FUNDAMENTO: A regeneração dos cardiomiócitos após o infarto do miocárdio (IM) é mais evidente em animais jovens; entretanto, não se sabe se é acompanhada de melhora funcional. OBJETIVO: Realizar a análise funcional pela ecocardiografia (eco) de ratos jovens e adultos submetidos a IM. MÉTODOS: Setenta e dois animais foram incluídos no estudo: 35 ratos jovens (grupo J) com 28 dias, e 37 ratos adultos (grupo A) com 153 dias. Os ratos foram subdivididos em dois subgrupos: infartado (JI e AI) e controle (JC e AC). Os animais foram avaliados por meio de ecocardiograma no 7º e 30º dias de pós-operatório para análise da fração de ejeção (FE) e dos volumes sistólico (VSF) e diastólico (VDF) finais do ventrículo esquerdo. Foram incluídos no grupo de estudo somente animais com FE menor que 40%. RESULTADOS: Na comparação dos VDF e VSF entre infartados e controles, observou-se aumento significativo nos animais adultos infartados nas duas fases analisadas. Nos animais jovens, apenas o VSF, no 7º dia, foi significativamente maior. Na evolução intragrupo, observou-se aumento do VDF e do VSF nos dois subgrupos jovens, proporcional ao crescimento, e somente aumento do VDF no grupo adulto infartado. Houve melhora da FE nos ratos jovens, enquanto nos ratos adultos a FE permaneceu diminuída em relação aos controles. CONCLUSÃO: Os ratos jovens infartados apresentaram melhora da função sistólica e dos volumes ventriculares após 30 dias do infarto, enquanto nos ratos adultos houve aumento do VDF sem melhora da função sistólica.
ARTIGO ORIGINAL
EXPERIMENTAL
Avaliação ecocardiográfica evolutiva do infarto do miocárdio em ratos jovens e adultos
IPontifícia Universidade Católica do Paraná (PUCPR), Paraná, PR - Brasil
IIUniversidade Federal de São Paulo (Unifesp), São Paulo, SP - Brasil
A evolução clínica de pacientes adultos e pediátricos com disfunção ventricular por doença isquêmica do miocárdio mostra-se distinta, assim como suas etiologias1,2. Em adultos com infarto do miocárdio (IM) submetidos a reperfusão arterial coronariana, apenas uma pequena parcela dos pacientes apresenta recuperação plena da função cardíaca; no entanto, em crianças com disfunção ventricular importante secundária a doenças isquêmicas, observa-se melhor evolução1-3. A proliferação de novos cardiomiócitos pode ser um dos mecanismos de compensação, que precisa ser mais bem entendida.
Na fase gestacional e por um curto tempo após o nascimento, o crescimento dos cardiomiócitos se faz por hiperplasia e, posteriormente, por hipertrofia4,5, o que pode contribuir para melhor recuperação em jovens. Anversa e cols. sugerem que os cardiomiócitos são constantemente renovados, mesmo em adultos, porém isso não é suficiente para total recuperação da função6.
Com a hipótese de que o coração de animais jovens submetidos ao infarto do miocárdio, com disfunção importante do ventrículo esquerdo, apresenta melhor recuperação da função sistólica, este estudo ecocardiográfico foi elaborado para comparar a evolução funcional do coração de ratos jovens e adultos submetidos à ligadura cirúrgica da artéria coronária esquerda.
A amostra inicial do estudo foi de 168 ratos machos da linhagem Wistar (
Os ratos jovens (grupo J) e adultos (grupo A) foram subdivididos em dois subgrupos: 1) infartados denominados JI e AI; e 2) controles denominados JC e AC. O grupo experimental foi submetido ao infarto do miocárdio por meio da ligadura cirúrgica da artéria coronária esquerda e o grupo controle, à cirurgia simulada (CS;
Para realização das cirurgias e do ecocardiograma, os animais foram anestesiados com dose basal de quetamina (Ketalar®) de 50 mg/kg/peso e de xilazina (Xylazina®) de 10 mg/kg/peso por via intramuscular. Para certificação do efeito anestésico, foi observada a ausência de reflexo neuromuscular. Nos ratos jovens foi usada uma dose menor de quetamina, correspondendo, em média, à metade da dose do adulto.
