Dissertations / Theses on the topic 'Ischemia miocardica'

Orientador: Reinaldo Wilson Vieira
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciencias Medicas
Made available in DSpace on 2018-08-06T23:28:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SilveiraFilho_LindembergdaMota_M.pdf: 22765856 bytes, checksum: 1ca4bc9b50a4a81b4aff9a1c376e5d98 (MD5) Previous issue date: 2006
Resumo: Introdução: A administração de diferentes agentes associados à cardioplegia tem sido realizada desde o surgimento da proteção miocárdica em Cirurgia Cardíaca. Qualquer medicamento que promova uma melhora na capacidade do coração operado resistir à isquemia, que se traduza em melhora hemodinâmica e de sobrevida, pode ter sua associação à cardioplegia justificada. O agente de manejo metabólico trimetazidine (TMZ), utilizado na prática clínica como agente anti-isquêmico, tem sido usado em pacientes cirúrgicos esporadicamente, não havendo comprovação de sua eficácia quando apenas associado à solução cardioplégica. Objetivo: Verificar em modelo experimental de coração isolado de suínos se a associação do trimetazidine à solução cardioplégica promove melhora no desempenho do coração Material e métodos: O modelo experimental utilizou suínos Large-White, com coração isolado perfundido por suporte de outro animal em modo de execução de trabalho ("working heart state"). Foram divididos em três grupos (n = 6), submetidos a isquemia regional seguido de isquemia global, que recebiam um dos três tratamentos: Solução St Thomas (ST), solução St Thomas acrescida de trimetazidine (TMZ) e grupo controle (Co). Durante período de reperfusão aos 30, 60 e 90 minutos foram medidos parâmetros hemodinâmicos de contratilidade e metabólicos, obtendo-se assim a elastância máxima (Emáx), o índice de trabalho sistólico pré-recrutável (PRSW), "dureza" do ventrículo (EDPRV), fluxo coronariano, consumo de oxigênio e dosagens de lactato e glicose. Os resultados foram analisados estatisticamente Resultados: Em relação aos parâmetros hemodinâmicos de contratilidade não houve diferença estatisticamente significante entre os três grupos. Houve produção crescente de lactato nos três grupos quanto maior o tempo de reperfusão de forma uniforme. O fluxo coronariano, o consumo de oxigênio e o consumo de glicose tiveram grande variação entre os diferentes tempos medidos mas sem diferença entre os três tratamentos. O peso final do ventrículo esquerdo foi significativamente menor no grupo trimetazidine (TMZ) que nos demais. Conclusão: A administração aguda do trimetazidine, associada simplesmente como adjuvante à solução cardioplégica não demonstrou benefício hemodinâmico ou metabólico em modelo experimental de coração isolado em porcos. Palavras-chave: Trimetazidine, coração isolado, solução cardioplégica
Abstract: Introduction: Many drugs have usually been associated to cardioplegia since beggining of myocardial protection in Cardiac Surgery in order to improve surgical outcome. Any medicine able to induce resistance to ischemia and better hemodinamic effects and survival may have its utilization justified. Trimetazidine is an agent currently available as anti-ischemic medicine for anginal symptoms acting by protective metabolic effects Its role to be used in heart surgical patients as an adjuvant to cardioplegia is yet not fully comprehended. Objective: Verify in an isolated working heart state animal model if the association of trimetazidine to cardioplegia improves heart performance. Materials and method: Swines were used in this working heart model. They were divided in three grups (n = 6) that underwent regional and global ischemia. Each group was selected to a different treatment. St Thomas Cardioplegia (ST), St Thomas associated to trimetazidine (TMZ) and control group (Co). Data was collected during reperfusion period at 30, 60 and 90 minutes and were measured: Hemodinamic parameters such as elastance contractility index (Emáx), preload recruitable stroke work relationship (PRSW) and heart "stiffness" (EDPRV). Other data included coronary flow, oxygen and glucose consumption and lactate. Results were statistically analysed. Results: All contractility data were not significantly different among three groups. Lactate became constantly higher according to time uniformly in all three groups Coronary flow, glucose consumption and oxygen consumption presented large variations during time periods but according to treatments showed no statistical differences in all three groups. Left ventricle final weight was significantly lower in trimetazidine group compared to both other groups. Conclusion: Acute administration of trimetazidine associated to cardioplegia as an adjuvant showed no hemodinamic or metabolic improvement in an isolated working heart experimental model in swines. Key-words: Trimetazidine; isolated working heart model; cardioplegia
Mestrado
Cirurgia
Mestre em Cirurgia

La valutazione del bilancio tra l'apporto e la domanda di ossigeno nel miocardio è utile per predire e diagnosticare l'ischemia miocardica e l'infarto miocardico di tipo 2, condizioni che rappresentano una parte crescente del carico sanitario delle malattie cardiovascolari e la cui incidenza è in rapido aumento a causa dell’invecchiamento. Nella sua valutazione originale, ottenuta mediante registrazioni invasive, questo equilibrio è calcolato come il rapporto tra l'apporto di ossigeno, definito come l'area tra la pressione aortica e quella ventricolare sinistra durante la diastole (indice diastolico di pressione-tempo) e il consumo di ossigeno, definito come l'area sotto la curva di pressione durante la sistole (indice sistolico di pressione-tempo). Questo rapporto è chiamato SEVR (Subendocardial Viability Ratio) e può anche essere calcolato dall'analisi dell'onda di pressione centrale ottenuta non-invasivamente dalla tonometria arteriosa carotidea, dividendo le aree tra le curve di pressione diastolica e sistolica. La valutazione non invasiva convenzionale del SEVR mediante tonometria arteriosa è influenzata da alcune limitazioni metodologiche, che sono l'esclusione dal calcolo del tempo di contrazione isovolumetrico nell'indice sistolico pressione-tempo e l'esclusione della pressione diastolica ventricolare sinistra dall'indice diastolico pressione-tempo. Inoltre, la calibrazione dell'onda di pressione centrale derivata dalla tonometria carotidea può essere influenzata dal modo di calcolare la pressione arteriosa media dalla pressione arteriosa brachiale, che è necessaria per scalare la forma d'onda centrale. Questa tesi presenta una serie di studi volti a superare queste limitazioni, al fine di elaborare una forma corretta del SEVR e di validarlo contro la sua controparte invasiva e come un predittore clinico. Viene presentata una metodologia per calcolare in modo affidabile gli intervalli di tempo sistolico (tempo di contrazione isovolumetrica e periodo pre-eiettivo) da tonometria arteriosa con ECG, eseguita a livello carotideo e femorale, e viene quindi applicata in soggetti con o senza malattia cardiovascolare. È stata quindi affrontata la questione del calcolo della pressione arteriosa media dalla pressione arteriosa brachiale, in quanto è stata evidenziata una considerevole variabilità interindividuale e intraindividuale nel fattore di forma della pressione brachiale, nella popolazione generale di diverse età e nei pazienti ipertesi. L'approccio migliore per la calibrazione della pressione centrale non invasiva risiede nell'integrazione delle forme d'onda di pressione o, quando non applicabile, nell'uso di un algoritmo appropriato per il calcolo del fattore di forma brachiale. È stata quindi dimostrata una buona correlazione del SEVR determinato in modo invasivo, in pazienti sottoposti a cateterismo cardiaco, con il nuovo SEVR non invasivo calcolato mediante tonometria arteriosa e corretto considerando i tempi sistolici e la pressione diastolica ventricolare sinistra. Un'equazione per la stima della pressione diastolica ventricolare sinistra è stata derivata da parametri non invasivi della tonometria arteriosa e dai dati invasivi. Il nuovo SEVR è stato infine applicato nella coorte PARTAGE, un ampio studio di popolazione di individui di età maggiore di 80 anni. SEVR è risultato essere un predittore indipendente della mortalità totale nei soggetti anziani. In questa popolazione si può considerare un valore soglia di 100 per il SEVR. In sintesi, è stata creata e validata clinicamente una nuova formulazione di un indice (SEVR) per la valutazione del bilancio tra domanda e offerta di ossigeno al miocardio, ottenibile mediante tonometria arteriosa non invasiva.
The evaluation of the balance between oxygen supply and demand in the myocardium is useful for predicting and diagnosing myocardial ischemia and type-2 myocardial infarction, conditions that represent a growing part of the health burden of cardiovascular disease, and whose incidence is rapidly increasing due to an ageing population. In its original assessment by invasive registrations, this balance is calculated as the ratio between the oxygen supply, defined as the area between the aortic and left ventricular pressures during diastole (diastolic pressure-time index), and the oxygen consumption, defined as the area under the pressure curve during systole (systolic pressure-time index). This ratio is called SEVR (Subendocardial Viability Ratio) and may also be calculated from the analysis of the non-invasively determined central pressure wave obtained by carotid arterial tonometry, by dividing areas between the diastolic and systolic pressure curves. The conventional non-invasive assessment of SEVR by arterial tonometry is affected by some methodological limitations, that are the exclusion from the calculation of isovolumetric systolic time in the systolic pressure-time index and the exclusion of left ventricular diastolic pressure from diastolic pressure-time index. Moreover, the calibration of central pressure wave derived from carotid tonometry can be affected by the way of calculating mean arterial pressure from brachial cuff blood pressure, which is necessary for scaling the central waveform. This thesis presents a series of studies conducted to overcome the limitations mentioned above, in order to elaborate a corrected form of the SEVR and to validate it against its invasive counterpart and as a clinical predictor. A methodology to reliably calculate the systolic-time intervals (isovolumetric ejection time and pre-ejection period) from ECG-gated arterial tonometry performed at the carotid and femoral levels, is presented and applied in subjects with or without cardiovascular disease. The issue of calculation of mean arterial pressure from brachial cuff blood pressure was then addressed, as a considerable interindividual and intraindividual variability in brachial pressure form-factor was evidenced in general population of different ages and in hypertensive patients. The best approach for calibration of non-invasive central blood pressure waveform resides in the integration of pressure waveforms, or, when not applicable, in the use of an appropriate algorithm for calculation of brachial form factor. A good correlation of the invasively determined SEVR, in patients undergoing cardiac catheterization, was then demonstrated with the new non-invasive SEVR calculated by arterial tonometry and corrected by considering systolic time intervals and the left ventricular diastolic pressure. An equation for the estimation of left ventricular diastolic pressure was derived from non-invasive parameters of arterial tonometry and the invasive data. The new SEVR was finally applied in the PARTAGE cohort, a large population study of individuals 80 years of age and older living in nursing homes. SEVR was found to be an independent predictor of total mortality in the elderly subjects. A threshold value for SEVR of 100 may be considered in this population. In summary, a new formulation of an index (SEVR) for the evaluation of myocardial supply-demand balance from non-invasive arterial tonometry was created and clinically validated.

