FUNDAMENTO: A estenose aórtica supravalvar (EAo) é utilizada para o estudo da remodelação cardíaca (RC) por sobrecarga pressórica. Nesse modelo, não estão claramente estabelecidos o comportamento da RC desde a fase inicial, nem os melhores parâmetros para a identificação da disfunção ventricular. OBJETIVOS: 1) Caracterizar, precoce e evolutivamente, as modificações morfofuncionais durante a RC em ratos com EAo e 2) identificar o índice mais sensível para detecção do momento do aparecimento da disfunção diastólica e sistólica do ventrículo esquerdo (VE). MÉTODOS: Ratos Wistar foram divididos em dois grupos - controle (GC, n=13) e EAo (GEAo, n=24) - e estudados nas 3ª, 6ª, 12ª e 18ª semanas pós-cirurgia. Os corações foram analisados por meio de ecocardiograma (ECO). RESULTADOS: Ao final do experimento, as relações do VE, do ventrículo direito e dos átrios com o peso corporal final foram aumentadas no GEAo. O ECO mostrou que o átrio esquerdo sofreu uma remodelação significativa a partir da 6ª semana. No GEAo, a porcentagem de encurtamento endocárdico apresentou queda significativa a partir da 12ª semana e a porcentagem de encurtamento mesocárdico, na 18ª semana. A relação onda E e onda A (E/A) foi superior no GC em comparação ao GEAo em todos os momentos analisados. CONCLUSÕES: O ventrículo esquerdo dos ratos com EAo, durante o processo de remodelação, apresentou hipertrofia concêntrica, disfunção diastólica precoce e melhoria da função sistólica, com posterior deterioração do desempenho. Além disso, constatou-se que os índices ecocardiográficos mais sensíveis para a detecção da disfunção diastólica e sistólica são, respectivamente, a relação E/A e a porcentagem de encurtamento endocárdico.
ARTIGO ORIGINAL
EXPERIMENTAL
IDepartamento de Clínica Médica - Faculdade de Medicina FMB - UNESP, BotucatuSP, Brasil
IIFaculdades Integradas de Bauru, Bauru, SP, Brasil
Remodelação cardíaca (RC) é uma alteração na expressão gênica em resposta a uma agressão, resultando em mudanças moleculares, celulares e intersticiais miocárdicas, e que se expressa por variações no tamanho, forma e função do coração1. É também um mecanismo adaptativo à sobrecarga hemodinâmica, permitindo ao coração manter suas funções em vigência de aumento de carga2-4. É considerado fator de risco para o desenvolvimento de disfunção ventricular e insuficiência cardíaca (IC)5.
Diversos modelos experimentais têm sido propostos para o estudo da RC por sobrecarga pressórica, como a estenose aórtica supravalvar (EAo) em ratos6-8. Quando a constrição aórtica é realizada em animais jovens, a sobrecarga pressórica inicial é leve, acentuando-se com o crescimento. As vantagens da EAo são: o desenvolvimento gradual de RC, associado, a curto prazo, à melhoria da função sistólica; ausência de severas lesões anatômicas miocárdicas; e baixo custo de manutenção9. Em torno da 20ª semana de EAo ocorre a deterioração do desempenho sistólico e IC10-13. Esse modelo assemelha-se parcialmente à EAo no homem11.
Experimentos em nosso laboratório, realizados em ratos com EAo, avaliaram aspectos morfofuncionais cardíacos, por meio de ecocardiograma (ECO), em diferentes períodos da RC, constatando função sistólica supranormal na 6ª ou 8ª semana4,9,12, disfunção diastólica a partir da 12ª semana9 e deterioração do desempenho sistólico na 21ª semana, sendo incluídos nesta última leva animais com sinais de insuficiência cardíaca9. Alguns autores, utilizando avaliação hemodinâmica, verificaram aumento na pressão diastólica final do ventrículo esquerdo (VE) após a 6ª semana - em contraste, a avaliação da função diastólica por ECO mostrou-se inalterada13. Litwin e cols.8 avaliando, por meio de ECO, ratos com EAO nas 6ª, 12ª e 18ª semanas, observaram disfunção diastólica a partir da 6ª semana e deterioração no desempenho sistólico na 18ª semana.
A análise dos trabalhos citados mostra controvérsias de resultados e ausência de uma avaliação em um período mais inicial pós-indução de EAo. O objetivo do trabalho foi caracterizar, precoce e evolutivamente, as modificações morfofuncionais durante a RC em ratos com EAo, procurando identificar o índice mais sensível para detecção do momento do aparecimento da disfunção diastólica e sistólica do ventrículo esquerdo.
Os procedimentos experimentais foram aprovados pelo Comitê de Ética em Pesquisa Animal da Faculdade de Medicina de Botucatu-UNESP, em 19/10/2005, sob nº 506/2005.
Foram utilizados 37 ratos Wistar, machos e jovens, provenientes do Biotério do Departamento de Clínica Médica da Faculdade de Medicina da UNESP-Botucatu/SP, os quais foram divididos em dois grupos: controle (GC, n=13) e estenose aórtica supravalvar (GEAo, n=24). O GEAo foi submetido à cirurgia com implantação de um clipe na artéria aorta para a indução da EAo. O GC foi submetido à mesma cirurgia, porém sem a colocação do clipe. Foram mantidos cinco animais por caixa, em temperatura ambiente de 23°C, com ciclos de luminosidade de 12 horas, alimentados com ração padrão Purina® e água
Os animais foram estudados nas 3ª, 6ª, 12ª e 18ª semanas após a cirurgia. Esses períodos são adequados para a observação de alterações morfofuncionais em ratos com EAo e antecedem a instalação da IC, que ocorre em torno da 20ª semana9,10,13.
No final do experimento, procurou-se identificar sinais de IC, sendo considerado critério de exclusão a presença de taquipneia associada a um dos seguintes sinais: edema, ascite, derrame pleuropericárdico, trombo em átrio esquerdo (AE) e hipertrofia do ventrículo direito (VD)14.
Ao final da 18ª semana, os animais foram anestesiados com pentobarbital sódico intraperitonial (50 mg/kg) e decapitados, realizando-se então a análise morfológica cardíaca.
A EAo foi induzida de acordo com o método utilizado em nosso laboratório4,12. Os animais, pesando de 70 a 90 g, após anestesia com cloridrato de ketamina (60 mg/kg) e cloridrato de xylazina (10 mg/kg) intraperitonial, foram submetidos à toracotomia mediana. A aorta ascendente foi dissecada e um clipe de prata, com 0,6 mm de diâmetro interno, colocado aproximadamente a 3 mm da sua raiz. Os animais do GC foram submetidos à mesma cirurgia, mas sem a colocação do clipe.
