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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.17.2020.tde-21022020-155407
Document
Author
Full name
Ana Carolina Mieko Omoto
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2019
Supervisor
Committee
Júnior, Rubens Fazan (President)
Carneiro, Fernando Silva
Polegato, Bertha Furlan
Machado, Benedito Honório
Title in Portuguese
Aspectos morfofuncionais, histológicos e moleculares do coração de ratos após isquemia e reperfusão: estratificação das lesões miocárdicas
Keywords in Portuguese
Espécies reativas de oxigênio
Fator de necrose tumoral-alfa
Função cardíaca
Isquemia-reperfusão miocárdica
Metaloproteinase-2
Troponina I
Abstract in Portuguese
A restauração da perfusão cardíaca é uma das principais intervenções terapêuticas para minimizar os danos causados pelo infarto agudo do miocárdio. Entretanto, o reestabelecimento do fluxo coronariano pode ter consequências deletérias ao coração, fenômeno conhecido como injuria de reperfusão (IR) do miocárdio. Atualmente, o estudo dos mecanismos e a busca por estratégias terapêuticas para prevenir e/ou proteger o coração dos danos causados pela IR, são um importante alvo de investigação. As alterações cardíacas promovidas pela IR em modelos animais ainda são muito conhecidas. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar a função e remodelamento cardíaco, bem como alterações moleculares envolvidas na IR miocárdica em ratos. Ratos Wistar (280-300g) foram submetidos a oclusão da artéria coronária descendente anterior esquerda por 30 min, com subsequente reperfusão. Ratos controle passaram pelos mesmos procedimentos cirúrgicos com exceção da oclusão coronariana. Quatro semanas após a cirurgia, os animais foram submetidos a avaliação da função cardíaca em situação basal (ecocardiografia convencional e speckle-traking), teste de performance física e medida da pressão ventricular com infusão de dobutamina. Fibrose e remodelamento miocárdico, além da quantificação de espécies reativas de oxigênio (ERO), da atividade das metaloproteinases tipo-2 (MMP-2), da expressão gênica do fator de necrose tumoral-alfa (TNF-a) e da expressão proteica de troponina I no músculo cardíaco, também foram avaliadas. Diferentes graus de lesão miocárdica (SL: sem lesão, LM: lesão moderada e LG: lesão grande), com porcentagens de ocorrência distintas, foram identificados nos animais submetidos à isquemia e reperfusão cardíaca. A função cardíaca, foi afetada, com diferentes intensidades, independente do grau de lesão miocárdica. A performance física foi menor nos animais submetidos à IR miocárdica (Sham: 85, SL: 48, LM: 57 e LG: 30 kg.m). A deformação circunferencial e radial das fibras miocárdicas estava reduzida em todos os animais submetidos à IR comparados ao controle. No entanto, apenas os animais com lesãogrande apresentaram altos níveis de NT-proBNP plasmático quando comparados aos animais do grupo controle (sham: 44,7 vs LG: 132,9). Fibrose intersticial (Sham: 0,9 ; IR(SL): 2,7; IR(LM): 2,6; IR(LG): 2,9%), altos níveis de atividade da MMP-2 (Sham: 0,22; IR(SL): 0,46; IR(LM): 0,44; IR(LG): 0,48 UA), aumento da expressão gênica de TNF-a (Sham: 0,3; IR(SL): 1,38; IR(LM): 1,36; IR(LG): 1,41 UA) e elevadas concentrações de ERO: O2- (Sham: 50,5 IR(SL): 175,6; IR(LM): 127,4; IR(LG): 108,1 RLU/mg de proteína) e H2O2 (Sham: 86; IR(SL): 1077; IR(LM): 1194; IR(LG): 639,2 nmol/mg de proteína) foram detectadas em todos os animais submetidos a isquemia e reperfusão. Além disso, os animais sem lesão miocárdica apresentaram redução da expressão proteica de troponina I (Sham: 1,31; IR(SL): 0,82; IR(LM): 1,26; IR(LG): 1,33 UA). Esses resultados mostraram que a IR leva a padrões distintos de injuria miocárdica em ratos e que após reperfusão da região isquêmica, alterações histológicas e moleculares continuam presentes e podem contribuir para a disfunção cardíaca ao longo do tempo.
Title in English
Morphofunctional, histological and molecular characterization of Wistar rat's heart after ischemia-reperfusion: stratification of myocardial lesions
Keywords in English
Cardiac function
Matrix-metalloproteinase-2
Myocardial ischemia-reperfusion
Reactive oxygen species
Troponin I
Tumor necrosis factor-alpha
Abstract in English
Even though myocardial reperfusion is the most important tool to preserve cardiac function after infarction, reperfusion of acutely ischemic myocardium can induce injury. We aimed to evaluate chronic morphofunctional/molecular aspects in a rat model of myocardial ischemia-reperfusion (IR). Male Wistar rats were subjected to myocardial IR by short-term (30 min) ligation and subsequent reperfusion of the of left descending coronary artery. Control rats underwent the same surgery without coronary ligation. After four weeks, rats had their cardiac function examined in basal and stress conditions. Myocardial fibrosis, cardiac remodelling and molecular mediators of IR injury (reactive oxygen species, tumor necrosis factor-alpha and matrixmetalloproteinase-2) were assessed as well. 45% of the IR rats showed no cardiac macroscopic lesion (NL) while 38% and 17% showed mild (ML) or large (LL) lesions, respectively. Cardiac function was affected at different degrees in all IR rats, but only animals with large lesions presented a significantly elevation in NT-proBNP plasma levels (sham: 44,7 vs IR(LL): 132,9). Also, IR rats presented a reduction in myocardial circumferential and radial strain measured by speckle-tracking echocardiography. Interstitial fibrosis in the non-infarcted myocardium (Sham: 0,9 ; IR(NL): 2,7; IR(ML): 2,6; IR(LL): 2,9%), matrix-metalloproteinase-2 activity (Sham: 0,22; IR(NL): 0,46; IR(ML): 0,44; IR(LL): 0,48 AU) and the expression of tumor necrosis factor-alpha (Sham: 0,3; IR(NL): 1,38; IR(ML): 1,36; IR(LL): 1,41 AU) were higher in the myocardium of all IR rats as compared to controls (p<0.05). Myocardium superoxide anion (Sham: 50,5 IR(NL): 175,6; IR(ML): 127,4; IR(LL): 108,1 RLU/mg of protein) and hydrogen peroxide (Sham: 86; IR(NL): 1077; IR(ML): 1194; IR(LL): 639,2 nmol/mg of protein) were increased in rats with no or mild cardiac scars. Interestingly, only rats with no infarct scars presented reduction in troponin I protein expression (Sham: 1,31; IR(NL): 0,82; IR(ML): 1,26; IR(LL): 1,33 AU). These results show that IR leads to distinct degrees of myocardial injury in rats and even the animals without infarct scarpresented cardiac dysfunction and molecular changes that may contribute to the development of heart failure over time.
 
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Publishing Date
2020-04-30
 
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