Background. L’ asfissia perinatale determina spesso un quadro di encefalopatia associata a disfunzione cardiaca. L’ipotermia rappresenta l’unica terapia efficace nel ridurre il danno cerebrale. Non è noto se possa agire anche sul danno miocardico. Obiettivi. Definire il danno miocardico conseguente ad asfissia perinatale mediante metodiche TDI associate a tecniche ecocardiografiche tradizionali e valutarne l’ outcome a breve e lungo termine. Materiali e Metodi. Sono stati arruolati 15 neonati con encefalopatia ipossico-ischemica: 7 di grado severo-moderato raffreddati per 72 h e 8 di grado lieve non raffreddati. Entrambi i gruppi hanno eseguito dosaggio ematico di CPK, Troponina T e Pro-BPN entro le 6 h di vita, a 12, 24 h di vita e in 7° giornata; a tutti sono stati eseguiti ECG ed ecocardiografia tradizionale e TDI entro 6 h di vita, a 36 h, a 7 giorni ed a 12 mesi; nel gruppo 1 anche a 4 giorni e a 1, 6 e 18 mesi di vita. Risultati. Le concentrazioni sieriche dei markers studiati nelle diverse tempistiche sono risultate più elevate nei pazienti del gruppo 1 rispetto al gruppo 2. In maniera concorde tutti gli indici di funzionalità cardiaca (output ventricolari, TAPSE, velocità sistolica e diastoliche al TDI) sono risultati significativamente inferiori nel gruppo1 rispetto al gruppo2 nelle prime ore dopo l’ insulto ischemico per entrambi i ventricoli, per poi riallinearsi successivamente. In particolare per quanto riguarda la metodica TDI i rapporti E/Em ed Em/Am per la valvola mitrale sono risultati significativamente inferiori anche a 7 giorni nel gruppo 1. Conclusioni. Le misure eseguite con metodica TDI presentano maggiore sensibilità nel riconoscere alterazioni della funzionalità miocardica rispetto alle metodiche tradizionali; tali valori infatti si normalizzano più tardivamente. Riteniamo pertanto opportuno valutare la funzionalità miocardica almeno per alcuni giorni dopo il riscaldamento nei bambini affetti da encefalopatia moderato-severa sottoposti ad ipotermia.
Background. Perinatal asphyxia is commonly associated with hypoxic ischaemic encephalopathy and cardiovascular dysfunction. Therapeutic hypothermia has become standard treatment for moderate and severe neonatal hypoxic–ischemic encephalopathy to reduce cerebral morbidity and mortality. The effect on the heart is incompletely explored. Aim. To assess myocardial performance of infants with perinatal asphyxia using traditional and DTI echocardiographycs technique; evaluation of early and long-term myocardial outcome. Study design. Fifteen infants with hypoxic ischaemic encephalopathy were enrolled in the study: seven infants with moderate-severe hypoxic ischaemic encephalopathy cooled for 72 hours (group1); eight normothermic infants with mild hypoxic ischaemic encephalopathy (group2).
Biomarkers serum concentrations (CPK,TroponinT, PRO-BNP) were measured at 6, 12 , 24 h of life and on the seven day of life. ECG and echocardiographies (traditional and TDI mesaurements) were done in the first 6 h of life, at 36h, on day 7, at 12 month. In the cooled infants were done also on day 4, at 1, 6 and 18 month. Results. All sieric biomarkers were always higher in the group1 than group2. All functional myocardial indices (ventricular output, TAPSE, systolic velocity (Sm), early diastolic velocity (Em), late diastolic velocity (Am)) were lower for both ventricles in the first hours after hypoxic insult in the group1. Moreover we have also found that mitral E/Em ratio and Em/Am ratio were lower in the group 1 on day 7. Conclusion. The DTI technique appears more sensitive than traditional echocardiography to the subtle changes in cardiac performance that occur after perinatal asphyxia. In particular these value were lower for more time that conventional parameters. Moreover, in cooled infants with moderate-severe hypoxic ischaemic encephalopathy, it may be important examinated myocardial function at least for a few days after rewarming.

Background. L’ asfissia perinatale determina spesso un quadro di encefalopatia associata a disfunzione cardiaca. L’ipotermia rappresenta l’unica terapia efficace nel ridurre il danno cerebrale. Non è noto se possa agire anche sul danno miocardico. Obiettivi. Definire il danno miocardico conseguente ad asfissia perinatale mediante metodiche TDI associate a tecniche ecocardiografiche tradizionali e valutarne l’ outcome a breve e lungo termine. Materiali e Metodi. Sono stati arruolati 15 neonati con encefalopatia ipossico-ischemica: 7 di grado severo-moderato raffreddati per 72 h e 8 di grado lieve non raffreddati. Entrambi i gruppi hanno eseguito dosaggio ematico di CPK, Troponina T e Pro-BPN entro le 6 h di vita, a 12, 24 h di vita e in 7° giornata; a tutti sono stati eseguiti ECG ed ecocardiografia tradizionale e TDI entro 6 h di vita, a 36 h, a 7 giorni ed a 12 mesi; nel gruppo 1 anche a 4 giorni e a 1, 6 e 18 mesi di vita. Risultati. Le concentrazioni sieriche dei markers studiati nelle diverse tempistiche sono risultate più elevate nei pazienti del gruppo 1 rispetto al gruppo 2. In maniera concorde tutti gli indici di funzionalità cardiaca (output ventricolari, TAPSE, velocità sistolica e diastoliche al TDI) sono risultati significativamente inferiori nel gruppo1 rispetto al gruppo2 nelle prime ore dopo l’ insulto ischemico per entrambi i ventricoli, per poi riallinearsi successivamente. In particolare per quanto riguarda la metodica TDI i rapporti E/Em ed Em/Am per la valvola mitrale sono risultati significativamente inferiori anche a 7 giorni nel gruppo 1. Conclusioni. Le misure eseguite con metodica TDI presentano maggiore sensibilità nel riconoscere alterazioni della funzionalità miocardica rispetto alle metodiche tradizionali; tali valori infatti si normalizzano più tardivamente. Riteniamo pertanto opportuno valutare la funzionalità miocardica almeno per alcuni giorni dopo il riscaldamento nei bambini affetti da encefalopatia moderato-severa sottoposti ad ipotermia.
Background. Perinatal asphyxia is commonly associated with hypoxic ischaemic encephalopathy and cardiovascular dysfunction. Therapeutic hypothermia has become standard treatment for moderate and severe neonatal hypoxic–ischemic encephalopathy to reduce cerebral morbidity and mortality. The effect on the heart is incompletely explored. Aim. To assess myocardial performance of infants with perinatal asphyxia using traditional and DTI echocardiographycs technique; evaluation of early and long-term myocardial outcome. Study design. Fifteen infants with hypoxic ischaemic encephalopathy were enrolled in the study: seven infants with moderate-severe hypoxic ischaemic encephalopathy cooled for 72 hours (group1); eight normothermic infants with mild hypoxic ischaemic encephalopathy (group2).
Biomarkers serum concentrations (CPK,TroponinT, PRO-BNP) were measured at 6, 12 , 24 h of life and on the seven day of life. ECG and echocardiographies (traditional and TDI mesaurements) were done in the first 6 h of life, at 36h, on day 7, at 12 month. In the cooled infants were done also on day 4, at 1, 6 and 18 month. Results. All sieric biomarkers were always higher in the group1 than group2. All functional myocardial indices (ventricular output, TAPSE, systolic velocity (Sm), early diastolic velocity (Em), late diastolic velocity (Am)) were lower for both ventricles in the first hours after hypoxic insult in the group1. Moreover we have also found that mitral E/Em ratio and Em/Am ratio were lower in the group 1 on day 7. Conclusion. The DTI technique appears more sensitive than traditional echocardiography to the subtle changes in cardiac performance that occur after perinatal asphyxia. In particular these value were lower for more time that conventional parameters. Moreover, in cooled infants with moderate-severe hypoxic ischaemic encephalopathy, it may be important examinated myocardial function at least for a few days after rewarming.