A função e a estrutura do coração foram analisadas pelo ECO de acordo com metodologia utilizada em nosso laboratório4,9,10,14. Os animais foram anestesiados com cloridrato de ketamina (50 mg/kg) e cloridrato de xylazina (1/ mg// kg) por via intraperitonial. Foi utilizado um ecocardiógrafo (Philips®, modelo HDI 5000) modo-M, equipado com transdutor eletrônico de 12 MHz. Foram avaliados os seguintes parâmetros morfológicos do VE: diâmetros diastólico (DDVE) e sistólico (DSVE), espessuras diastólicas e sistólicas da parede posterior (EDPP e ESPP) e do septo interventricular (EDSIV e ESSIV) e massa (MASSA VE). O índice de massa do VE (IMVE) foi determinado normalizando-se a massa do VE pelo peso corporal (PC). A espessura relativa da parede do VE (ERelVE) foi obtida pela fórmula (2xEDPP)/DDVE.
A função sistólica do VE foi determinada pela porcentagem de encurtamento endocárdico (ΔD endo) e mesocárdico (ΔD meso), velocidade de encurtamento da parede posterior do VE (VEPP), débito cardíaco (DC) e índice cardíaco (InC). A ΔD meso foi calculada pela fórmula ({[(DDVE + ½ EDPP + ½ EDSIV) - (DSVE + ½ ESPP + ½ ESSIV)] / (DDVE + ½ EDPP + ½ EDSIV)}); a VEPP foi determinada pela tangente máxima do movimento sistólico da parede posterior; o DC pela fórmula [(DDVE³ - DSVE³) x frequência cardíaca]; e o InC pela relação do DC com o PC.
A função diastólica foi avaliada pelas ondas E e A, relação entre ondas E e onda A (E/A), tempos de desaceleração da onda E (TDE) e de relaxamento isovolumétrico do VE (TRIV)15,16.
As variáveis morfológicas para caracterizar os animais foram: pesos corporais finais (PCF) do VE, do VD, dos átrios (ATs) e as relações VE/PCF, VD/PCF e ATs/PCF.
Os parâmetros morfológicos foram analisados pelo teste t de Student, quando a variável mostrou-se aderente à distribuição normal de probabilidade, e pelo teste de Mann-Whitney, quando esta característica estava ausente. Para comparações dos grupos no processo evolutivo, utilizou-se o método de análise de variância (ANOVA) de medidas repetidas em dois grupos independentes, complementado pelo procedimento de comparação múltipla de Bonferroni. Para a variável onda A, o procedimento estatístico considerou a técnica não paramétrica; para as outras variáveis, considerou-se a técnica paramétrica17. Em todos os testes, fixou-se em 5% (p<0,05) o nível de significância. Os gráficos apresentam os resultados em média e erro padrão. Os cálculos estatísticos foram realizados com o auxílio do pacote estatístico SigmaStat 3.5 for Windows version (Copyright© 2006, Systat Software Inc.).
Ao final do experimento, dos 24 ratos do GEAo 10 morreram (41,6%) e 2 apresentaram IC (14,28%), sendo excluídos do estudo. No GC, ocorreram 2 mortes (15,4%). Assim, os grupos estudados foram constituídos de 11 animais no GC e 12 no GEAo. A mortalidade observada está de acordo com outros autores que constataram taxas variando de 30 a 49%5,7,12,13.
O peso inicial dos ratos não diferiu, sendo 82±5 g para o GC e 85±5 g para o GEAo. A análise evolutiva do peso corporal mostrou que o GC foi maior do que o GEAo somente na 12ª semana, com tendência à superioridade na 18ª semana (p=0,07). As características gerais dos animais ao final do experimento estão expostas na
A
As EDPP e EDSIV não se alteraram no GC durante o período experimental; aumentaram nos momentos 12 e 18 em relação aos momentos 3 e 6 nos animais do GEAo. Esses parâmetros foram superiores no GEAo em relação ao GC em todos os momentos. A ErelVE não se alterou no GC; a 18ª semana diferiu da 6ª semana no GEAo. Essa variável foi maior no GEAo do que o GC em todos as semanas. Não houve variação do AE no GC, embora houvesse uma tendência a ser maior nas 12ª (p=0,075) e 18ª (p=0,063) semanas em relação à 3ª semana; no GEAo, o AE foi maior a partir da semana 6, não sofrendo posterior variação. O AE apresentou valores mais elevados no GEAo do que no GC a partir da 6ª semana. A relação AE/PC foi inferior nas 6ª, 12ª e 18ª semanas - menores que a semana 6 em ambos os grupos quando comparadas à 3ª e às 12ª e 18ª semanas. Essa relação foi maior no GEAo que no GC em todos os períodos. O AO no GC nas 6ª e 12ª semanas foi diferente da 3ª semana. A 18ª semana diferiu de todas as anteriores. No GEAo, as 6ª, 12ª e 18ª semanas foram superiores à 3ª semana. Essa variável foi menor no GEAo em relação ao GC na 18ª semana. Não houve variação na relação AE/AO entre os diferentes momentos em ambos os grupos. Embora o grupo GEAo tenha apresentado aumento do AE/AO em relação ao GC, somente na 18ª semana houve uma tendência dos valores do GEAo serem maiores que o GC (0,07>p<0,13). Os dados absolutos e relativos do AE mostram que essa câmara sofreu uma remodelação significativa a partir da 6ª semana.
Nas
A VEPP, quando avaliada intragrupo, mostrou-se significativamente maior na 18ª semana em relação às 3ª e 6ª semanas no GC, e não alterada no GEAo. Houve redução do VEPP no GEAo em relação ao GC na 18ª semana. O DC aumentou nas 12ª e 18ª semanas em relação à 3ª no GC, com tendência a ser superior na 6ª semana em relação à 3ª (p=0,083). No GEAo, as 6ª, 12ª e 18ª semanas foram superiores à 3ª. Houve diferença no DC entre grupos somente na 18ª semana, sendo menor no GEAo. O InC diminuiu na 12ª e 18ª semanas no GC em relação às semanas anteriores. No GEAo, a 18ª semana foi menor que as 3ª e 6ª semanas. Houve uma tendência da 12ª semana ser menor que a 6ª semana (p=0,069). Não houve diferença entre os grupos (
No GC e GEAo (
Neste estudo foram avaliadas a morfologia e a função cardíaca durante o processo de remodelação em ratos submetidos à EAo. O remodelamento que ocorre frente a essa agressão pode acarretar disfunção ventricular. O principal critério para o diagnóstico dessa alteração funcional, em estudos experimentais, tem sido o nível da pressão final diastólica do VE, avaliado por método hemodinâmico18. Entretanto, a sua determinação requer um processo invasivo, fato que prejudica estudos longitudinais. Além disso, a cateterização do VE pode causar danos à valva aórtica ou afetar a performance cardíaca19.