Para a realização do ato cirúrgico, procedeu-se à intubação orotraqueal e à ventilação mecânica utilizando respirador a volume modelo Harvard® 683, com 68 ciclos por minuto, com oxigênio a 21%. O IM foi realizado conforme descrito por Tarnavski e cols.7. Para a cirurgia simulada, as mesmas etapas cirúrgicas foram realizadas, com exceção da ligadura da artéria coronária esquerda.
Os estudos ecocardiográficos foram realizados no 7º e no 30º dia de pós-operatório. Na imagem para-esternal longitudinal foi realizado a planimetria do ventrículo esquerdo (VE) pelo método de Simpson para obtenção do VDF e do VSF, e a FE foi calculada pelo
A disfunção ventricular esquerda foi caracterizada pela presença de fração de ejeção menor que 40% no ecocardiograma do 7º dia de pós-operatório. Portanto, ratos do grupo de infartados que apresentaram fração de ejeção maior que 40% foram excluídos da análise.
Os exames e as medidas foram realizados no aparelho de ecocardiografia Agilent (modelo Sonos 5500; Andover, MA), equipado com transdutores S12 MHz e L15 MHz, modelo 21390ª, Agilent, Palo Alto, CA. O equipamento possui capacidade de 120 quadros por segundo (Hertz).
Alguns animais foram randomizados para eutanásia durante o estudo.
Os ratos receberam cuidados em concordância com os "Princípios de cuidados com animais de laboratório", respeitando-se os "Princípios éticos na experimentação animal do Colégio Brasileiro de Experimentação Animal" (Cobea). O estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa Animal da Pontifícia Universidade Católica do Paraná.
Para a análise estatística dos dados foi utilizado o programa computacional Statistica v.10. Os resultados foram expressos por médias e desvios-padrão. Para a comparação dos grupos estudo e controle foi aplicado o teste
A mortalidade do estudo foi de 34,5%. Nos subgrupos infartados foram excluídos 18 (33,9%) ratos jovens e oito (17,3%) ratos adultos que apresentaram FE maior que 40% no 7º dia de pós-operatório e 12 ratos com problemas de identificação. Setenta e dois ratos compuseram a amostra final do estudo, 35 jovens e 37 adultos.
O peso médio dos animais jovens no início do estudo foi de 186,4 ± 35,5 g, sem diferença entre os subgrupos (JI e JC). Houve uma diferença significativa do peso no ecocardiograma de 30 dias, p < 0,01, com valores de 265,3 ± 8,7 g para J1 e 312,3 ± 17,4 g para JC.
No grupo adulto não houve diferença nos pesos entre os subgrupos nas duas fases analisadas, assim como na comparação evolutiva dos subgrupos. O peso médio dos animais no sétimo dia foi de 343,4 ± 24,4 g e no trigésimo dia 364,2 ± 22,4 g.
A freqüência cardíaca (FC) dos animais jovens foi de 270 ± 66 bpm aos sete dias e 203 ± 36 bpm aos 30 dias, e no grupo adulto 204 ± 27 e 191 ± 27 bpm, aos sete e 30 dias, respectivamente. Não houve diferença estatística nas comparações entre infartados e controles do mesmo grupo nos dois períodos estudados, e nem evolutivamente nos mesmos subgrupos.