Background Reperfusion is the mainstay treatment for patients presenting with ST-elevation myocardial infarction (STEMI). Nevertheless, reperfusion itself may exacerbate myocardial injury, a process termed “reperfusion injury”. Post-conditioning (PostC) has been suggested to reduce myocardial damage during primary percutaneous coronary intervention (PPCI), nevertheless clinical experience is limited. Objectives We aimed to review all the known strategies to limit the reperfusion injury; moreover we explored the cardioprotective effect of mechanical postconditioning conducting a randomized trial aimed to evalutate infarct size (IS) at cardiac magnetic resonance (CMR) in STEMI patients treated by PPCI. Methods A total of 78 patients with first STEMI (aged 59±12 years) referred for PPCI, were stratified for STEMI location and randomly assigned to conventional PPCI or PPCI with PostC. All patients, with occluded infarct related artery and no collateral circulation, received abciximab intravenously before PPCI. After reperfusion by effective direct stenting, control subjects underwent no further intervention, while in treated patients PostC was performed within 1 minute of reflow by 4 cycles of 1-minute inflation and 1-minute deflation of the angioplasty balloon. Primary end-point was IS reduction, expressed as percentage of left ventricle mass assessed by delayed enhancement on CMR at 30±10 days after index PPCI. Results All baseline characteristics but diabetes (p=0.06) were balanced between groups. Postconditioning patients trended towards a larger IS compared to those treated by standard PPCI (20±12% vs 14±10%, p=0.054). After exclusion of diabetics, PostC group still showed a trend to larger IS (p=0.116). Major adverse events seem to be more frequent in PostC group irrespective to diabetes status (p=0.053 and p=0.080, respectively). Conclusions This prospective, randomized trial suggests that PostC did not have the expected cardioprotective effect and, on the contrary, it might harm STEMI patients treated by PPCI plus abciximab. (Clinical Trial Registration-unique identifier: NCT01004289).
Razionale dello studio La terapia riperfusiva è la via principale per il trattamento di pazienti che si presentino con infarto miocardico con sopraslivellamento del tratto ST (ST-elevation myocardial infarction, STEMI). Tuttavia, la riperfusione di per sé può esacerbare il danno miocardico, un processo denominato “danno da riperfusione”. Il post-conditioning (PostC) é un processo che sembra possa ridurre il danno miocardico da riperfusione durante angioplastica primaria (primary percutaneous coronary intervention, PPCI), ciò nonostante l’esperienza clinical è limitata. Scopo dello studio Presentare e discutere tutte le strategie note in grado di limitare il danno riperfusivo; inoltre, valutare gli effetti cardioprotettivi del postconditioning ischemico meccanico mediante un trial clinico controllato randomizzato arruolante pazienti con STEMI e inviati a PPCI, con endpoint primario le dimensioni dell’infarto (infarct size, IS) finale alla risonanza magnetica cardiaca (cardiac magnetic resonance, CMR). Metodi Un totale di 78 pazienti con primo STEMI (età 59±12 anni) inviati per PPCI, sono stati stratificati per sede dello STEMI e successivamente randomizzati a PPCI convenzionale o PPCI con PostC. Tutti i pazienti, con arteria responsabile dell’infarto occlusa e assenza di circolo collaterale, hanno ricevuto abciximab endovena prima della PPCI. Successivamente alla riperfusione, avvenuta con tecnica direct stenting, i soggetti di controllo non sono stati sottoposti ad ulteriori interventi, mentre i soggetti nel gruppo PostC hanno rivevuto, entro un minuto dalla riperfusione, 4 cicli di 1 minuto di rigonfiaggio e 1 minuto di sgonfiaggio del pallone usato per l’angioplastica. L’endpoint primario oggetto dello studio, la riduzione dell’IS finale, veniva espresso come percentuale della massa ventricolare sinistra affetta, come possibile riconoscere ad una CMR con mezzo di contrasto eseguita a 30±10 giorni di distanza dalla procedura di PPCI indice. Risultati Tutte le caratteristiche di base, ad eccezione del diabete (p=0.06), risultavano ben bilanciate tra i gruppi di trattamento. I pazienti nel gruppo postconditioning tendevano ad avere un IS maggiore quando paragonati a quelli sottoposti a PPCI convenzionale (20±12% vs 14±10%, p=0.054). Dopo esclusione dei pazienti diabetici, il gruppo di pazienti PostC sembrava ancora associato ad IS finali di maggiori dimensioni (p=0.116). Gli eventi avversi cardiovascolari maggiori sono risultati essere più frequenti nel gruppo PostC, indipendentemente dal loro status diabetico (p=0.053 e p=0.080, rispettivamente). Conclusioni Questo trial clinico randomizzato prospettico suggerisce che il PostC non ha l’effetto cardioprotettivo atteso e, invece, potrebbe pure nuocere a pazienti affetti da STEMI e sottoposti a PPCI ed infuzione di abciximab. (Numero identificativo unico di registrazione del trial al sito clinicaltrial.gov: NCT01004289).

Las propiedades eléctricas pasivas del tejido cardiaco tienen un papel importante en determinar la propagación del impulso eléctrico a través del miocardio normal y patológico. La medida de la impedancia eléctrica miocárdica es usada para evaluar el papel de los cambios de la propiedades eléctricas pasivas cardiacas en la arritmogénesis y en los cambios del segmento ST durante la isquemia miocárdica. La isquemia aguda aumenta la resistividad y el ángulo de fase al cabo de aproximadamente 30 minutos de oclusión coronaria; ambas magnitudes alcanzan un plató después de 1 hora de isquemia. La cicatriz del infarto de miocardio se caracteriza por tener una resistividad aproximadamente un 50% menor que el tejido normal, y un ángulo de fase cercano a cero. Además, ambas magnitudes muestran una falta de dependencia en frecuencia en el rango de 1 kHz a 1MHz. La incidencia máxima de arritmias ventriculares de la fase Ib coincide temporalmente con el incremento abrupto de resistividad y ángulo de fase tisular. Además, el precondicionamiento miocárdico retrasa la pendiente máxima del incremento de ambas magnitudes paralelamente con el pico de arritmias de la fase Ib. En cambio, el aumento de la resistividad miocárdica no se asocia con una disminución de la elevación del segmento ST epicárdico. Sin embargo, la baja resistividad del tejido infartado es responsable de favorecer la transmisión de pulsos de corriente aplicados a través del tejido necrótico, y esto reafirma la hipótesis de que durante la isquemia preinfarto, la elevación del segmento ST de electrodos epicárdicos en tejido infartado carente de células viables, es por transmisión eléctrica pasiva de corrientes de lesión generadas en la zona limítrofe del tejido isquémico y normal. Finalmente, la medida de la impedancia eléctrica con un catéter percutáneo intracavitario de contacto permite diferenciar áreas de infarto transmural del tejido normal gracias a su espectro de impedancia particular.
The passive electrical properties of cardiac tissue play a major role in determining the propagation of the electrical impulse across the myocardium in both normal and pathologic conditions. Measurement of whole tissue electrical impedance is used to asses the role of the changes in cardiac passive electrical properties in arrhythmogenesis and ST segment changes during myocardial ischemia. Acute ischemia increases both resistivity and phase angle after approximately 30 minutes of coronary occlusion, and both reach plateau values after 1 hour of ischemia. Healed infarcted myocardium is characterized by an approximately 50% lower than normal resistivity and close to zero phase angle value. Furthermore, both variables depict a lack of frequency response in the 1 kHz to 1 MHz range. The peak incidence of phase Ib ventricular arrhythmias temporally coincides with the sharp increase of tissue resistivity and phase angle. Furthermore, myocardial preconditioning delays the maximum slope of the increase of both magnitudes as well as the peak of phase Ib arrhythmias in a parallel manner. In contrast, a rise in tissue resistivity is not accompanied by a decrease in epicardial ST segment elevation. However, the low resistivity of the infarcted tissue is responsible for the enhanced transmission of current pulses applied across the necrotic myocardium, which supports the hypothesis that during periinfarction ischemia the ST segment elevation measured in epicardial electrodes overlying infarcted tissue devoid of viable cells, is by passive electrical transmission of injury currents that are generated in the border of the ischemic and normal tissue. Finally, measurement of myocardial impedance with a contact intracavitary percutaneous catheter permits differentiation of areas of transmural infarction from normal tissue by their particular impedance spectrum.

Nell’ambito dell’ingegneria dei tessuti, la possibilità di rigenerazione del miocardio post-infartuale è un argomento “caldo”, che suscita grandi speranze ma solleva altrettanto grandi interrogativi - sostenuti dal sussistere di dubbi di base sulle scelte operative praticabili. Esiste tuttavia concordanza nel considerare fondamentale l’utilizzo di un “supporto” che possa mantenere nella sede peri-infartuale le cellule competenti. Infatti, la semplice iniezione di cellule staminali per via endovenosa o direttamente nell’area infartuata non si è dimostrata particolarmente efficace, soprattutto a causa della cospicua perdita cellulare che si verifica rapidamente dopo il trapianto. Ci si orienta quindi verso la strategia di seminare cellule in grado di transdifferenziare in senso muscolare cardiaco su un materiale biocompatibile in vitro e di impiantare successivamente il costrutto ottenuto in vivo dove ci si attende il riassorbimento del biomateriale e l’integrazione delle cellule. Tuttavia, mentre in altri settori della medicina - quali ortopedia e dermatologia - l’impiego di pseudotessuti ingegnerizzati ha già permesso di conseguire ottimi risultati nella rigenerazione di tessuti danneggiati, allo stato attuale, i progressi ottenuti nell’ambito della rigenerazione del miocardio infartuato appaiono ancora aneddotici e distanti dall’ottenere protocolli condivisi per l’impiego in clinica. Il lavoro presentato in questa ricerca, condotto grazie alla sinergia di competenze interdisciplinari negli ambiti chimico, biologico e dell’ingegneria biomedica meccanica ed elettronica, è uno studio di fattibilità di una metodica standardizzata in grado di indirizzare cellule staminali mesenchimali (MSCs) indifferenziate verso l’acquisizione in vitro di caratteri fenotipici confrontabili con quelli delle cellule muscolari cardiache attraverso il paradigma della coltura dinamica in bioreattore. Il prototipo di bioreattore impiegato, in quanto sviluppato originalmente nel corso di questa attività di ricerca, presenta rispetto ad altri strumenti descritti l’innovazione e il vantaggio di non richiedere l’utilizzo di un incubatore, in quanto esso stesso permette di coltivare cellule al suo interno in condizioni controllate di temperatura, pH e concentrazione di CO2. La sua flessibilità operativa consente di impostare e controllare da personal computer leggi di moto di qualsiasi forma anche con cicliche molto veloci. Infine, la presenza di estensimetri in grado di misurare finemente la variazione di tensione esercitata sulla matrice polimerica utilizzata, posta in trazione tra due afferraggi, permette di applicare nel tempo una forza di stiramento costante, ottenendo deformazioni controllate e risultati riproducibili in termini di modificazioni cellulari. Il superamento delle problematiche sorte durante la fase di messa a punto del sistema, che deve essere ritenuto parte integrante del lavoro di sviluppo condotto, ha permesso di studiare l’adattamento di MSCs allo stiramento ciclico, mostrando che questo effettivamente determina alcune differenze fenotipiche rispetto al controllo statico. Inoltre le cellule hanno acquistato una disposizione orientata lungo l’asse longitudinale delle fibre, dato questo particolarmente importante se si considera la disposizione ordinata delle cellule del miocardio, le quali costituiscono un vero e proprio sincizio, indispensabile per una diffusione sincrona dell’impulso elettrico di contrazione. La creazione di uno pseudotessuto cardiaco ottimale richiederà ovviamente ulteriore lavoro, ma la metodica qui presentata si propone al tempo stesso come uno strumento di studio e come una strategia operativa per un approccio innovativo e standardizzabile alla medicina rigenerativa del miocardio.