O ECO representa uma alternativa para o estudo da função ventricular e pode oferecer importantes informações sobre desempenho cardíaco em roedores19. Ele permite avaliar a morfologia e a função cardíaca8,19-21, a evolução da disfunção ventricular causada por diferentes tipos de agressão22 e os efeitos de diferentes intervenções13,23. É um método versátil, seguro, indolor, não invasivo e importante para análises seriais
Os resultados ecocardiográficos neste estudo mostram importantes alterações estruturais do VE durante o processo da evolução da remodelação25. O IMVE decresceu no GC a partir da 12ª semana em razão do aumento do peso corporal dos ratos; no GEAo o IMVE manteve-se estável. Como esse parâmetro não é diretamente proporcional ao peso corporal, em situação de perda e ganho de peso corporal os valores normalizados estarão aumentados ou diminuídos, respectivamente. Vários parâmetros indicadores de hipertrofia, como EDPP, EDSIV e ERelVE, apresentaram-se alterados a partir da 3ª semana e o IMVE após a 6ª semana. A análise da ERelVE indicou que a EAo acarretou, precocemente, hipertrofia concêntrica do VE, mantida até o final do experimento. A remodelação ventricular esquerda pelo ECO foi confirmada pela avaliação estrutural cardíaca após o sacrifício dos ratos (
Além da hipertrofia ventricular esquerda, os resultados mostram que os ratos do GEAo, no momento do sacrifício, apresentavam uma hipertrofia do ventrículo direito avaliada pela relação VD/PC. Apesar do diagnóstico de insuficiência cardíaca, nesse experimento, ter sido feito pela associação de dois sinais clínico-morfológicos, descritos anteriormente, o encontro isolado do aumento nesta relação não significa que os ratos do GEAo estariam com insuficiência cardíaca. Entretanto, os aumentos do peso atrial e da sua relação com o peso corporal mostram que os ratos, no momento do sacrifício, apresentavam disfunção ventricular esquerda.
Os dados estruturais do VE, determinados por ECO ou pós-sacrifício, estão de acordo com inúmeros trabalhos que detectaram hipertrofia ventricular em diferentes fases da RC pós-indução de EAo4,6,8,11,12. Valores observados no DSVE são discordantes da literatura, que não encontrou alteração dessa variável no GEAo após a 6ª semana de indução de EAo4,19.
O desenvolvimento da hipertrofia ventricular esquerda foi uma resposta adaptativa à elevação da pressão intraventricular à EAo, já que o aumento da espessura da parede e diminuição da cavidade podem normalizar o estresse parietal e, consequentemente, a função ventricular. A hipertrofia concêntrica é decorrente do aumento do diâmetro dos miócitos com pouca ou nenhuma modificação no comprimento celular26. Concomitantemente, observam-se modificações nas proporções dos componentes intersticiais do miocárdio, incluindo acúmulo de colágeno na musculatura ventricular27,28. O estímulo para a RC ocorre por fatores mecânicos e bioquímicos que agem nos receptores, canais iônicos e nas integrinas presentes na membrana sarcolemal que, ativando sinalizadores bioquímicos citosólicos, desencadeiam aumento da síntese de proteínas e alterações na expressão gênica2,12.
A análise da função sistólica do VE mostrou melhoria dos ΔD endo e ΔD meso no GEAo em relação ao GC, que se deterioraram durante o processo de remodelação. A queda significativa do ΔD endo no GEAo ocorreu a partir da 12ª semana; o decréscimo do ΔD meso foi significante na 18ª (
Não foram encontrados trabalhos que avaliassem a função sistólica do VE sequencialmente nos mesmos períodos analisados nesse experimento (3ª, 6ª, 12ª e 18ª semanas). Autores avaliando a função cardíaca de ratos com EAo pós 6ª, 12ª e 18ª semanas encontraram ΔD endo supranormal na 6ª semana e ΔD meso diminuído em todos os períodos em relação ao GC. Enquanto a ΔD endo decresceu, a ΔD meso permaneceu estável entre a 6ª e a 18ª semanas no GEAo8. Outro estudo observando a 6ª, 12ª e 21ª semanas encontrou queda na porcentagem de encurtamento na 21ª semana9.
A melhoria da função sistólica no GEAo em relação ao GC deve estar relacionada ao desenvolvimento da hipertrofia concêntrica, normalização da tensão sistólica e manutenção dos limites fisiológicos do consumo de oxigênio das fibras miocárdicas2,16,19, 29. A perda progressiva da função sistólica pode estar relacionada: 1) ao remodelamento geométrico adverso da cavidade30,31; 2) a alterações da composição do miocárdio, como aumento da matriz extracelular e diminuição do número de miócitos, por necrose ou apoptose16,31; 3) ao comprometimento da contratilidade32 ou 4) à combinação destes fatores2,19,28.
A avaliação do desempenho diastólico mostrou a ocorrência de disfunção precoce no GEAo em relação ao GC. A partir da 3ª semana pós-indução de EAo, no grupo com sobrecarga pressórica ocorreu aumento da onda A, redução da relação E/A e do tempo de desaceleração da onda E (
Não foram encontrados experimentos que observassem a função diastólica nos períodos avaliados nesta pesquisa. Litwin e cols.8 encontraram no GEAo aumento da onda E nas 6ª, 12ª e 18ª semanas e diminuição da onda A na 18ª semana, quando comparado com o GC. A relação E/A foi maior no GEAo do que no GC nas 12ª e 18ª semanas. Os autores concluem que a EAo promoveu uma disfunção diastólica do tipo restritiva a partir da 6ª semana. Ribeiro e cols.9 verificaram aumento da relação E/A a partir da 12ª semana em animais com EAo. A análise comparativa entre os trabalhos da literatura e este experimento mostra que, embora em ambos a disfunção diastólica fosse um fato consistente e precoce, o comportamento da relação E/A foi diferente. Enquanto nessa pesquisa a relação E/A diminuiu, os outros autores encontraram aumento desta variável. Essa discrepância de resultados talvez se deva a dificuldades técnicas na obtenção de boas imagens para análise do efeito Doppler e à alta frequência cardíaca desses animais, que funde as ondas E e A dificultando a mensuração da função diastólica33,34.