A média do VDF dos ratos jovens no subgrupo infartado foi similar ao subgrupo controle, nos dois períodos analisados. O VSF foi significativamente maior no subgrupo infartado, em comparação com o subgrupo controle com sete dias de pós-operatório (p < 0,01), conseqüentemente, a fração de ejeção mostrou-se significativamente diminuída nesse período (
Na análise evolutiva dos animais jovens, realizada com a amostra pareada, observou-se aumento significativo no VDF e no VSF entre o 7º e 30º dia de pós-operatório, relacionado com o crescimento dos animais. A fração de ejeção do subgrupo infartado aumentou significativamente (p < 0,01), enquanto no subgrupo controle houve diminuição significativa, p < 0,01 (
Na comparação entre os subgrupos infartado e controle nos ratos adultos, o VDF com 30 dias e o VSF com sete e 30 dias foram significativamente maiores no subgrupo infartado, p < 0,05, p < 0,001 e p < 0,01, respectivamente. A fração de ejeção mostrou-se significativamente diminuída nas duas fases analisadas, p < 0,001 e p < 0,001 (
Na análise evolutiva dos ratos adultos, apenas o VDF do subgrupo infartado aumentou significativamente (p < 0,01) (
Comparando-se os dois subgrupos infartados, o VDF aos sete dias (JI 0,371 ± 0,179 ml e AI 0,802 ± 0,112 ml) e aos 30 dias (JI 0,557 ± 0,148 ml e AI 0,919 ± 0,196 ml), foi significativamente diferente, com p < 0,001 nos períodos analisados. A mesma diferença estatística foi observada na comparação do VSF aos sete dias (JI 0,270 ± 0,143 ml e AI 0,588 ± 0,113 ml) e aos 30 dias (JI 0,347 ± 0,160 ml e AI 0,668 ± 0,225 ml).
Na comparação da fração de ejeção, observou-se que não houve diferença significativa entre os dois subgrupos infartados no 7º dia de pós-operatório. No 30º dia, houve uma melhora acentuada no subgrupo jovem, enquanto no adulto ela permaneceu inalterada (p = 0,013). O subgrupo jovem infartado alcançou o valor limite de normalidade para este estudo de fração de ejeção, com trinta dias de pós-operatório (
Neste estudo, observou-se que o coração do rato jovem infartado mostrou recuperação significativa da função cardíaca sistólica quando comparado com o coração de rato adulto.
Os ratos de 28 dias de vida, considerados jovens, alcançaram no final do estudo desenvolvimento ponderal e cardíaco similar aos ratos adultos que iniciaram a pesquisa com 153 dias de vida.
Durante o estudo ecocardiográfico, a freqüência cardíaca dos animais foi monitorada com traçado eletrocardiográfico. No 7º dia de pós-operatório, o número de batimentos foi significativamente maior no grupo de ratos jovens; porém, no 30º dia, os números foram semelhantes.
Como os animais foram anestesiados, a freqüência cardíaca não era a real, visto que a associação de xilazina e quetamina produz bradicardia9,10. Entretanto, os valores médios obtidos nos ratos adultos foram semelhantes aos de outros estudos que utilizaram os mesmos anestésicos9. A dose menor aplicada nos ratos jovens pode ser a causa da maior freqüência nesses animais com sete dias de pós-operatório; porém, esse procedimento foi fundamental para a realização do estudo, visto que muitos dos ratos jovens morreram no início do experimento, quando se tentou a utilização da dose total sugerida.
A mortalidade geral do estudo assemelha-se à de outros autores. No entanto, a mortalidade do grupo jovem isoladamente foi mais alta (49,3%)11. Além disso, a indução de infarto significativo foi mais difícil nos ratos jovens, por isso a exclusão do estudo por fração de ejeção superior a 40% foi maior nesse grupo.
Como a extensão do infarto não pode ser controlada, o método para análise ecocardiográfica da fração de ejeção neste estudo foi o de Simpson, porque permite que a área deformada do ventrículo esquerdo seja incluída no cálculo dos volumes sistólico e diastólico8,12,13.
O volume diastólico final do ventrículo esquerdo do rato adulto mostrou-se aumentado quando comparado com os seus pares não-infartados. Essa alteração ocorre em conseqüência da perda de elementos contráteis e da arquitetura normal da parede ventricular, com diminuição da capacidade contrátil da região afetada e conseqüentemente, prejuízo da função sistólica13,14.
A dilatação ventricular é um dos mecanismos de compensação para a manutenção do débito cardíaco, e está relacionada ao remodelamento ventricular14,15. O aumento do diâmetro ventricular produz maior estresse da parede ventricular e desencadeia mecanismos de compensação como hipertrofia e hiperplasia14,16,17.