Nell’ambito dell’ingegneria dei tessuti, la possibilità di rigenerazione del miocardio post-infartuale è un argomento “caldo”, che suscita grandi speranze ma solleva altrettanto grandi interrogativi - sostenuti dal sussistere di dubbi di base sulle scelte operative praticabili. Esiste tuttavia concordanza nel considerare fondamentale l’utilizzo di un “supporto” che possa mantenere nella sede peri-infartuale le cellule competenti. Infatti, la semplice iniezione di cellule staminali per via endovenosa o direttamente nell’area infartuata non si è dimostrata particolarmente efficace, soprattutto a causa della cospicua perdita cellulare che si verifica rapidamente dopo il trapianto. Ci si orienta quindi verso la strategia di seminare cellule in grado di transdifferenziare in senso muscolare cardiaco su un materiale biocompatibile in vitro e di impiantare successivamente il costrutto ottenuto in vivo dove ci si attende il riassorbimento del biomateriale e l’integrazione delle cellule. Tuttavia, mentre in altri settori della medicina - quali ortopedia e dermatologia - l’impiego di pseudotessuti ingegnerizzati ha già permesso di conseguire ottimi risultati nella rigenerazione di tessuti danneggiati, allo stato attuale, i progressi ottenuti nell’ambito della rigenerazione del miocardio infartuato appaiono ancora aneddotici e distanti dall’ottenere protocolli condivisi per l’impiego in clinica. Il lavoro presentato in questa ricerca, condotto grazie alla sinergia di competenze interdisciplinari negli ambiti chimico, biologico e dell’ingegneria biomedica meccanica ed elettronica, è uno studio di fattibilità di una metodica standardizzata in grado di indirizzare cellule staminali mesenchimali (MSCs) indifferenziate verso l’acquisizione in vitro di caratteri fenotipici confrontabili con quelli delle cellule muscolari cardiache attraverso il paradigma della coltura dinamica in bioreattore. Il prototipo di bioreattore impiegato, in quanto sviluppato originalmente nel corso di questa attività di ricerca, presenta rispetto ad altri strumenti descritti l’innovazione e il vantaggio di non richiedere l’utilizzo di un incubatore, in quanto esso stesso permette di coltivare cellule al suo interno in condizioni controllate di temperatura, pH e concentrazione di CO2. La sua flessibilità operativa consente di impostare e controllare da personal computer leggi di moto di qualsiasi forma anche con cicliche molto veloci. Infine, la presenza di estensimetri in grado di misurare finemente la variazione di tensione esercitata sulla matrice polimerica utilizzata, posta in trazione tra due afferraggi, permette di applicare nel tempo una forza di stiramento costante, ottenendo deformazioni controllate e risultati riproducibili in termini di modificazioni cellulari. Il superamento delle problematiche sorte durante la fase di messa a punto del sistema, che deve essere ritenuto parte integrante del lavoro di sviluppo condotto, ha permesso di studiare l’adattamento di MSCs allo stiramento ciclico, mostrando che questo effettivamente determina alcune differenze fenotipiche rispetto al controllo statico. Inoltre le cellule hanno acquistato una disposizione orientata lungo l’asse longitudinale delle fibre, dato questo particolarmente importante se si considera la disposizione ordinata delle cellule del miocardio, le quali costituiscono un vero e proprio sincizio, indispensabile per una diffusione sincrona dell’impulso elettrico di contrazione. La creazione di uno pseudotessuto cardiaco ottimale richiederà ovviamente ulteriore lavoro, ma la metodica qui presentata si propone al tempo stesso come uno strumento di studio e come una strategia operativa per un approccio innovativo e standardizzabile alla medicina rigenerativa del miocardio.

El tratamiento de elección ante un paciente con infarto agudo de miocardio es la angioplastia primaria temprana. Esta restauración del flujo causa por sí misma un daño adicional al de la isquemia, el daño letal por reperfusión. Aunque se ha investigado una amplia gama de dianas terapéuticas en el ámbito experimental con el fin de reducirlo, su traslación a la clínica ha sido poco exitosa en muchas ocasiones. No obstante, ciertos ensayos con tratamientos como el condicionamiento isquémico remoto (RIC), o relacionados con la alteración del metabolismo cardiaco, han surgido como terapias más factibles. Una posibilidad para aumentar la validez de las maniobras cardioprotectoras sería utilizar terapias combinadas, aprovechando los efectos beneficiosos sinérgicos frente a posibles comorbilidades, las cuales podrían reducir la eficacia de alguno de los tratamientos individuales. Esta tesis investiga si la terapia combinada de RIC y modulación del metabolismo cardiaco resulta más beneficiosa que la administración de cada uno por separado. En una primera parte, se investigaron los efectos de RIC, GIK y exenatida, solos o combinados, sobre el tamaño del infarto y la incidencia de arritmias, en un modelo porcino in situ de isquemia-reperfusión transitoria de la arteria coronaria DA. Observamos que la terapia en combinación fue más efectiva limitando el daño por reperfusión que la aplicación individual de los diferentes tratamientos. En segundo lugar, se analizaron los mecanismos implicados en la reducción del daño, tanto en las terapias individuales como en las combinadas. Para ello, por un lado se investigó la activación de proteínas pertenecientes a las vías clásicas cardioprotectoras de señalización citosólica (RISK, SAFE o GMPc/PKG). La terapia con GIK aumentó la activación de la proteína Akt y eNOS, mientras que la exenatida limitó el tamaño del infarto provocando un cambio metabólico, con independencia de su acción sobre la liberación de insulina. Por su parte, RIC redujo la formación de residuos de nitrotirosina en las proteínas, indicando un menor estrés oxidativo en el tejido. Asimismo, también se observó que la huella metabólica de los extractos de miocardio era diferente entre los grupos que recibieron tratamiento metabólico y los grupos control y tratados con RIC. Por último, la tercera parte de la tesis ahonda en la investigación sobre el mecanismo de acción humoral de la maniobra de RIC. Se pretendió estudiar los factores implicados en la cardioprotección otorgada por un protocolo de RIC realizado sobre arteria femoral de cerdo. Para ello, se tomaron muestras sanguíneas de este animal, en estado basal y tras la maniobra de RIC (post-RIC), y el plasma fue extraído y dializado. Después se administró sobre un modelo de isquemia-reperfusión en corazones aislados de ratón. Los resultados mostraron una disminución significativa del tamaño del infarto cuando el dializado plasmático se administraba con anterioridad a la isquemia, pero no en el momento de la reperfusión. Por otro lado, el análisis mediante espectroscopía de 1H-RMN demostró niveles de glicina aumentados en el dializado plasmático post-RIC, con respecto al tomado en estado basal. Así, se realizaron experimentos adicionales con la adición de estricnina a los dializados plasmáticos, un inhibidor de su receptor. Su aplicación, previamente a la isquemia, logró abolir la reducción del infarto conseguida con anterioridad, demostrando la implicación de este aminoácido en la cardioprotección asociada al RIC. En conclusión, los resultados presentados en esta tesis demuestran que la terapia combinada puede resultar más ventajosa limitando el tamaño del infarto en pacientes con SCAEST. Como estas intervenciones son accesibles, económicas, y han resultado seguras y efectivas en ensayos clínicos, parece justificada la investigación de sus combinaciones en pacientes. Además, sugiere que la glicina es responsable, en parte, de la protección otorgada por el RIC.
Nowadays, the treatment of choice to reduce acute myocardial ischemic injury is timely reperfusion, mainly by primary percutaneous coronary interventions. However, flow restoration induces an additional myocardial damage, known as reperfusion injury. A wide number of experimental studies have demonstrated that several cardioprotective strategies are able to reduce reperfusion injury, but translation of adjunctive therapies to the clinical arena has been largely disappointing. Nevertheless, some recently published clinical trials have shown encouraging results, especially those related to therapies able to modulate myocardial metabolism or those that promote endogenous cardioprotection, as remote ischemic conditioning (RIC). In order to increase the effectiveness of adjunctive therapies, cardioprotective maneuvers can be combined. Treatment combinations can provide synergistic beneficial effects against myocardial infarction, but also avoid the interference of comorbidities with protection, that can potentially reduce the effects of individual treatments. This PhD thesis investigates whether a combination therapy consisting of drugs modulating myocardial metabolism and RIC have additive effects against reperfusion injury, resulting in reduced infarct size as compared with individual treatments. First, we investigated the effects of RIC, GIK and exenatide (a GLP-1 agonist), alone or in combination, on infarct size and arrhythmia incidence in an in situ pig model of transient coronary occlusion at the left anterior descending coronary artery. Our results demonstrate that combined therapy was more effective limiting reperfusion injury than individual treatments. Subsequently, the mechanisms involved in the cardioprotective actions observed were analyzed in every individual and combined therapy. Our data showed that RIC, GIK and exenatide have different impacts on key cardioprotective pathways. Thereby, RIC markedly reduced oxidative stress, as determined by nitrotyrosination of tissue proteins, whereas GIK shared with exenatide its effects modulating myocardial glucose metabolism, and, in addition, activated the Akt-eNOS axis (RISK pathway). Finally, the last part of this thesis was focussed on studying the possible humoral mechanisms of the RIC maneuver. Thus, blood factors involved in cardioprotection were examined in plasma obtained from pigs submitted to RIC (four short periods of occlusion and reperfusion at the femoral artery). Blood samples were obtained before and after the RIC maneuver, and plasma was extracted and dialysated. Then, plasma dialysates were administered to isolated mice hearts submitted to global ischemia and reperfusion. Infarct size was statistically reduced when post-RIC plasma was given before the global ischemia, but not when it was given at the onset of reperfusion. Moreover, when plasma dialysate was analyzed by 1H-NMR spectroscopy, we could observe that glycine concentrations were markedly increased in post-RIC dialysates compared to baseline levels. Additional experiments in isolated hearts were performed by adding strychninne, an inhibitor of glycine receptor, to plasma dialysates. Strychninne was able to abolish the infarct reduction achieved by glycine, when dialysates were administered before global ischemia, suggesting a role for this aminoacid in the cardioprotection elicited by RIC. In summary, results obtained in this work evidence that combined therapy with RIC and GIK or exenatide can be advantageous, as compared with individual treatments, limiting infarct size in patients with ST segment elevation myocardial infarction. Since these procedures are accessible, inexpensive and have shown to be safe and effective in clinical trials, investigation of this treatment combination in this patients appears warranted. Furthermore, this thesis shows that glycine can be responsible, at least in part, for the cardioprotective effects associated with RIC.

