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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.3.2018.tde-28082018-083848
Documento
Autor
Nome completo
Gustavo Shimabukuro Marchini
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2018
Orientador
Banca examinadora
Cestari, Idágene Aparecida (Presidente)
Gutierrez, Marco Antonio
Horikawa, Oswaldo
Salemi, Vera Maria Cury
Shimano, Antonio Carlos
Título em português
Alterações na contratilidade cardí­aca em modelo animal de diabetes mellitus.
Palavras-chave em português
Bioengenharia
Células musculares
Diabetes mellitus
Ecocardiografia
Resumo em português
A diabetes mellitus (DM) está entre as 10 principais causas de morte global e é considerada um dos principais fatores de risco para as doenças cardiovasculares. Dados da Federação Internacional de Diabetes indicam que 425 milhões de pessoas possuem esta doença e seu tratamento é considerado uma das prioridades de saúde. No coração, as alterações a nível celular causadas pela DM levam ao surgimento de anormalidades estruturais e funcionais que resultam na chamada cardiomiopatia diabética. A DM pode ser estudada a partir de modelos experimentais em animais, como a DM induzida pela estreptozotocina, uma substância citotóxica para as células pancreáticas que produzem insulina. Objetivos: O objetivo este trabalho foi avaliar a existência de alterações cardíacas precoces na contratilidade de miócitos isolados, na morfologia e função cardíaca por ecocardiograma de alta resolução e na atividade elétrica do coração. Metodologia: Foram utilizados ratos Wistar machos para indução da DM com estreptozotocina. Os cardiomiócitos foram isolados por dissociação enzimática utilizando-se a preparação de Langendorff e a contratilidade estudada através da medição da variação do comprimento da célula e dos sarcômeros de cardiomiócitos estimulados eletricamente. A avaliação da morfologia e da função cardíaca foi feita por ecocardiografia de alta resolução e o eletrocardiograma foi obtido nos animais anestesiados. Resultados: A DM resultou em alteração da contratilidade dos cardiomiócitos medida pela variação do comprimento da célula e pela variação do comprimento do sarcômero. Comparados aos controles, os animais diabéticos apresentaram aumento dos intervalos de tempo para atingir o pico de contração (0,049 vs 0,068 s, e 0,043 vs 0,063 s, P<0,001) aumento do relaxamento (0,028 vs 0,038 s e 0,025 vs 0,035 s, P<0,03) e do intervalo até a máxima velocidade de encurtamento (0,019 vs 0,024 s, P<0,001) e relaxamento (0,021 vs 0,032 s e 0,020 vs 0,025 s, P<0,03) em relação ao grupo controle medidos pelo comprimento da célula e pelo comprimento do sarcômero, respectivamente. O ecocardiograma evidenciou mudanças morfológicas com aumento do diâmetro diastólico (24,4 vs 28,0 mm/kg, P<0,01) e sistólico (11,0 vs 18,2 mm/kg, P<0,01), aumento da massa do ventrículo esquerdo (1,9 vs 2,5 mg/g, P<0,02) e manutenção da espessura relativa da parede posterior, caracterizando um quadro de hipertrofia excêntrica. Foram também observadas mudanças funcionais, como a diminuição significativa da fração de ejeção (73,4 vs 62,1%, P<0,01), da fração de encurtamento (44,2 vs 34,7%, P<0,01) e da onda S' (46,9 vs 38,1 mm/s, P<0,01) avaliada pelo Doppler tecidual, indicando uma disfunção sistólica inicial nesse modelo experimental. No eletrocardiograma foi possível verificar um aumento na duração da onda P (9,15 vs 14,15 ms, P<0,005). Conclusão: Os resultados obtidos permitiram identificar alterações precoces nesse modelo de DM. Foi observada uma correlação entre as alterações da contratilidade observadas diretamente ao nível celular através da medição da variação do comprimento da célula e do sarcômero com as alterações na morfologia e função cardíaca em decorrência da DM.
Título em inglês
Changes in cardiac contrability in an animal model of diabetes mellitus.
Palavras-chave em inglês
Bioengineering
Diabetes mellitus
Echocardiography
Muscle cells
Resumo em inglês
Diabetes mellitus (DM) is among the top 10 causes of global death and is considered a major risk factor for cardiovascular disease. Data from the International Diabetes Federation indicate that 425 million people have this disease and its treatment is considered one of the health priorities. In the heart, changes at the cellular level caused by DM lead to the appearance of structural and functional abnormalities that result in so-called diabetic cardiomyopathy. DM can be studied from experimental models in animals including induction by streptozotocin, a cytotoxic substance for pancreatic cells that produce insulin. Objectives: The objective of this study was to evaluate the existence of early cardiac changes in the contractility of isolated myocytes, in the morphology and cardiac function by high resolution echocardiogram and in the heart electrical activity . Method: Male Wistar rats were used for induction of DM with streptozotocin. Cardiomyocytes were isolated by enzymatic dissociation using the Langendorff preparation and the contractility studied by measuring cell and sarcomere length variation in electrically stimulated cardiomyocytes. The evaluation of cardiac morphology and function was performed by high resolution echocardiogram and eletrocardiogram was was obtained in anesthetized animals. Results: DM resulted in alteration of cardiomyocyte contractility with measurement of cell length variation and with sarcomere length variation. Compared to controls, diabetic animals presented an increase in the time intervals to reach the peak of contraction (0.049 vs 0.068 s and 0.043 vs 0.063 s, P<0.001) increase in relaxation (0.028 vs 0.038 s and 0.025 vs 0.035 s, P<0.03) and the intervals until the maximum shortening velocity (0.019 vs 0.024 s, P<0.001) and relaxation (0.021 vs 0.032 s and 0.020 vs 0.025 s, P<0.03) in relation to the control group measured by length and by sarcomere, respectively. The echocardiogram evidenced morphological changes with an increase in the diastolic (24.4 vs 28.0 mm/kg, P<0.01) and systolic diameter (11.0 vs 18.2 mm/kg, P<0.01) increase in left ventricle mass (1.9 vs 2.5 mg/g, P<0.02) and maintenance of the relative thickness of the posterior wall in relation to the control group, characterizing eccentric hypertrophy in DM. Functional changes were also observed, such as a significant reduction in ejection fraction (73.4 vs 62.1 %, P<0.01), of the fractional shortening (44.2 vs 34.7 %, P<0.01) and the S' wave (46.9 vs 38.1 mm/s, P<0.01) evaluated by tissue Doppler, indicating an initial systolic dysfunction in this experimental model. With the electrocardiogram it was possible to verify an increase in P wave duration (9.15 vs 14.15 ms, P<0.005). Conclusion: The results obtained allowed to identify early changes in this model of DM. A correlation was observed between contractility changes observed directly at the cellular level by measuring cell and sarcomere variation with changes in cardiac morphology and function as a result of DM.
 
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Data de Publicação
2018-08-30
 
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