Nos ratos jovens, o VDF foi semelhante entre infartados e controles. Essa evolução difere do grupo de ratos adultos em que os valores dos infartados foram significativamente superiores aos controles com trinta dias de evolução. Esse fato provavelmente se deve aos mecanismos de compensação como hiperplasia e hipertrofia e à menor expansão do infarto, que são mais evidentes nos animais jovens e que podem ter interferido na menor dilatação da cavidade ventricular13,18,19.
A não-dilatação da cavidade ventricular no 7º dia pode ser em decorrência da hipertrofia e do aumento da capacidade de contração das áreas não infartadas. No estudo de Litwin e cols.13, foi observado que dois ratos infartados apresentaram volumes menores que seus controles entre 11 observados, porém sem relato da causa desse achado. Esse mesmo fato sucedeu entre os ratos jovens, mas sem diferença estatística.
O volume sistólico final no grupo jovem infartado foi significativamente maior que o do grupo controle no 7º dia de pós-operatório e não apresentou diferença estatística no 30º dia. O bloqueio da dilatação sistólica também pode ser devido aos mecanismos de hiperplasia, hipertrofia e menor expansão do infarto nesta faixa etária20.
Os valores da fração de ejeção estabelecidos para este estudo são menores do que os utilizados por outros autores19,21, pois o objetivo era que os animais não tivessem apenas o infarto do miocárdio, mas também uma disfunção ventricular. O valor de 40% como ponto de corte para a FE mostrou-se adequado, pois os ratos com FE menor que 40% aos sete dias de pós-operatório apresentavam infarto importante. Por sua vez, nenhum rato controle apresentou FE menor que 40%.
A fração de ejeção dos ratos adultos infartados apresentou-se significativamente mais baixa nos dois períodos analisados. No grupo jovem, no entanto, houve aumento na evolução, aproximando-se dos valores dos controles jovens. A capacidade diferenciada de proliferação e de hipertrofia celular em corações de ratos jovens pode ser um dos mecanismos de recuperação da contratilidade desses animais22.
A regeneração do músculo cardíaco continua controversa, mesmo com evidências da formação de novos cardiomiócitos no coração adulto. Assim, a persistência da fração de ejeção baixa nos ratos adultos infartados, provavelmente ocorreu pela inadequada hipertrofia compensatória das áreas não-infartadas e pela menor reposição de cardiomiócitos16,22.
A piora da função cardíaca também pode ser decorrente da depressão da contratilidade miocárdica em regiões distantes do infarto13,23,24. Sugere-se que nos ratos adultos com hipertrofia miocárdica ocorra uma desproporção entre o desenvolvimento de novos capilares e a hipertrofia miocárdica. Essa alteração anatômica pode estar relacionada à depressão da função contrátil dos cardiomiócitos pela maior distância para a difusão do oxigênio25.
Na anatomia patológica em modelo experimental de infarto do miocárdio, foi verificado que o rato jovem apresenta maior capacidade de replicação das células cardíacas quando comparado ao rato adulto26. Gould e cols.27 observaram que os animais com idade de dois meses apresentaram melhor recuperação do que os animais com 10 e 12 meses.
Os cardiomiócitos são constantemente renovados para repor as perdas por morte e apoptose. Estudos têm demonstrado que o coração de adulto contém pequena população de cardiomiócitos com capacidade de proliferação, mas não suficiente para repor o número de cardiomiócitos perdidos no infarto. A menor reposição nos animais velhos poderia explicar a maior propensão à insuficiência cardíaca em situações adversas28,29.
Nos ratos jovens há maior atividade de síntese de proteínas necessárias para a progressão do ciclo celular e replicação dos cardiomiócitos e o infarto do miocárdio pode ser o estímulo para o cardiomiócito re-entrar no ciclo celular6,22.
O ecocardiograma foi o método escolhido por ser um exame não-invasivo de avaliação de parâmetros cardíacos, o que permite que o coração seja analisado seriadamente. Nos ratos, no entanto, esse procedimento tem limitações, já que necessita de anestesia para sua realização, com risco para o animal. Além disso, a visualização de todos os cortes nem sempre é possível.