[ES] Las intervenciones actuales utilizadas en el ámbito clínico durante el infarto agudo de miocardio (IAM) se centran en la revascularización de la zona isquémica. Entre dichas estrategias, la angioplastia coronaria, procedimiento por el cual se utiliza un catéter para desobstruir la arteria ocluida, es el método más utilizado. Sin embargo, se ha descrito este proceso (conocido como reperfusión) desencadena un daño adicional en el miocardio, por lo que la combinación de dicha intervención con moléculas cardioprotectoras resulta de gran interés para tratar de reducir el tamaño del infarto. El presente trabajo propone dos nuevas moléculas con el fin de precondicionar el área isquémica antes de la reperfusión en el contexto del IAM. La primera estrategia propuesta se ha basado en el aporte de un ácido graso (diDHA) en la zona isquémica antes de la reperfusión para tratar de reducir el estrés de los cardiomiocitos y el número de células muertas antes de la reperfusión. Además, se han sintetizado nanoconjugados basados en la unión covalente de diDHA a un unido covalentemente a un esqueleto polimérico (ácido poli-L-glutámico, PGA) con el fin de incrementar la estabilidad del diDHA y conseguir una liberación controlada de la molécula. Los resultados obtenidos mostraron que la formulación PGA-diDHA6.4 fue la más optimizada, mostrando un mejor efecto en el precondicionamiento de los cardiomiocitos antes de la reperfusión en términos de reducción de apoptosis, generación de especies reactivas de oxígeno y mantenimiento de la función mitocondrial in vitro. Además, dicho nanoconjugado también mostró un modesto efecto terapéutico cuando se administró en modelos in vivo de isquemia-reperfusión en ratas y cerdos, reduciendo el tamaño final de infarto respecto a los grupos control. La segunda estrategia terapéutica propuesta se ha centrado en aumentar el potencial terapéutico de las vesículas celulares de pequeño tamaño (SEV o exosomas) procedentes de medio condicionado de células madre estromales (MSC). Numerosos estudios han descrito el papel terapéutico de factores paracrinos secretados por las MSC, donde se incluyen tanto factores solubles como vesículas extracelulares (EV) y, en especial, SEV. Diversas estrategias, como la modificación genética o precondicionamiento de estas células, han sido utilizadas para aumentar el potencial terapéutico de las mismas. En este trabajo se ha propuesto la modificación genética de las MSC con el objetivo de enriquecer las SEV en proteínas de interés que pudiesen potenciar el efecto terapéutico de las SEV nativas. En base a estudios previos, donde se ha visto que la oncostatina-M (OSM) podría jugar un papel anti-fibrótico en el contexto del IAM, se decidió incorporar dicha proteína en la superficie de las SEV derivadas de MSC mediante su fusión con proteínas presentes de forma natural en la superficie de las SEV, con el objetivo de desencadenar una respuesta en las células diana. La modificación de la secuencia de la OSM y su fusión con la tetraspanina CD81 permitieron cargar de manera efectiva la OSM en la superficie de las SEV, y los resultados preliminares en fibroblastos ventriculares cardíacos mostraron un efecto funcional beneficioso con respecto a los SEV control y los enriquecidos en CD81, reduciendo la tasa de proliferación de las células en condiciones de ayuno, y modificando la expresión y la liberación de la proteína telo-Col1α1 en las células después de ser estimuladas con TGFβ-1, α-dextrano y ácido ascórbico-L-sulfato En resumen, dos nuevas estrategias terapéuticas avanzadas libres de células han sido propuestas en el presente trabajo, donde se han mostrado resultados preliminares prometedores para reducir el daño en el miocardio tras el IAM en términos de reducción de apoptosis de cardiomiocitos y de activación de fibroblastos car
[CA] Les intervencions actuals utilitzades en l'àmbit clínic durant l'infart agut de miocardi (IAM) se centren en la revascularització de la zona isquèmica. Entre aquestes estratègies, l'angioplàstia coronària, procediment pel qual s'utilitza un catèter per a desobstruir l'artèria oclosa, és el procés més utilitzat. No obstant això, s'ha descrit que aquest procés (conegut com a reperfusió) desencadena un mal addicional en el miocardi. En conseqüència, la combinació d'aquesta intervenció amb molècules cardioprotectores resulta de gran interés per a tractar de reduir la grandària de l'infart. El present treball proposa dues noves molècules amb potencial cardioprotector en el context del IAM. Com a primera estratègia terapèutica, s'ha proposat l'aportació d'un àcid gras (diDHA) a la zona isquèmica del miocardio abans de la reperfusió per a tractar de reduir l'estrés dels cardiomiocitos i el nombre de cèl·lules mortes abans de la reperfusió. A més, s'han sintetitzat nanoconjugats basats en la unió covalent de diDHA a un esquelet polimèric (àcid poli-L-glutàmic, PGA) amb la finalitat d'incrementar l'estabilitat del diDHA i aconseguir un alliberament controlat de la molècula. Els resultats obtinguts van mostrar que la formulació PGA-diDHA6.4 va ser la més efectiva, mostrant un millor efecte en el precondicionament dels cardiomiocitos abans de la reperfusió en termes de reducció d'apoptosi, generació d'espècies reactives d'oxigen i manteniment de la funció mitocondrial in vitro. A més, el nanoconjugat PGA-diDHA6.4 també va mostrar un modest efecte terapèutic quan es va administrar en models in vivo d'isquèmia-reperfusió en rates i porcs, reduint la grandària final d'infart respecte als grups control. La segona estratègia proposada s'ha centrat en potenciar l'efect terapèutic de vesícules extracelul·lars de xicoteta grandària (SEV o exosomes) que son secretades per cèl·lules mare estromales. Nombrosos estudis han descrit el paper terapèutic de factors paracrinos secretats per les MSC, on s'inclouen tant factors solubles com vesícules extracelul·lars (EV) i, especialment, les SEV. Diverses estratègies, com la modificació genètica o el precondicionament de les MSC, s'han estudiat per augmentar el potencial terapèutic d'aquestes cèl·lules. En aquest treball, es va pensar en la modificació genètica de les MSC amb l'objectiu d'enriquir les SEV en proteïnes d'interés que pogueren potenciar l'efecte terapèutic de les SEV natives. Sobre la base d'estudis previs, on s'ha vist que la oncostatina-M (OSM) podria jugar un paper anti-fibròtic en el context del IAM, es va decidir incorporar aquesta proteïna en la superfície de les SEV derivades de MSC mitjançant la seua fusió amb proteïnes presents de manera natural en la superfície de les SEV, amb l'objectiu de desencadenar una resposta en les cèl·lules diana. La modificació de la seqüència de la OSM i la seua fusió amb la tetraspanina CD81 van permetre carregar de manera efectiva la OSM en la superfície de les SEV, i els resultats preliminars en fibroblastos ventriculars cardíacs van mostrar un efecte funcional respecte als SEV control i els enriquits en CD81, reduint la taxa de proliferació de les cèl·lules en condicions de dejuni, i modificant l'expressió i la secreció de la proteïna telo-Col1α1 en les cèl·lules després de ser estimulades amb TGFβ-1, α-dextran i àcid ascòrbic-L-sulfat, simulant una activació dels fibroblastos in vitro. En resum, dues noves estratègies terapèutiques avançades lliures de cèl·lules han sigut proposades en el present treball, on s'han mostrat resultats preliminars prometedors per a reduir el mal en el miocardi després del IAM en termes de reducció d'apoptosi de cardiomiocitos i d'activació de fibroblastos cardíacs.
[EN] Current therapeutic approaches against acute myocardial infarction (AMI) are focused on myocardial ischemic zone revascularization. The most common strategy is called primary angioplasty, in which a catheter is introduced to unblock the affected artery and restore blood flux, in a process called reperfusion. Nevertheless, an additional injury on cardiac tissue is caused after reperfusion, and the combination of primary angioplasty with the use of cardioprotective molecules has emerged as a potential strategy to reduce cardiac tissue injury. Two new cell-free therapeutic strategies to preconditionate myocardial ischemic area before reperfusion have been proposed to reduce cardiac injury after AMI. The first therapeutic strategy proposed consisted on the input of a free fatty acid (di-docosahexaenoic acid, diDHA) covalently bound to a polymeric backbone (poly-L-glutamic acid, PGA) in order to increase diDHA solubility and stability and modulate its effect on target cells. Results showed that PGA-diDHA6.4 conjugate administration during ischemia protected cardiomyocytes from reperfusion-induced injury, as apoptotic number of cells and oxidative stress was reduced, and mitochondrial function was less affected when compared to untreated cells. In addition to this, PGA-diDHA6.4 also showed therapeutic effects when locally administered in an ischemia-reperfusion in vivo model in rats and pigs, where a modest reduction of area at risk was observed compared to control groups. The second cell-free strategy proposed in this work was focused on enhancing the therapeutic potential of small extracellular vesicles (SEV or exosomes) isolated form mesenchymal stromal cells (MSC) conditioned media. Previous studies have described the therapeutic potential of paracrine factors released by MSC, where both soluble factors and vesicular components are included. In particular, SEV have gained special attention. Several stretegies, such as genetic modification or cell preconditioning, have been tested to enhance the MSC therapeutic potential. In this work, it was proposed MSC genetic modification in order to load proteins of interest on SEV and potentiate its native therapeutic potential. Based on previous findings, where it has been described a potential anti-fibrotic role of oncostatin-M (OSM) in AMI context, we decided to incorporate OSM on SEV surface by its fusion to CD81 tetraspanin, a protein naturally loaded on SEV surface, in order to trigger functional effects on target cells. OSM sequence modification was necessary in order to load the protein on SEV surface efficiently, and preliminary data showed that modified OSM-CD81 loaded on SEV had a functional effect on human ventricular cardiac fibroblasts. Concretely, decrease of proliferation rate after starvation and telo-Collagen1α1 location pattern modification was observed after stimulation with a pro-fibrotic cocktail (containing TGFβ-1, α-dextran and ascorbic-L-acid sulphate) in vitro when cells were treated with modified OSM-CD81- SEV compared to ctrl and CD81-loaded SEV treatments. Overall, two new advanced cell-free therapies with preliminary promising results have been proposed in order to reduce myocardial injury after AMI in terms of cardiomyocytes apoptosis reduction and fibrosis mitigation.
Tejedor Gascón, S. (2021). Development of new advanced therapies to mitigate ischemia-reperfusion-induced injury during acute myocardial infarction [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/171487
TESIS