Apesar da diferença dos valores da relação E/A com a literatura, o diâmetro do AE, isoladamente, mostrou-se aumentado a partir da 6ª semana e, quando normalizado pelo peso corporal, apresentou-se superior ao GC desde a 3ª semana; a relação AE/AO indicou tendência a ser maior no GEAo a partir da 3ª semana (0,07<p>0,13). Portanto, a remodelação do AE na 3ª ou 6ª semana reflete disfunção diastólica de VE, desde que o desempenho sistólico mostrou-se melhorado no GEAo em relação ao GC nestes dois momentos. Esses dados estão de acordo com outros autores4,11 que constataram aumento dessa variável.
A piora da função diastólica observada neste estudo pode estar relacionada a alterações das propriedades elásticas e a distúrbios no manejo do cálcio intracelular. Estudos experimentais têm associado o aumento da rigidez miocárdica na EAo à elevação da deposição das fibras colágenas29,35. As alterações das proteínas relativas à recaptura de cálcio intracelular, principalmente a bomba de cálcio do retículo sarcoplasmático, também têm sido relacionadas com a queda do desempenho diastólico na EAo29.
O estudo da função diastólica do VE é de grande importância, tendo em vista que as alterações no enchimento desta cavidade podem anteceder a disfunção sistólica36. Atualmente, a forma mais viável e factível de avaliação da função diastólica é a análise das velocidades do fluxo transmitral, durante a fase inicial do enchimento diastólico do ventrículo esquerdo, representado pela onda E, e do enchimento ventricular durante a contração atrial, expressa pela onda A. Da mesma forma, pode-se obter valores referentes à relação E/A, ao tempo de desaceleração da onda E e ao tempo de relaxamento isovolumétrico (TRIV)25. A observação de valores menores de onda E e da relação E/A, quando comparados com o grupo controle, sugere a presença de disfunção diastólica37. Outra forma de determinação da severidade da disfunção diastólica é a avaliação do átrio esquerdo pela ecocardiografia38. Durante a diástole ventricular, o AE é exposto diretamente às pressões intraventriculares por meio da valva mitral aberta. As eventuais elevações de pressões de enchimento ventricular acarretam aumento do volume e da pressão atrial38 e consequente remodelamento atrial.
Conclui-se, após o exame dos dados deste trabalho, que: 1) o ventrículo esquerdo dos ratos com EAo, durante o processo de remodelação, apresenta hipertrofia concêntrica, disfunção diastólica precoce e melhoria da função sistólica, com posterior deterioração do desempenho; 2) os índices ecocardiográficos mais sensíveis para a detecção da disfunção diastólica e sistólica são, respectivamente, a relação E/A e a porcentagem de encurtamento endocárdico.
Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.
O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.
Este artigo é parte de dissertação de Mestrado de Olga de Castro Mendes pelo Departamento de Clínica Médica da Faculdade de Medicina de Botucatu.
Correspondência: Olga de Castro Mendes Faculdade de Medicina de Botucatu - UNESP Depto de Clínica Médica - Rubião Júnior, S/N 18618-000 - Botucatu, SP, Brasil E-mail:
Artigo recebido em 05/11/08; revisado recebido em 23/03/09; aceito em 05/06/09
BACKGROUND: Supravalvar aortic stenosis (SVAS) is used to study overload-induced cardiac remodeling (CR). In this model, neither CR behavior since beginning stage nor the best parameters to identify ventricular dysfunction are clearly stated. Objective: 1) Characterizing, early and evolutively, morphological and functional modifications during CR in rats with SVAS and 2) identifying the most sensitive index for detecting the moment when the diastolic and systolic dysfunction first appeared in the left ventricle (LV). METHODS: Wistar Rats were divided into two groups - control (CG, n=13) and SVAS (SVASG, n=24) - and studied in post-surgical 3rd, 6th, 12th and 18th weeks. Hearts were analyzed by means of an echocardiogram (ECHO). RESULTS: By the end of the experiment, ratios between the LV, right ventricle and atria and the final body weight were increased in the SVASG. The ECHO showed that the left atrium underwent significant remodeling from the 6th on. The percent of endocardial shortening underwent significant drop as of the 12nd week and the percent of, as of the 18th week, in the SVASG. The ratio between E- wave and A-wave (E/A) was higher in CG compared to the SVASG in all events analyzed. CONCLUSIONS: During the remodeling process, the left ventricle of rats with SVAS presented concentric hypertrophy, early diastolic dysfunction and improvement of systolic function, with posterior performance deterioration. Besides this, the study found out the most sensitive echocardiographic indexes for detecting systolic and diastolic dysfunction are, respectively, the ratio E/A and the percent of endocardial shortening.
IDepartamento de Clínica Médica - Faculdade de Medicina FMB - UNESP, Botucatu, SP, Brasil
IIFaculdades Integradas de Bauru, Bauru, SP, Brasil
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Cardiac remodeling (CR) refers to an alteration in gene expression in response to an aggression, resulting in molecular changes, cellular changes and myocardial interstitial alterations, expressed in variations of the heart size, shape and function1. This is also a mechanism in adaptation to hemodynamic overload, allowing the heart to keep its functions in view of load increase2-4. This is deemed as a risk factor for development of ventricular dysfunction and heart failure (HF)5.
Several experimental models have been proposed for the study of CR due to pressure overload, such as supravalvar aortic stenosis (SVAS) in rats6-8. When young animals are subject to aortic constriction, pressure overload is low at the beginning, being increased proportionally with their growth. SVAS advantages are: gradual development of CR, associated in short term to the improvement of systolic function; absence of severe lesions in myocardial anatomy; and low maintenance cost9. Around the 20th week of SVAS, deterioration of systolic performance and HF10-13 begin. This model is partially similar to SVAS in men11.