No grupo de ratos jovens controle observou-se diminuição da fração de ejeção na evolução. Sabe-se que a utilização da quetamina associada à xilazina, além de interferir na freqüência cardíaca, diminui sensivelmente os parâmetros da contratilidade cardíaca30. A utilização de uma dose menor da droga nesse grupo com sete dias de evolução pode ter ocasionado essa diferença. Entretanto, essas diferenças encontradas não modificam o resultado final do estudo, pois o subgrupo jovem infartado recebeu o mesmo tratamento durante os procedimentos, e com trinta dias todos foram anestesiados como os ratos adultos.
Em conclusão, os processos adaptativos do infarto do miocárdio ainda precisam ser mais bem compreendidos. Este estudo mostra que o infarto do miocárdio no rato jovem apresenta uma melhor recuperação da função cardíaca do que no rato adulto. Novos estudos, no entanto, precisam ser realizados, com o intuito de verificar se a melhora funcional dos ratos jovens é acompanhada de recuperação celular.
Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.
O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.
Este artigo é parte de tese de mestrado de Francisco Cesar Pabis, pela Pontífica Universidade Católica do Paraná.
Correspondência: Francisco Cesar Pabis Rua Itaiópolis, 254, ap. 302, América 89.204-100, Joinville, SC - Brasil E-mail:
Artigo recebido em 17/06/07; revisado recebido em 03/04/08; aceito em 09/04/08.
BACKGROUND: The regeneration of cardiomyocytes after a myocardial infarction (MI) is more evident in young animals; however, it is not known whether it is associated with functional improvement. OBJECTIVE: To perform the functional analysis by echocardiography (echo) of young adult rats submitted to MI. METHODS: Seventy-two animals were included in the study: 35 young rats (group Y) that were 28 days old and 37 adult rats (group A) that were 153 days old. The rats were subdivided in two subgroups: infarcted (YI and AI) and control (YC and AC). The animals were assessed by echocardiogram on the 7thand 30th postoperative days for the analysis of the ejection fraction (EF) and the final systolic (FSV) and diastolic volume (FDV) of the left ventricle. Only animals with EF < 40% were included in the study. RESULTS: The comparison of the FDV and FSV between infarcted and control animals showed that there was a significant increase in infarcted adult animals at the two analyzed phases. Among young animals only the FSV was significantly higher on the 7th day. The intragroup evolution analysis showed an increase in FDV and FSV in the two young subgroups, which was proportional to growth and only increase in FDV in the infarcted adult group. There was an improvement in EF in young rats, whereas EF remained decreased in adult rats when compared to controls. CONCLUSION: The infarcted young rats presented improvement in the systolic function and ventricular volumes 30 days after the infarction, whereas the adult rats presented increased FDV with no improvement in systolic function.
IPontifícia Universidade Católica do Paraná (PUCPR), Paraná, PR - Brazil
IIUniversidade Federal de São Paulo (Unifesp), São Paulo, SP - Brazil
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The clinical evolution of adult and pediatric patients with ventricular dysfunction due to myocardial ischemic disease shows to be distinct, as well as its etiologies1,2. Among adults with myocardial infarction (MI) submitted to coronary artery reperfusion, only a small number of patients presents full recovery of the cardiac function; however, in children with significant ventricular dysfunction secondary to ischemic diseases, a better evolution is observed1-3. The proliferation of new cardiomyocytes can be one of the compensation mechanisms that needs to be better understood.
During the gestational phase and for a short time after the birth, the growth of cardiomyocytes occurs by hyperplasia and, subsequently, by hypertrophy4,5, which can contribute to a better recovery in young individuals. Anversa and cols. suggest that the cardiomyocytes are constantly renewed, even in adult individuals; however, this is not enough for full function recovery6.
Considering the hypothesis that the heart of young animals submitted to myocardial infarction, with significant left ventricle dysfunction, presents better recovery of the systolic function, this echocardiographic study was designed to compare the functional evolution of the heart of young and adult rats submitted to surgical ligature of the left coronary artery.