INTRODUCCIÓ: L’edema miocardíac apareix en el context de situacions clíniques de dany miocardíac molt variades, com el dany per isquèmia reperfusió, la miocarditis i el rebuig del cor trasplantat. Hi ha dades a la literatura que suggereixen el seu efecte deleteri sobre el miocardi, bé afavorint la mort o la disfunció dels cardiomiòcits. Però els efectes perjudicials de l’edema miocardíac varien en funció de la seva distribució (intra o extracel·lular). Tot i així no s’ha aconseguit fins el moment intervenir sobre l’edema miocardíac de mode eficaç o amb benefici clínic demostrable. HIPÒTESI: L’edema miocardíac contribueix a la mort cel·lular secundària al dany per isquèmia reperfusió i la reducció controlada de l’edema del miocardi en aquest context permet reduir la mort cel·lular. MATERIAL I MÈTODE: Per contrastar la hipòtesi s’ha posat a punt un mètode per quantificar i valorar la distribució de l’edema miocardíac en un model animal i s’ha estudiat la utilitat de diferents seqüències d’imatge de ressonància magnètica per determinar la distribució de l’aigua al miocardi. S’ha analitzat l’efecte protector enfront la mort cel·lular de la reducció de l’edema miocardíac causat per la isquèmia reperfusió i també l’impacte sobre l’edema miocardíac d’una estratègia de reducció de la mort cel·lular causada pel dany per isquèmia reperfusió. Finalment s’ha valorat la possible translació clínica de les seqüències d’imatge de ressonància magnètica estudiades experimentalment. Els estudis experimentals s’han dut a terme en un model animal de rata, fonamentalment treballant amb cor aïllat de rata sotmès a perfusió salina (estudis en cor intacte, no perfós únicament per establir un control) amb protocols de perfusió diferenciats per la seva osmolaritat, tot causant edema miocardíac amb diferents patrons pel que fa la distribució de l’aigua. Per a la quantificació del contingut d’aigua total s’ha utilitzat la liofilització. Per mesurar aigua extracel·lular s’ha emprat quelat de gadolini com a marcador d’espai extracel·lular. L’aigua intracel·lular no es mesura directament sinó que es calcula com la diferència entre l’aigua total i l’extracel·lular. Els estudis d’imatge s’han realitzat en els cors de rata aïllats o explantats en un iman vertical Bruker Advance de Siemens de 9T. S’han aplicat seqüències potenciades en T2, en difusió i seqüències amb temps d’eco prolongats per estimar la densitat protònica. S’ha estudiat la correlació entre la distribució de l’aigua mesurada amb els quelats de gadolini i els valors aportats per les imatges. Els estudis pilot en pacients s’han realitzat en pacients amb infart agut de miocardi o discinèsia apical transitòria segons un protocol aprovat pel CEIC local, afegint una seqüència de difusió a l’estudi de cardioressonància magnètica habitual que inclou seqüència potenciada en T2. En un cas s’ha intentat adquirir un estudi de densitat protònica. RESULTATS: Les dades experimentals mostren que el mètode basat en quelats de gadolini per mesurar espai extracel·lular és reproduïble i vàlid. L’anàlisi de les imatges mostra que l’increment de senyal tant de T2 com de difusió reflecteix el contingut d’aigua extracel·lular, mentre que la densitat protònica reflecteix el contingut d’aigua total. Els estudis d’isquèmia reperfusió en model de cor de rata aïllat mostren que la reducció de l’edema miocardíac amb perfusió hipertònica té un efecte protector, tot reduint la necrosi, alhora que la prevenció de la mort cel·lular secundària al dany per isquèmia reperfusió amb blebbistatina redueix l’edema miocardíac. L’estudi pilot en pacients és coherent amb aquestes dades experimentals ja que tant els pacients amb infart agut de miocardi com els pacients amb discinèsia apical transitòria presenten increment de senyal de difusió en els mateixos segments amb increment de senyal en T2. CONCLUSIÓ: L’edema miocardíac causat per la isquèmia reperfusió contribueix a la mort cel·lular durant la reperfusió.
INTRODUCTION: Myocardial edema is related to different clinical situations with heart damage, as ischemia reperfusion injury, myocarditis or graft rejection. There are data in the literature suggesting deleterious effects of myocardial edema, favoring cardiomyocyte death or dysfunction. These detrimental effects of myocardial edema may vary depending on the distribution of myocardial edema (into the intra and extracellular spaces). Nevertheless there is no solid evidence that reducing myocardial edema in a clinical setting is possible or leads to clinical benefit. HYPOTHESIS: Myocardial edema contributes to cell death in the setting of ischemia reperfusion injury as well as limitation of myocardial edema in this setting leads to a reduction of necrosis. MATERIALS AND METHODS: In order to test this hypothesis a new method to determine water distribution on the intracellular and extracellular spaces has been set on in an animal model and the meaning of the data obtained from different cardiac magnetic resonance imaging sequences in order to establish myocardial water distribution has been tested. In addition, we analyzed the protective effect of reducing myocardial edema due to ischemia reperfusion injury as well as the repercussion of reducing necrosis with blebbistatin on myocardial edema, also in the setting of ischemia reperfusion. Clinical translation of basic findings on cardiac magnetic resonance imaging has been evaluated. Basic research has been conducted on saline perfused isolated rat heart (studies on intact heart only to establish control reference) treated with various perfusion protocols characterized by different osmolarity in order to induce myocardial edema with different patterns of water distribution. Total water content has been measured by freeze-dry method. Extracellular water content has been measured using gadolinium chelates as markers of extracellular space. Intracellular water is not direct measured but comes from subtraction of extracellular water to total water content. Magnetic resonance imaging has been acquired on explanted hearts in a vertical Bruker Advanced 9T magnet (Siemens). Image acquisition included: T2 weighted, diffusion weighted and proton density (with very long echo time) dedicated sequences. Correlation between water distribution provided by gadolinium chelates and image data has been tested. Pilot studies on patients have been carried on patients with acute myocardial infarction and apical ballooning syndrome (protocol approved by local clinical ethics committee): this experimental protocol added a diffusion dedicated sequence to the routine cardiac magnetic imaging study (which included a T2 weighted set). Only in one patient a proton density dedicate sequence was intended. RESULTS: Data from basic research experiments showed validity of gadolinium chelate method to quantify extracellular water. Imaging analysis showed that both T2 and diffusion signal increase are related to extracellular water while proton density signal is related to total water content. Ischemia reperfusion experiments on the saline perfused isolated rat model showed protective effect (as less necrosis) of edema reduction using hypertonic perfusion as well as myocardial edema reduction when necrosis prevention was achieved using blebbistatin at early reperfusion. Clinical pilot study is consistent with those data, as far as both acute myocardial infarction and apical ballooning syndrome patients showed diffusion increased signal on those segments with increased T2 weighted signal. CONCLUSION: Ischemia reperfusion injury leads to myocardial edema which in turn contributes to myocardial cell death during reperfusion.