Experiments in our lab with rats with SVAS assessed morphological and functional cardiac aspects, by means of echocardiogram (ECHO), in different periods of CR, finding out supranormal systolic function in 6th or 8th week4,9,12, diastolic dysfunction as of the 12nd week9 and deterioration of systolic performance in the 21st week. This last group of animals also had signs of heart failure9. Some authors, using hemodynamic evaluation, verified increase in left ventricular end-diastolic pressure after the 6th week - in contrast, evaluation of diastolic function by means of ECHO has been found inaltered13. Litwin et al8 assessed rats with SVAS by means of ECHO during 6th, 12th and 18th weeks, and observed diastolic dysfunction as of the 6th week and deterioration of systolic performance in the 18th week.
Analysis of mentioned studies has shows controversial results and absence of evaluation in an earlier post-induction of SVAS. The study aimed at characterizing, early and evolutively, morphological and functional modifications during CR in rats with SVAS targeting on identifying the most sensitive index for detecting the moment when left ventricular diastolic and systolic dysfunction first appeared.
Experimental procedures were approved by the Ethics Committee on Animal Research of the Medicine School of Botucatu - UNESP, on October 19th, 2005, under no. 506/2005.
37 Wistar male young rats were used, obtained from the Animal Room of the Medical Clinic Department of Medicine School of UNESP - Botucatu, State of São Paulo, which were divided into two groups: control group (CG, n=13) and supravalvar aortic stenosis group (SVASG , n=24). The SVASG was subject to surgery with implantation of a clip in aorta artery for induction of SVA. The CG was subject to the same surgery, albeit with no implantation of clip. Five animals were kept in each box, at ambient temperature of 23°C, with 12-hour light cycles, fed with standard animal food Purina® and ad libitum water.
Animals were studied in 3rd, 6th, 12th and 18th post-surgical weeks. These periods are suitable to observing morphological and functional alterations in rats with SVA and precede appearance of HF, which takes place around the 20th week9,10,13.
By the end of the experiment, HF signs were sought, and the presence of tachypnea was considered an exclusion criterion when associated to one of the following signs: oedema, ascites, pleuro-pericardial effusion, thrombus in left atrium (LA) and right ventricular (RV) hypertrophy14.
By the end of the 18th week, animals were anesthetized with sodium pentobarbital, (50 mg/kg), intraperitoneal, and beheaded. Then, a cardiac morphological analysis was performed.
The SVAS was inducted according to method used in our lab4,12. Animals, weighing from 70 to 90 g, after anesthetized with ketamine chloride (60 mg/kg) and xylazine chloride (10 mg/kg), intraperitoneal, were subject to median thoracotomy. The ascending aorta was dissected and a silver clip, with 0.6 mm of internal diameter, was placed approximately 3 mm apart from the aortic root. The CG's animals were subject to the same surgery, albeit with no implantation of clip.
Heart's function and structure were analyzed by means of ECHO according to methodology used in our lab4,9,10,14. Animals were anesthetized with ketamine chloride (50 mg/kg) and xylazine chloride (1 mg/kg), intraperitoneal. A M-mode echocardiograph (Philips®, HDI 5000 model) was used, equipped with a 12 MHz electronic transducer. The following LV morphological parameters were assessed: left ventricular diastolic diameter (LVDD) and left ventricular systolic diameter (LVSD), posterior wall diastolic thickness and posterior wall systolic thickness (PWDT and PWST); interventricular septum diastolic thickness and interventricular septum systolic thickness (IVSDT and IVSST); and left ventricular mass (LV MASS). The LV mass index (LVMI) was determined by normalizing LV mass in view of the body weight (BW). The LV relative wall thickness (LVRWT) was obtained using the formula (2x PWDT)/LVDD.
The LV systolic function was determined by the percent of endocardial shortening ("D endo) and the midwall fractional shortening ("D mid), and the speed of shortening of the LV posterior wall (LVPW), cardiac output (CO) and cardiac index (CI). The "D mid was calculated using the formula ({[(LVDD + ½ PWDT + ½ IVSDT) - (LVSD + ½ PWST + ½ IVSST)]/(LVDD + ½ PWDT + ½ IVSDT )}); the LVPW was determined by the maximum tangent of the posterior wall systolic movement; the CO using the formula [(LVDD ³ - LVSD³) x heart rate; and the CI by means of the ratio between the CO and the BW .
The diastolic function was assessed by E-waves and A, ratio between E-waves and A-wave (E/A), E-wave deceleration times (WDT) and the LV isovolumetric relaxation time (LV-IVRT)15,16.
Morphological variables to characterize animals were: final body weights (FBW) of LV, RV, atria (AT's) and the ratios LV/FBW, RV/FBW and AT's/FBW.
Morphological parameters were analyzed using the Student's t-test, when the variable has shown adherence to the normal probability distribution, and using the Mann-Whitney test, when this characteristic was absent. For group comparisons in evolutive process, the analysis of variance (ANOVA) method of recurrent measures in two independent groups, supplemented by Bonferroni multiple comparison procedure. For the A-wave variable, the statistical procedure considered the non-parametric technique. In their turn, other variables were analyzed using the parametric technique17. For all tests, 5% (p<0.05) was the significance level fixed. Graphs show average results and standard error. Statistical calculations where made using statistical analysis software SigmaStat 3.5 for Windows version (Copyright© 2006, Systat Software Inc.).
By the end of the experiment, out of 24 SVASG's rats, 10 died (41.6%) and 2 developed HF (14.28%), and were excluded from the study. There were 2 deaths in the CG (15.4%). Thus, studied groups consisted of 11 animals in the CG and 12 in the SVASG. Mortality found is similar to rates found by other authors, who found rates ranging from 30 to 49%5,7,12,13.
Initial weight of rats did not change: 82±5 g for the CG and 85±5 g for the SVASG. Body weight evolutive analysis has shown that the CG has had higher rate than the SVASG only in the 12th week, with a tendency to being superior in the 18th week (p=0.07). General characteristics of animals by the end of the experiment are shown in
The PWDT and IVSDT did not present changes in the CG over the experiment's period; they changed in moments 12 and 18 in relation to moments 3 and 6 in the SVASG's animals. These parameters were higher in the SVASG versus the CG at all times. The LVRWT did not change in the CG. The 18th week was different from the 6th week in the SVASG. This variable was higher in the SVASG compared to the CG in all weeks. There was no change of LA in the CG, although there was tendency to be higher in the 12th (p=0.075) and 18th (p=0.063) weeks versus the 3rd week. In the SVASG, the LA was higher as of week 6, and there was no posterior change. The LA presented higher values in the SVASG than in the CG as of the 6th week. The ration LA/BW was smaller in the 6th, 12th and 18th weeks - smaller than in week 6 in both groups when compared to the 3rd, and to the 12th and 18th weeks. This ratio was higher in the SVASG than in the CG in all periods. The AO in the CG over the 6th and 12th weeks was different from the 3rd week. The 18th week was different from all others. In the SVASG, the 6th, 12th and 18th weeks were higher than the 3rd week. This variable was smaller in the SVASG versus the CG over the 18th week. There was no variation in the LA/AO ratio between the different moments in both groups. Although the SVASG had presented increase of the LA/AO ratio vis-à-vis the CG, there was tendency of the SVASG's values to the higher than the GC's ones (0.07>p<0.13) only in the 18th week. AO's absolute and relative data have shown that this chamber underwent significant remodeling as of the 6th week.