The initial study sample consisted of 168 male Wistar rats (
The young (group Y) and adult (group A) rats were subdivided in two subgroups: 1) infracted animals, called YI and AI; and 2) controls, called YC and AC. The experimental group was submitted to myocardial infarction through surgical ligature of the left coronary artery and the control group, to sham operation.
To undergo the surgery and echocardiogram, the animals were anesthetized with a basal dose of ketamine (Ketalar®) of 50 mg/kg and xylazine (Xylazine®) of 10 mg/kg, intramuscularly. In order to ascertain the anesthetic effect, the absence of neuromuscular reflex was observed. In young rats, a lower dose of ketamine was used, corresponding, on average, to half the adult dose.
For the surgical procedure, the animals were submitted to orotracheal intubation and mechanical ventilation, with a Harvard 683 volume respirator, with 68 cycles per minute, with 21% oxygen. The MI was carried out according to what was described by Tarnavski et al7. For the sham operation, the same surgical phases were performed, except for the ligature of the left coronary artery.
The echocardiographic studies were performed on the 7th and the 30th postoperative days. The parasternal longitudinal image was used for the planimetry of the left ventricle (LV) by the Simpson method to obtain the final diastolic volume (FDV) and the final systolic volume (FSV) and the ejection fraction (EF) was calculated by the equipment software8. The FDV was obtained at the R wave peak of the electrocardiogram and the FSV, at the smallest LV diameter, both aided by the visualization of the closed mitral and aortic valves.
The volumes were measured in three consecutive cardiac cycles and after that, the arithmetic mean of these values was calculated. The myocardial infarction was established based on the longitudinal and transversal images of the LV.
The left ventricular dysfunction was characterized by the presence of EF < 40% at the echocardiogram on the 7th postoperative day. Therefore, the rats from the infarcted group that presented EF> 40% were excluded from the analysis.
The assessments and measurements were carried out in an Agilent echocardiogram equipment (model Sonos 5500; Andover, MA), equipped with S12 MHz and L15 MHz transducers, model 21390ª, Agilent, Palo Alto, CA. The equipment has the capacity of 120 pictures per second (Hertz).
Some animals were randomized for euthanization during the study.
All animals received humane care throughout the study in accordance with the "Guiding Principles for the Care and Use of Laboratory Animals in Research", following the "Ethical Principles in Animal Experimentation of the Brazilian College of Animal Experimentation" (Cobea). The study was approved by the Ethics Committee in Animal Research of the Pontificia Universidade Catolica do Paraná.
The statistical analysis was carried out with the software Statistica v.10. The results were expressed as means and standard deviations. The Student's t test was used to compare the study and the control groups for independent samples, considering the homogeneity of the variances. To compare the moments of evaluation, the Student's t test was used for dependent samples.
The condition of data normality was evaluated by the Shapiro-Wilks test and the condition of homogeneity of the variances was evaluated by Levene's test. The level of significance was set at 0.05, adjusted with Bonferroni correction. Thus, p values < 0.025 indicated statistically significant differences.
The mortality rate of the study was 34.5%. In the infarcted subgroups, 18 young rats (33.9%) and 8 (17.3%) adult rats were excluded, as they presented EF > 40% on the 7th postoperative day, as well as 12 rats with identification problems. The final sample consisted of 72 rats, being 35 young and 37 adult animals.
The mean weight of the young animals in the beginning of the study was 186.4 ± 35.5 g, with no difference between the subgroups (YI and YC). There was a significant difference in weight on the 30th day echocardiogram, with p< 0.01, with values of 265.3 ± 8.7 g for YI and 312.3 ± 17.4 g for YC.
In the adult group there was no difference in weight between the subgroups at the two analyzed moments, as well as in the comparison of evolution in the subgroups. The animals' mean weight on the 7th postoperative day was 343.4 ± 24.4 g and 364.2 ± 22.4 g on the 30th day.
The heart rate (HR) of the young animals was 270 ± 66 bpm on the 7th day and 203 ± 36 bpm on the 30th day, and in the adult group, it was 204 ± 27 and 191 ± 27 bpm, on the 7th and 30th days, respectively. There was no statistical difference in the comparison between the infarcted and control animals of the same group at the two analyzed periods as well as during the evolution in the same subgroups.