Scopo del lavoro. In letteratura vengono riportati una serie di dati eterogenei che riguardano l’influenza della riserva di flusso coronarico (CFR) sull’outcome dei pazienti affetti da malattia coronarica. Scopo del nostro lavoro è quello di determinare il valore prognostico della CFR misurata con ecocardiografia transtoracica Doppler ad alta risoluzione in un gruppo di pazienti seguiti con follow-up a distanza. Metodi. Sono stati arruolati nello studio 826 pazienti sottoposti a valutazione noninvasiva della CFR nel territorio dell’arteria discendente anteriore (LAD) e talvolta nel territorio dell’arteria discendente posteriore (PD) mediante ecocardiografia transtoracica Doppler ad alta risoluzione in un periodo di tempo compreso tra il 26/10/99 e il 26/01/07 e seguiti per un follow-up di circa 24±15 mesi. La CFR veniva definita dal rapporto tra velocità coronarica di flusso all’acme dell’infusione venosa di adenosina e velocità basale. La CFR veniva misurata nel tratto medio-distale dell’arteria discendente anteriore ed in alcuni casi nell’arteria discendente posteriore (PD) mediante ecocardiografia transtoracica Doppler ad alta risoluzione e infusione endovenosa di adenosina (140mcg/kg/min per 90 sec). La morte (per cause cardiache e non), l’infarto del miocardio (MI) e la rivascolarizzazione del vaso target (TVR) sono stati considerati come eventi cardiaci maggiori. I pazienti sono stati stratificati dal punto di vista prognostico in due gruppi considerando come cut-off un valore di CFR pari a 2 per cui una CFR< 2 risultava predittiva di eventi mentre una CFR> o pari a 2 non era predittiva di eventi avversi. Risultati. E’ stato possible ottenere un follow-up completo in 780 pazienti mentre 46 pazienti (5.6%) sono stati considerati “lost” al follow-up. Inoltre 227 pazienti (27.5%) sono stati esclusi dall’analisi finale perchè sottoposti a procedure di rivascolarizzazione coronarica prima della valutazione della CFR. In conclusione, abbiamo considerato una popolazione di studio di 553 pazienti nell’analisi finale: di questi 190 venivano sottoposti a procedura di rivascolarizzazione percutanea o chirurgica dopo la valutazione della CFR mentre 328 pazienti venivano definiti come “event-free” (nessun evento al follow-up). Per quanto concerne gli eventi cardiaci maggiori abbiamo registrato un totale di 35 eventi: 9 morti per cause cardiache, 2 decessi per cause non cardiache, 1 infarto miocardico acuto, 10 episodi anginosi, 7 ricoveri per aritmie ed infine 6 ricoveri per scompenso cardiaco. L’analisi della varianza (ANOVA) eseguita nella popolazione di studio dei 553 pazienti ha mostrato valori medi della CFR nel territorio della LAD di 2.48 +/-1.1. Abbiamo poi suddiviso la popolazione in tre sottogruppi: pazienti liberi da eventi al follow-up, pazienti con eventi al follow-up, e pazienti sottoposti a rivascolarizzazione dopo la CFR. L’analisi statistica eseguita sia con metodi logistici che con modelli neurali ha confermato che la CFR è un potente predittore indipendente di eventi cardiaci maggiori nella nostra popolazione di studio (curva ROC 0.92) Conclusioni. I dati preliminari derivati da questo studio di follow-up dimostrano che la CFR è un indicatore accurato della probabilità di sviluppare eventi cardiaci maggiori al follow-up e si configura come potente predittore della prognosi di pazienti affetti da malattia coronarica. Key words: riserva di flusso coronarico (CFR), malattia coronarica (CAD), infarto del miocardio (MI), outcome, arteria discendente anteriore (LAD)
Background. Heterogeneous data have been reported in the literature, concerning the impact of coronary flow reserve (CFR) on clinical outcome. We sought to determine the prognostic value of non-invasive CFR measurements in a large patient cohort undergoing long-term follow-up. Methods. We enrolled 826 patients undergoing non-invasive assessment of CFR in the left anterior descending coronary artery (LAD) and sometimes in posterior descending coronary artery (PD) in the period between 26/10/99 and 26/01/07 and followed for 24±15 months. CFR was defined as the ratio between adenosine-induced hyperaemia and baseline coronary blood flow velocity and measured in the middle-distal segment of the LAD and in some cases also in posterior descending coronary artery (PD) by transthoracic Doppler echocardiography and intravenous injection of adenosine (140 mcg/kg/min over 90sec). Death (cardiac, non cardiac), myocardial infarction (MI) and target vessel revascularization (TVR) were considered as hard clinical end-points. Patients were stratified according to a CFR < 2 (predictor of events) and a CFR >2.0 (not predictor of events). Results. A complete follow-up was available in 780 patients. A total of 46 patients (5,6%) were considered lost to follow-up. We excluded 227 patients (27.5%) who underwent revascularization before CFR assessment. Therefore we considered a population of 553 patients in the final statistical analysis. 190 patients underwent revascularization after CFR assessment while 328 patients showed no events at follow-up. On the other hand, a total of 35 events occurred as follows: 9 cardiac deaths, 2 non cardiac deaths, 1 myocardial infarction, 10 angina, 7 arrythmias and 6 heart failure. Anova analysis performed in the study group of 553 patients showed a CFR LAD 2.48 +/-1.1. We divided this population in three subgroups: event-free, cardiac events and patients undergoing revascularization after CFR evaluation. Statistical analysis performed with logistic and neural models showed that CFR is a strong predictor of hard events in our cohort of patients (ROC curve 0.92) Conclusions. These preliminary follow-up data show that CFR is a potential and accurate indicator of the likelihood of cardiac events and a predictor of clinical outcome.

La posición socioeconómica y la práctica de actividad física (AF), como estilo de vida, son dos determinantes que influyen en la salud individual y poblacional. En esta tesis se ha analizado la relación y la tendencia en el periodo 1995-2005 de estos dos determinantes con los factores de riesgo cardiovascular (FRCV) y el riesgo de infarto agudo de miocardio (IAM). Se han utilizado datos de tres estudios transversales de base poblacional (1995-2000-2005) realizados en la población de Girona y que incluyen más de 9.000 individuos y datos de un estudio caso-control que incluye más de 1.000 casos de IAM y 1.000 controles. Se ha demostrado que las clases sociales menos favorecidas tienen mayor prevalencia de FRCV, no obstante, las diferencias entre clases en relación al conocimiento, tratamiento y control de los FRCV clásicos que existían en 1995, han desaparecido. Sin embargo, las diferencias entre clases están aumentando durante el periodo analizado respecto a los estilos de vida (tabaquismo, sobrepeso/obesidad y sedentarismo). En relación a la práctica de AF, la prevalencia de sedentarismo ha disminuido de 1995 a 2005. La edad, el género femenino y la clase social menos favorecida se asocian con mayor prevalencia. Al analizar la relación dosis-respuesta de la AF y la salud cardiovascular, se ha observado que la AF ligera no se asocia con un mejor perfil de FRCV pero si con menor riesgo de IAM en mayores de 64 años. La AF moderada-intensa mejora los perfiles de los FRCV con un beneficio máximo en 600-700 MET•minuto/semana y disminuye el riesgo de IAM con un beneficio máximo en 1.500-2.000 MET•minuto/semana.
Socioeconomic status and physical activity practice (PA) (as lifestyle) are two major factors in individual and population health. In this thesis, we analyzed the relationship and the trend in the period 1995-2005 of both two determinants with cardiovascular risk factors and myocardial infarction risk. We used data from three independent population-based cross-sectional studies performed in Girona across 1995-2005 period with 9,546 individuals and data from population based age- and sex-matched case-control study with 1,000 cases and 1,000 controls. This thesis shows that the lower social classes have higher prevalence of cardiovascular risk factors, however, differences in awareness, treatment and control of classical cardiovascular risk factors between groups have disappeared and the disparities in healthy lifestyles between groups are widening. The prevalence of sedentary lifestyle has decreased in the period. Age, female gender and lower educational level were associated with a higher prevalence of physical inactivity. Light intensity PA reduced myocardial infarction risk in subjects older than 64 years and moderate-high intensity PA were associated with a better cardiovascular risk factors profile with a maximum benefit around 600-700 MET・min/week and also with a lower myocardial infarction risk with a maximum benefit around 1500-2000 MET・min/week.

OBJETIVO: Avaliar a validade da versão curta do questionário de angina da OMS/Rose em português, em adultos de 40 a 74 anos, moradores do Butantã, área de referência do Hospital Universitário da Universidade de São Paulo, Brasil usando como padrão-ouro o teste ergométrico e o ecocardiograma sob estresse farmacológico. Analisar ainda se a associação do questionário de dispnéia da American Thoracic Society ao questionário de angina da OMS/Rose altera a sensibilidade, especificidade, valor preditivo positivo (VPP) e negativo (VPN), a razão de verossimilhança positiva (RVP) e negativa (RVN). MÉTODOS: A versão curta do questionário de angina, traduzida e adaptada para o português, consiste das três primeiras perguntas que caracterizam dor no peito aos esforços e foi aplicada a 116 pessoas classificadas como de baixo e alto risco, de acordo com o escore de Framingham, utilizando como padrão-ouro o teste ergométrico Em um subgrupo de 74 participantes foi utilizado o ecocardiograma sob estresse farmacológico como padrão-ouro. Foram calculados a sensibilidade, especificidade, acurácia, VPP, VPN, RVP, RVN.. O PRIME-MD foi usado para diagnóstico de ansiedade e depressão. Utilizou-se o questionário de dispnéia da American Thoracic Society (ATS) traduzido RESULTADOS: A frequência de angina foi de 8,7%, similar a outros estudos e, de isquemia 4,8% semelhante à população geral do município de São Paulo. Dentre 126 participantes, 116 pessoas apresentaram um teste de esforço conclusivo, sendo 44 do grupo de alto risco, escore de Framingham médio 9,3 (2,5) com idade média 53,6 (7,0) anos, mais altos quando comparados aos 72 do grupo de baixo risco com escore de 3,3 (3,0) (p=0,000) e idade 49,2 (7,3) anos (p=0,002). No grupo de baixo risco ocorreu a maioria dos casos de isquemia. Dos 126 participantes, 88 foram submetidos ao ecocardiograma sob estresse e ele foi conclusivo em 74, 29 pessoas no grupo de alto risco apresentaram um escore médio de Framingham de 9.4 (2.7) e 45 do grupo de baixo risco com escore de 3.4 (3.4) (p=0.000).O questionário de angina comparado ao teste ergométrico apresentou sensibilidade de 25,0%, especificidade de 92,0%, acurácia de 89,7%, VPP de 10,0%, VPN de 97,2%, RVP de 3,1 e RVN de 0,82. Não houve nenhum caso de isquemia ao ecocardiograma sob estresse associado ao questionário de angina positivo. A freqüência de ansiedade foi 18,3% e de depressão 13,5% mas, houve associação entre presença de depressão ou ansiedade definida pelo questionário com presença de angina avaliada pelo questionário de angina da OMS/Rose (p=0,076). Nenhum participante com dispnéia apresentou sinais de isquemia aos exames. CONCLUSÃO: A versão curta do questionário de angina traduzida para o português tem parâmetros de qualidade de teste similar aos encontrados em outros estudos em amostras maiores, ou seja, baixa sensibilidade e alta especificidade, e sua utilização depende dos objetivos do estudo. Os transtornos mentais estudados se associaram com a positividade ao questionário de angina. Dispnéia não foi um sintoma equivalente de isquemia miocárdica na amostra estudada
OBJECTIVE: To assess the validity of the short version of the WHO/Rose angina questionnaire in Portuguese, applied to adults aged 40-74 years, living at Butantã, reference area of the Hospital Universitário - Universidade de São Paulo, in Brazil using exercise treadmill test and pharmacological stress echocardiography as gold standard. To analyze if the association of the American Thoracic Society (ATS) dyspnea questionnaire to the WHO/Rose angina questionnaire modifies de sensitivity, specificity, accuracy, positive (PPV) and negative (NPV) predictive values, positive (PLR) and negative (NLR) likelihood ratios. METHODS: The short version of the angina questionnaire adapted and translated into Portuguese has three first questions to characterize exertional chest pain. It was applied to 116 individuals classified into low- and high-risks groups according to the Framingham score, using the exercise treadmill test as the gold standard. Pharmacological stress echocardiography was used as the gold standard in a group of 74 participants. Sensibility, specificity, accuracy, PPV, NPV, PLR and NLR were calculated. The PRIME-MD was used to diagnose anxiety and depression. The translated version of the dyspnea questionnaire of the American Thoracic Society (ATS) was also employed. RESULTS: The frequency of angina was 8.7%, similar to that found in other studies, and of 4.8% for ischemia, which is similar to the general population of the city of Sao Paulo. Among 126 participants, 116 individuals had a conclusive exercise treadmill test; 44 subjects in the high-risk group had a mean Framingham score of 9.3 (2.5) and mean age of 53.6 (7.0) years these figures are higher as compared to 72 individuals of the low-risk group, with a score of 3.3 (3.0) (p=0.000) and mean age of 49.2 (7.3) years (p=0.002). Most cases of ischemia were in the low-risk group. Out of 126 participants, 88 were submitted to the stress echocardiography and it was conclusive in 74, 29 subjects in the high-risk group had a mean Framingham score of 9.4 (2.7) and 45 of the low-risk group had a score of 3.4 (3.4) (p=0.000). The angina questionnaire was compared to the exercise treadmill test and presented sensibility of 25.0%, specificity of 92.0%, accuracy of 89.7%, PPV of 10.0%, NPV of 97.2%, PLR of 3.1 and NLR of 0.82. There was no case of ischemia on stress echocardiography associated to a positive angina questionnaire. The frequency of anxiety was 18.3% and of depression was 13.5%, there was association among presence of the depression and anxiety as questionnaire defined with angina presence the assessed by the OMS/Rose angina questionnaire (p=0.076). No participant with dyspnea presented signs of ischemia on exams. CONCLUSION: The short version of the angina questionnaire translated into Portuguese has quality parameters of test that are similar to those of other studies with larger samples, that is, low sensibility and high specificity and its utilization depends on the study objectives. The mental disorders assessed were associated with positive angina questionnaire. Dyspnea was not a myocardial ischemia equivalent symptom in studied sample