The LVPW, when assessed between groups, has been found significantly higher in the 18th week versus 3rd and 6th weeks in the CG, and unaltered in the SVASG. There was reduction of LVPW in the SVASG compared to the CG during the 18th week. CO increased in the 12th and 18th weeks versus the 3rd one in the CG, with tendency to be higher in the 6th week versus the 3rd one (p=0.083). In the SVASG, the 6th, 12th and 18th weeks were higher than the 3rd week. There was difference of CO between the groups only in the 18th week, and this was smaller in the SVASG. The CI decreased in the 12th and 18th weeks in the CG versus the previous weeks. In the SVASG, the 18th week had smaller values than the 3rd and 6th weeks' ones. There was tendency of the 12th week to have smaller values that the 6th week's ones (p=0.069). No difference was found between the groups (
In the CG and SVASG (
Cardiac morphology and function were assessed in this study during the remodeling process in rats subject to SVAS. Remodeling occurs as a response to this aggression and may cause ventricular dysfunction. The main criterion for diagnosis of this functional alteration in experimental studies have been the LV end diastolic pressure, assessed using hemodynamic method18. However, determining this pressure requires an invasive process, a fact that jeopardizes long-term studies. Besides this, the LV's characterization may bring damages to aortic valve or affect the cardiac performance19.
The ECHO represents an alternative for the ventricular function study and may provide important information on the rodent's cardiac performance19. It allows to assess the cardiac morphology and function8,19-21, the evolution of the ventricular dysfunction caused by different types of aggression22 and the effects of different interventions13,23. It is a versatile, safe, painless, non-invasive method, which is also important to
Echocardiographic results in this study show significant structural alterations of the LV during the remodeling evolution process25. The LVMI decreased in the CG as of the 12th week due to the increase of the rats' body weight. The LVMI kept stable in the SVASG. Insomuch as this parameter is not directly proportional to the body weight, the normalized values increase or decrease if there is weight loss or gain, respectively. Several parameters which indicate hypertrophy, such as PWDT, IVSDT and LVRWT, have altered as of the 3rd week. The LVMI changed after the 6th week. The LVRWT analysis indicated that the SVAS caused an early concentric hypertrophy of the LV, kept until the end of the experiment. The left ventricular remodeling using ECHO was ascertained by cardiac structural assessment after rats were sacrificed (
In addition to the left ventricle hypertrophy, results show that the SVASG's rats, in the event of being sacrificed, presented a hypertrophy of the right ventricle, assessed by means of ratio RV/BW. In spite of the heart failure diagnosis has been made by associating two clinical/morphological signs in this experiment, as described previously, the single ascertainment of increase in this ration does not mean the SVASG's rats suffered from heart failure. However, atrium weight increase and the increase of this weight with the body weight have shown that the rats presented left ventricular dysfunction when they were being sacrificed.
The LV structural data, determined by ECHO or post-sacrifice, are similar to data of a number of studies which detected ventricular hypertrophy in different stages of CR post-induction of SVAS4,6,8,11,12. Values observed in the LVSD different from those of the area's bibliography, which has not found alteration of this variable in the SVASG after the 6th week of SVAS induction4,19.
Development of left ventricular hypertrophy was an adaptative response to the intraventricular pressure elevation with the SVAS, as the increase of the wall thickness and the reduction of the cavity's size may normalize the parietal stress and, consequently, the ventricular function. The concentric hypertrophy is a result of the increase of the myocytes' diameter with little or no change in the cellular size26. Concomitantly, there are changes in the proportions of myocardial interstitial components, including accumulation of collagen in ventricular musculature27,28. Stimulus to CR happens due to mechanical and biochemical factors that act on receptors, ion channels and integrins present in sarcolemal membrane which, by activating biochemical citosolic signalizers, trigger increase of protein synthesis and alterations in gene expression2,12.
The analysis of LV systolic function showed improvement of "D endo and "D mid in the SVASG versus the CG, which underwent deterioration during remodeling process. Significant drop of "D endo in the SVASG took place as of the 12th week. In its turn, decrease of "D mid was significant in the 18th week (
Studies assessing the LV systolic function sequentially, over the same periods of this experiment, (3rd, 6th, 12th and 18th weeks) could not be found. Authors analyzing cardiac function in rats with SVAS after 6th, 12th and 18th weeks have found supranormal "D endo during the 6th week and smaller "D mid in all periods in relation to the CG. While the "D endo decreased, the "D mid remained stable between the 6th and the 18th weeks in the SVASG8. Other study focusing the 6th, 12th and 21st weeks has found drop in the percent of shortening during the 21st week9.
Improvement of systolic function in the SVASG versus the CG must be linked to the development of concentric hypertrophy, normalization of systolic tension and maintenance of physiological limits of oxygen consumption of myocardial fibers2,16,19,29. Progressive loss of systolic function may be connected with: 1) adverse geometrical remodeling of the cavity30,31; 2) alterations in the composition of the heart muscle, with increase of the extracellular matrix and decrease in the number of myocytes, due to necrosis or apoptosis16,31; 3) compromising of the capacity to contract32 or 4) the combination of these factors2,19,28.
Assessment of the diastolic performance showed the occurrence of early dysfunction in the SVASG compared to the CG. As of the 3rd week post-induction of the SVAS, there was increase of A-wave, reduction of E/A ratio and of E-wave deceleration time in the group with pressure overload (
Experiments observing the diastolic function in the same periods of this research were not found. Litwin et al8 found out increase of E-wave in 6th, 12th and 18th weeks and decrease of A-wave in the 18th week in the SVASG, compared to the CG. E/A ratio was higher in the SVASG than in the CG in 12th and 18th weeks. Authors conclude that the SVAS caused a restrictive diastolic dysfunction as of the 6th week. Ribeiro et al9 verified increase of the E/A ratio as of the 12th week in animals with SVAS. Comparative analysis between reference studies and this experiment shows that, although diastolic dysfunction was a consistent and early factor for both, the behavior of the E/A ratio was different. While the E/A ratio decreased in this research, other authors found increase of this variable. Perhaps, this difference in results may be attributable to technical difficulties while obtaining good images for analysis of the Doppler effect and to the high heart rate of these animals, which tend to mix E and A waves, rendering diastolic function measurement difficult33,34.
