAC. De même, ERK3, mais pas ERK5 ni p38α, co-IP avec MK5 dans les 2 modèles des coeurs TAC; aigus ou chroniques. En revanche, l’ajout exogénique de GST-MK5 a abaissé ERK4 et p38α, mais pas ERK3 dans les lysâtes de coeur de souris. Par contre, GST-ERK3 et GST-p38α ne démontrent aucune co-IP avec MK5. Ces données suggèrent que dans le coeur seul ERK3, et non ERK4 ou p38α, est capable d’interagir avec, et réguler MK5. A niveau physiologique MK5 interagit entièrement avec ERK3 et par conséquent MK5 n’est pas disponible pour lier les protéines exogéniques. Les souris hétérozygotes pour ERK3 (ERK3+/-) ont également démontré une réduction ou une absence de collagène et une faible expression d’ARNm du collagène type1 alpha1, 3 sem post-TAC. Ces résultats démontrent un important rôle pro-fibrotique de la signalisation MK5-ERK3 pendant une surcharge chronique de pression.Nous avons également démontré 5 variant d'épissage de (MK5.1-5), y compris la forme originale (MK5.1). MK5.2 et MK5.5 subissent une délétion de 6 paires de base dans l’exon 12 : MK5.3 manque l'exon 12 : MK5.4 et MK5.5 manquent les exons 2-6. L'expression des ARNm des différents variant d'épissage a été vérifiée par PCR en temps réel (qPCR). Bien que l’expression est ubiquitaire, l'abondance relative de chaque variant était tissu-spécifique (coeur, rein, pancréas, muscle squelettique, poumon, foie, et cerveau). En plus, l'abondance relative des variant d’épissage varie pendant la surcharge de pression et le développement postnatal du coeur. En outre, l'immunofluorescence a indiqué que MK5.1-5.3 se localise au noyau alors que MK5.4-5.5 est situé au niveau cytoplasmic dans les cellules HEK 293 non stimulées. Suite à une stimulation avec l'anisomycin, un activateur de p38 MAPK, MK5.1-5.3 se translocalise du noyau au cytoplasme alors qu’une petite fraction de MK5.4-5.5 translocalise vers le noyau. Ces variant d'épissage peuvent diversifier la signalisation de MK5-ERK3 dans coeur, mais leur rôle exact oblige des recherches supplémentaires. Excepté l’isoforme δ, toutes les isoformes de p38 sont exprimées dans le coeur et la forme α est considérée comme étant l'isoforme dominante. L’analyse par qPCR et immunobuvardage de type western ont démontré que p38α et p38γ sont les deux isoformes prédominantes alors que p38β et p38δ sont exprimées aux mêmes niveaux dans le coeur de rat adulte. L'immunofluorescence a démontré que p38α et p38γ se trouvent dans le cytoplasme et le noyau. Cependant, suite à la surcharge par TAC, p38γ s'est accumulé dans noyau tandis que la distribution de p38α est demeurée inchangée. Ainsi, l'abondance de p38γ et sa translocalisation nucléaire suite à la surcharge de pression indique un rôle potentiel dans l'expression génique pendant le remodelage cardiaque. En conclusion, nous avons mis en évidence pour la première fois un rôle pro-fibrotique pour la signalisation MK5-ERK3 pendant une surcharge chronique de pression. D'ailleurs, les niveaux comparables d'expression de p38γ avec p38α, et la localisation différentielle de p38γ pendant la surcharge aiguë ou chronique de pression suggèrent différents rôles possibles pour ces isoformes pendant le remodelage hypertrophique cardiaque.