La información respecto a la respuesta del corazón aislado de ratas hipertensas espontáneas (SHR) a la isquemia-reperfusión y a los mecanismos de protección descriptos para ratas normotensas [pre y postacondicionamiento isquémicos (PI y PCI, respectivamente) y farmacológicos], es escasa. Por lo tanto, la participación de la vía PI3K/Akt/GSK-3β y del poro de permeabilidad transitoria de la mitocondria (PPTM) en los mecanismos responsables de la muerte ó la sobrevida de los cardiomiocitos de SHR, no están debidamente aclarados. El objetivo general de este trabajo de tesis fue estudiar en corazones de SHR aislados y perfundidos con la técnica de Langendorff los efectos de la isquemia global (IG, 45 min)-reperfusión (R, 60 min), del PI y PCI y del tratamiento con ClLi e IMI (inhibidores de GSK-3β) sobre el tamaño del infarto, el daño oxidativo, la sensibilidad del PPTM al Ca2+, la liberación de citocromo c al citosol y la ultraestructura mitocondrial. El protocolo de IG-R produjo un tamaño del infarto de aproximadamente 50% del área de riesgo y daño oxidativo, evidenciado por un aumento de la peroxidación lipídica (TBARS), una disminución marcada del contenido de GSH y un aumento de la actividad de SODT y SODMn. El contenido de P-GSK-3β y P-Akt y la sensibilidad del PPTM al Ca2+ disminuyeron, mientras que la expresión de citocromo c en el citosol aumentó. La microscopia electrónica reveló que la mayor parte de las mitocondrias estaban dañadas, con edema y destrucción de sus crestas. Las intervenciones PI y PCI y el tratamiento con los inhibidores de GSK-3β protegieron a los corazones de SHR de los daños antes mencionados. Por lo tanto, en los corazones intervenidos y tratados se observó una disminución del tamaño del infarto y del daño oxidativo evidenciado por la disminución de la peroxidación lipídica (TBARS), preservación parcial del contenido de GSH y disminución de la actividad de SODT y SODMn. La expresión de P-GSK3β y de P-Akt y de la sensibilidad del PPTM al Ca2+ aumentó mientras que el contenido de citocromo c en el citosol disminuyó. Por microscopia electrónica fue posible encontrar en estos grupos la presencia de algunas mitocondrias con ultraestructura conservada. Los efectos beneficiosos del PI y PCI fueron anulados cuando la vía de señalización de PI3K/Akt fue inhibida con wortmanina. Las variables mencionadas retornaron a los valores observados en los corazones isquémicos no tratados. De las relaciones examinadas surge que: a- el tamaño del infarto es mayor cuando la peroxidación lipídica aumenta y el contenido de GSH disminuye. En estas condiciones la sensibilidad del PPTM al Ca2+ es menor. La situación opuesta se da en presencia de intervenciones cardiorpotectoras. Por lo tanto, en ellas el tamaño del infarto es menor cuando la peroxidación lipídica disminuye y el contenido de GSH aumenta. En estas condiciones la sensibilidad del PPTM al Ca2+ tiende a recuperarse. En base a los datos obtenidos se concluye que las alteraciones de la formación y/ó apertura del PPTM, participan y determinan la muerte ó la sobrevida celular en el corazón hipertrófico de SHR sometido a isquemia-reperfusión. Así, la disminución del tamaño del infarto obtenida con las intervenciones y/ó tratamientos utilizados fue el resultado de la disminución del daño oxidativo íntimamente asociada a la recuperación parcial de la integridad mitocondrial -menor apertura del PPTM- vía P-Akt/P-GSK-3β. Otro hallazgo interesante fue que la protección por el tratamiento con ClLi (fármaco ampliamente utilizado en psiquiatría) fue similar a la obtenida con las intervenciones de acondicionamiento isquémico (PI y PCI). Por lo tanto, esta droga podría ser una posible herramienta terapéutica para atenuar la injuria por isquemia y reperfusión.
Information regarding to the response to ischemia-reperfusion in isolated hearts from spontaneously hypertensive rats (SHR) as well as the effect of the protective mechanisms described in normotensive rats (ischemic and pharmacological pre and postconditioning, IP and IPC), is scarce. Therefore, the participation of PI3K/Akt/GSK-3β pathway and the mitochondrial permeability transition pore (mPTP) in the mechanisms responsible for cardiomyocyte death or survival are not properly clarified. The objective of this investigation was to study in isolated hearts from SHR the effects of global ischemia (GI, 45 min) and reperfusion (R, 60 min), and the actions of IP, IPC, treatments with LiCl and IMI (GSK-3β inhibitors) on infarct size, oxidative damage, mPTP Ca2+ sensitivity, cytochrome c release to the cytosol and mitochondrial ultrastructure. The protocol of GI-R produced an infarct size of approximately 50%, increased oxidative damage as evidenced by an increase of lipid peroxidation (TBARS), a decrease of GSH content and an increase of Total SOD and MnSOD activity. The content of P-GSK-3β and P-Akt and the mPTP Ca2+ sensitivity decreased while the expression of cytochrome c in the cytosol increased. Electron microscopy showed that most of the mitochondria were damaged, presenting edema and destruction of the cristae. IP, IPC and pharmacologic treatments with both GSK-3β inhibitors protected the hearts against reperfusion injury. Therefore, in the hearts treated we observed a smaller infarct size and reduced oxidative damage (decreased lipid peroxidation (TBARS), partial preservation of GSH and decreased Total SOD and MnSOD activity) compared to non-treated ischemic hearts. The P-GSK-3β and P-Akt expression and mPTP Ca2+ sensitivity increased while the cytosolic cytochrome c content decreased. By electron microscopy it was possible to find some mitochondria with normal ultrastructure. The beneficial effects of IP and IPC were canceled when the PI3K/Akt was inhibited with wortmannin. All the parameters examined returned to the values observed in non-treated ischemic hearts. Analyzing the relationships: Infarct size vs. TBARS and GSH, and mPTP Ca2+ sensitivity vs. Infarct size and TBARS, it arises that: the Infarct size increased when lipid peroxidation increased and GSH content decreased. Under these conditions the mPTP Ca2+ sensitivity decreased. The opposite situation occurs in the presence of the cardioprotective interventions. Therefore, the infarct size decreased when lipid peroxidation decreased and GSH content increased. Under these conditions the mPTP Ca2+ sensitivity tended to recover. Based on the data obtained, we suggest that the alterations of formation and/or opening of the mPTP participate and determine cell death or survival in the hypertrophic heart of SHR subjected to ischemia-reperfusion. Thus, the reduction in infarct size obtained with the ischemic interventions and /or treatments derived from the decreased oxidative damage intimately linked to a partial recovery of mitochondrial integrity- less mPTP opening- via P-Akt/P-GSK-3β. Another interesting finding was that the protection by the treatment with LiCl (drug widely used in psychiatry) was similar to that obtained with ischemic interventions (IP and IPC). Therefore, this drug emerges as a potential therapeutic tool in reducing the post-ischemic changes.