In spite of the differences in the E/A ratio compared to the reference studies, the LA diameter alone has shown increase as of the 6th week and, when normalized by body weight, has been found higher than the CG's LA diameter since the 3rd week; the LA/AO ratio indicated tendency to be higher in the SVASG as of the 3rd week (0.07<p>0.13). Thus, remodeling of the LA during the 3rd or 6th week is a result of the LV's diastolic dysfunction, as the systolic performance has shown improvement in the SVASG compared to the CG in these two moments. These data is in accordance with the authors' findings4,11 which ascertained increase in this variable.
The worsening of the diastolic function found in this study may be connected with alteration of elastic properties and disturbances in intracellular calcium handling. Experimental studies have associated the increase of the myocardial rigidity in the SVAS with the increase of collagen fiber deposition29,35. Alterations in proteins linked to intracellular calcium recovery, mainly the sarcoplasmic reticulum calcium pump, have also been related to the drop in diastolic performance in presence of SVAS29.
The study of the LV's diastolic function is rather relevant as the alterations in filling of this cavity may precede systolic dysfunction36. Currently, the most viable and feasible way to assess diastolic function is by analyzing transmitral flow speed during the initial stage of left ventricle's diastolic filling, represented by E-wave, and of the ventricular filling during atrial contraction, expressed by A-wave. Values related to the E/A ration, the E-wave deceleration time and to the isovolumetric relaxation time (LV-IVRT)25 may be found in a similar way. Upon observation of smaller E-wave and E/A ratio values, compared to the control group, there is suggestion of presence of diastolic dysfunction37. Another way to determine the severity of diastolic dysfunction is by assessing the left atrium by means of echocardiograph38. During ventricular diastole, the LA is directly exposed to intraventricular pressures through open mitral valve. Occasional rise in ventricular filling pressures may cause increase in volume and in atrial pressure38 and consequent atrial remodeling.
After data found is examined, this study concludes that: 1) the left ventricle of rats with the SVAS, during remodeling process, presents concentric hypertrophy, early diastolic dysfunction and improvement of systolic function, with posterior performance deterioration; 2) the most sensitive echocardiographic indexes for detecting systolic and diastolic dysfunction are, respectively, the E/A ratio and the percent of endocardial shortening.
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
There were no external funding sources for this study.
This article is part of the thesis of master submitted by Olga de Castro Mendes, from Departamento de Clínica Médica da Faculdade de Medicina de Botucatu.
FUNDAMENTO: La estenosis aórtica supravalvular (EAo) se utiliza para el estudio de la remodelación cardiaca (RC) por sobrecarga de presión. En este modelo, no están claramente establecidos el comportamiento del RC desde la fase inicial, ni los mejores parámetros para la identificación de la disfunción ventricular. OBJETIVO: 1) Caracterizar, precoz y evolutivamente, las modificaciones morfofuncionales durante el RC en ratones con EAo, y 2) identificar el índice más sensible para detección del momento de la aparición de la disfunción diastólica y sistólica del ventrículo izquierdo (VI). MÉTODOS: Ratones Wistar se dividieron en dos grupos - control (GC, n=13) y EAo (GEAo, n=24) - y estudiados en las 3ª, 6ª, 12ª y 18ª semanas post cirugía. Los corazones se analizaron por medio de ecocardiograma (ECO). RESULTADOS: Al final del experimento, las relaciones del VI, del ventrículo derecho y de los atrios con el peso corporal final fueron aumentadas en el GEAo. El ECO mostró que el atrio izquierdo sufrió una remodelación significativa a partir de la 6ª semana. En el GEAo, el porcentaje de acortamiento endocárdico presentó disminución significativa a partir de la 12ª semana y el porcentaje de acortamiento mesocárdico, en la 18ª semana. La relación onda E y onda A (E/A) fue superior en el GC en comparación al GEAo en todos los momentos analizados. CONCLUSIÓN: El ventrículo izquierdo de los ratones con EAo, durante el proceso de remodelación, presentó hipertrofia concéntrica, disfunción diastólica precoz y mejora de la función sistólica, con posterior deterioro del desempeño. Además de ello, se constató que los índices ecocardiográficos más sensibles para la detección de la disfunción diastólica y sistólica son, respectivamente, la relación E/A y el porcentaje de acortamiento endocárdico.
IDepartamento de Clínica Médica - Faculdade de Medicina FMB - UNESP, Botucatu, SP - Brasil
IIFaculdades Integradas de Bauru, Bauru, SP - Brasil
Correspondencia
La remodelación cardiaca (RC) es una alteración en la expresión génica en respuesta a una agresión, resultando en cambios moleculares, celulares e intersticiales miocárdicos, y que se expresa por variaciones en el tamaño, forma y función del corazón1. También es un mecanismo adaptativo a la sobrecarga hemodinámica, permitiendo al corazón mantener sus funciones en vigencia de aumento de carga2-4. Se considera factor de riesgo para el desarrollo de disfunción ventricular e insuficiencia cardíaca (IC)5.
Se han propuesto diversos modelos experimentales para el estudio del RC por sobrecarga presórica, como la estenosis aórtica supravalvular (EAo) en ratones6-8. Cuando la constricción aórtica se realiza en animales jóvenes, la sobrecarga presórica inicial es leve, acentuándose con el crecimiento. Las ventajas de la EAo son: El desarrollo gradual de RC asociado, a corto plazo, a la mejora de la función sistólica; ausencia de severas lesiones anatómicas miocárdicas; y bajo costo de mantenimiento9. Alrededor de la 20ª semana de EAo ocurre deterioro del desempeño sistólico e IC10-13. Este modelo se asemeja parcialmente a la EAo en el hombre11.