The mean FDV in the young rats of the infarcted subgroup was similar to that of the control subgroup, in the two analyzed periods. The FSV was significantly higher in the infarcted subgroup, when compared to the control subgroup on the 7th postoperative day (p < 0.01); consequently, the ejection fraction was significantly decreased in this period (
The analysis of evolution of the young animals carried out with the paired sample, showed a significant increase in the FDV and the FSV between the 7th and 30th postoperative days, associated with the animals' growth. The ejection fraction of the infarcted subgroup increased significantly (p < 0.01), whereas there was a significant decrease in the control group, p < 0.01 (
The comparison between the infarcted and control subgroups of the adult animal group showed that the FDV on the 30th day and the FSV on the 7th and 30th days were significantly higher in the infarcted subgroup, with p < 0.05, p < 0.001 and p < 0.01, respectively. The EF was significantly decreased in the two analyzed phases, with p < 0.001 and p < 0.001 (
The evolution analysis showed that, in the adult rats, only the FDV of the infarcted subgroup increased significantly (p < 0.01) (
When comparing the two infarcted subgroups, the FDV on the 7th day (YI 0.371 ± 0.179 ml and AI 0.802 ± 0.112 ml) and on the 30th day (YI 0.557 ± 0.148 ml and AI 0.919 ± 0.196 ml), was significantly different, with p < 0.001 in the analyzed periods. The same statistical difference was observed when comparing the FSV on the 7th day (YI 0.270 ± 0.143 ml and AI 0.588 ± 0.113 ml) and on the 30th day (YI 0.347 ± 0.160 ml and AI 0.668 ± 0.225 ml).
When comparing the EF, no significant difference was observed between the two infarcted groups on the 7th postoperative day. On the 30th postoperative day, there was a marked improvement in the young subgroup, whereas the EF remained unaltered in adult group (p = 0.013).
The young infarcted subgroup attained the normal range value for this EF study, on the 30th postoperative day (
It was observed in the present study that the heart of the young infarcted rat showed a significant recovery of the systolic cardiac function when compared to the adult rat heart. The 28-day-old rats, considered young, reached, at the end of the study, a weight and cardiac development that was similar to that of the adult rats that started the study at 153 days old.
During the echocardiographic study, the heart rate of the animals was monitored with an echocardiographic tracing. On the 7th postoperative day, the number of beats was significantly higher in the group of young rats; however, on the 30th postoperative day, the numbers were similar.
As the animals were anesthetized, the heart rate was not the actual one, considering that the association of xylazine and ketamine produces bradycardia9,10. However, the mean values obtained in the adult rats were similar to those of other studies that used the same anesthetics9. The smallest dose used in the young rats can be the cause of the higher HR in these animals on the 7th postoperative day; however, this procedure was essential for the carrying out of the study, considering that many of young rats died at the beginning of the experiment, when there was an attempt to use the suggested total dose.
The general mortality of the study is similar to that reported by other authors. However, the mortality in the young group, alone, was the highest (49.3%)11. Additionally, the induction of significant infarction was more difficult in the young rats; therefore, the exclusion from the study due to an EF > 40% was higher in this group.
As the extension of the infarction cannot be controlled, the Simpson method was used for the echocardiographic analysis of the EF in the present study, as it allows the deformed area of the left ventricle to be included in the calculation of the systolic and diastolic volumes8,12,13.
The LV final diastolic volume in the adult rat was increased when compared to that of the non-infarcted pairs. This alteration occurs as a consequence of the loss of contractile elements and the normal architecture of the ventricular wall, with a decrease in the contractile capacity of the affected region and, consequently, systolic function impairment13,14.
The ventricular dilation is one of the compensatory mechanisms to maintain the cardiac output and it is related to ventricular remodeling14,15. The increase in ventricular diameter results in higher ventricular wall stress and triggers compensatory mechanisms such as hypertrophy and hyperplasia14,16,17.
In young rats, the FDV was similar between infarcted and control animals. This evolution was different in the group of adult rats, as the infarcted rats presented significantly higher values than the control animals on the 30th postoperative day. This fact is probably due to compensatory mechanisms such as hyperplasia and hypertrophy and to the lower infarction expansion, which are more evident in young animals and might have had an effect on the smaller dilation of the ventricular cavity13,18,19.
The non-dilation of the ventricular cavity on the 7th day might be due to the hypertrophy and increased capacity of contraction of the non-infarcted areas.
The study by Litwin et al13 showed that two infarcted rats presented smaller volumes than their controls among 11 observed animals, although the cause of this finding was not reported. This same fact occurred among the young rats, but with no statistical significance.
The final systolic volume in the young infarcted group was significantly higher than that of the control group on the 7th postoperative day and did not show any statistical difference on the 30th day. The hindering of the systolic dilation can also be due to mechanisms of hyperplasia, hypertrophy and lower infarction expansion in this age range20.
The ejection fraction values established for this study are lower than the ones used by other authors19,21, as the objective was that the animals would have not only myocardial infarction, but also ventricular dysfunction.
A cutoff of 40% for the EF showed to be adequate, as the rats with EF<40% on the 7th postoperative day presented significant infarction. Moreover, no control rat had an EF < 40%.
The EF in the infarcted adult rats showed to be significantly lower in the two analyzed periods. In the young group, however, there was an increase during the evolution, which was close to the values presented by the young controls. The differentiated capacity of cell proliferation and hypertrophy in the hearts of young rats might be one of the mechanisms of contractility recovery of these animals22.
The regeneration of the cardiac muscle remains controversial, even with evidence of the formation of new cardiomyocytes in the adult heart. Thus, the persistence of a low EF in infarcted adult rats probably occurred due to the inadequate compensatory hypertrophy of the non-infarcted areas and by the lower rate of cardiomyocyte replacement16,22.
The worsening in the cardiac function may also be due to the myocardial contractility depression in regions distant from the infarction13,23,24. It is suggested that, in the adult rats with myocardial hypertrophy, a disproportion between the development of new capillaries and the myocardial hypertrophy occurs. This anatomical alteration might be related to the depression of the contractile function of cardiomyocytes due to the longer distance for oxygen diffusion25.
The pathological anatomy of an experimental model of myocardial infarction showed that the younger rat presented a higher capacity of cardiac cell replication when compared to the adult rat26. Gould et al27 observed that the 2-month-old animals presented a better recovery than the 10- and 12-month-old animals.
The cardiomyocytes are constantly renewed to replace the losses caused by death and apoptosis. Studies have demonstrated that the adult heart contains a small cardiomyocyte population with proliferation capacity, but that is not enough to replace the number of cardiomyocytes lost at the infarction. The poorer replacement rate in older animals could explain the higher tendency to present heart failure in adverse situations28,29.
Younger rats present a higher protein synthesis activity, necessary for the progression of the cell cycle and replication of cardiomyocytes; the myocardial infarction can be the stimulus for the cardiomyocyte to re-enter the cell cycle6,22.
The echocardiogram was chosen as it is a non-invasive method of assessment of cardiac parameters, which allows the heart to be analyzed in series. In rats, however, this procedure has limitations, considering that it requires anesthesia, with risk for the animal. Additionally, the visualization of all cuts is not always possible.
In the group of young control rats, a decrease in the ejection fraction was observed at the evolution. It is known that the use of ketamine associated to xylazine, in addition to interfering with HR, significantly decreases the parameters of cardiac contractility30. The use of a lower drug dose in this group on the 7th day of postoperative evolution might have resulted in this difference. However, these differences do not modify the final study outcome, as the young infarcted subgroup received the same treatment during the procedures and on the 30th day, all were anesthetized, as the adult rats.
In conclusion, the adaptive processes of myocardial infarction remain to be further understood.
The present study shows that the myocardial infarction in the young rat shows a better recovery of the cardiac function than in the adult rat. Further studies, however, are necessary to verify whether the functional improvement in young rats is accompanied by cell recovery.