Experimentos en nuestro laboratorio, realizados en ratones con EAo, evaluaron aspectos morfofuncionales cardíacos, por medio de ecocardiograma (ECO), en diferentes períodos de RC, constatando función sistólica supranormal en la 6ª u 8ª semana4,9,12, disfunción diastólica a partir de la 12ª semana9 y deterioro del desempeño sistólico en la 21ª semana, siendo incluidos en esta última tanda animales con señales de insuficiencia cardíaca9. Algunos autores, utilizando evaluación hemodinámica, verificaron aumento en la presión diastólica final del ventrículo izquierdo (VI) después de la 6ª semana - en contraste, la evaluación de la función diastólica por ECO se mostró inalterada13. Litwin et al8 evaluando, por medio de ECO, ratones con EAo en las 6ª, 12ª y 18ª semanas, observaron disfunción diastólica a partir de la 6ª semana y deterioro en el desempeño sistólico en la 18ª semana.
El análisis de los trabajos citados muestra controversias de resultados y ausencia de una evaluación en un período más inicial post inducción de EAo. El objetivo del trabajo fue caracterizar, precoz y evolutivamente, las modificaciones morfofuncionales durante el RC en ratones con EAo, buscando identificar el índice más sensible para detección del momento de la aparición de la disfunción diastólica y sistólica del ventrículo izquierdo.
Los procedimientos experimentales fueron aprobados por el Comité de Ética en Investigación Animal de la Facultad de Medicina de Botucatu-UNESP, el 19/10/2005, con el nº 506/2005.
Se utilizaron 37 ratones Wistar, machos y jóvenes, provenientes del Bioterio del Departamento de Clínica Médica de la Facultad de Medicina de la UNESP - Botucatu/SP, los cuales se dividieron en dos grupos: control (GC, n=13) y estenosis aórtica supravalvular (GEAo, n=24). El GEAo fue sometido a la cirugía con implantación de un clip en la arteria aorta para la inducción de la EAo. El GC fue sometido a la misma cirugía, pero sin la colocación del clip. Se mantuvieron cinco animales por caja, a temperatura ambiente de 23°C, con ciclos de luminosidad de 12 horas, alimentados con ración estándar Purina® y agua
Los animales se estudiaron en las 3ª, 6ª, 12ª y 18ª semanas después de la cirugía. Estos períodos son adecuados para la observación de alteraciones morfofuncionales en ratones con EAo y anteceden la instalación de la IC, que ocurre en torno de la 20ª semana9,10,13.
Al final del experimento, se buscó identificar señales de IC, considerándose criterio de exclusión la presencia de taquipnea asociada a una de las siguientes señales: edema, ascitis, derrame pleuropericárdico, trombo en atrio izquierdo (AI) e hipertrofia del ventrículo derecho (VD)14.
Al final de la 18ª semana, los animales fueron anestesiados con pentobarbital sódico intraperitoneal (50 mg/kg) y decapitados, realizándose entonces el análisis morfológico cardíaco.
La EAo fue inducida de acuerdo con el método utilizado en nuestro laboratoio4,12. Los animales, pesando de 70 a 90 g, después de la anestesia con clorhidrato de ketamina (60 mg/kg) y clorhidrato de xylazina (10 mg/kg) intraperitoneal, fueron sometidos a toracotomía mediana. La aorta ascendente fue disecada y un clip de plata, con 0,6 mm de diámetro interno, colocado aproximadamente a 3 mm de su raíz. Los animales del GC fueron sometidos a la misma cirugía, pero sin la colocación del clip.
La función y la estructura del corazón fueron analizadas por ECO de acuerdo con la metodología utilizada en nuestro laboratorio4,9,10,14. Los animales fueron anestesiados con clorhidrato de ketamina (50 mg/kg) y clorhidrato de xylazina (1 mg/kg) por vía intraperitoneal. Fue utilizado un ecocardiógrafo (Philips®, modelo HDI 5000) modo-M, equipado con transductor electrónico de 12 MHz. Se evaluaron los siguientes parámetros morfológicos del VI: Diámetros diastólico (DDVI) y sistólico (DSVI), espesores diastólicos y sistólicos de la pared posterior (EDPP y ESPP) y del septo interventricular (EDSIV y ESSIV) y masa (MASA VI). El índice de masa del VI (IMVI) fue determinado normalizando la masa del VI por el peso corporal (PC). El espesor relativo de la pared del VI (ERelVI) se obtuvo por la fórmula (2xEDPP)/DDVI.
La función sistólica del VI fue determinada por el porcentaje de acortamiento endocárdico (ΔD endo) y mesocárdico (ΔD meso), velocidad de acortamiento de la pared posterior del VI (VAPP), débito cardíaco (DC) e índice cardíaco (InC). La ΔD meso fue calculada por la fórmula ({[(DDVI + ½ EDPP + ½ EDSIV) - (DSVI + ½ ESPP + ½ ESSIV)] / (DDVI + ½ EDPP + ½ EDSIV)}); la VEPP se determinó por la tangente máxima del movimiento sistólico de la pared posterior; el DC por la fórmula [(DDVI³ - DSVI³) x frecuencia cardíaca]; y el InC por la relación del DC con el PC.
La función diastólica se evaluó por las ondas E y A, relación entre ondas E y onda A (E/A), tiempos de desaceleración de la onda E (TDE) y de relajación isovolumétrica del VI (TRIV)15,16.
Las variables morfológicas para caracterizar los animales fueron: pesos corporales finales (PCF) del VI, del VD, de los atrios (ATs) y las relaciones VI/PCF, VD/PCF y ATs/PCF.
Los parámetros morfológicos fueron analizados por el test t de Student, cuando la variable presentaba distribución normal de probabilidad, y por el test de Mann-Whitney, cuando esta característica estaba ausente. Para comparaciones de los grupos en el proceso evolutivo, se utilizó el método de análisis de varianza (ANOVA) de medidas repetidas en dos grupos independientes, complementado por el procedimiento de comparación múltiple de Bonferroni. Para la variable onda A, el procedimiento estadístico consideró la técnica no paramétrica; para las otras variables, se consideró la técnica paramétrica17. En todas las pruebas, se fijó en el 5% (p<0,05) el nivel de significancia. Los gráficos presentan los resultados en promedio y error estándar. Los cálculos estadísticos se realizaron con el auxilio del paquete estadístico SigmaStat 3.5
Al final del experimento, de los 24 ratones del GEAo murieron 10 (41,6%) y 2 presentaron IC (14,28%), siendo excluidos del estudio. En el GC ocurrieron 2 muertes (15,4%). Así, los grupos estudiados estaban constituidos de 11 en el GC y 12 en el GEAo. La mortalidad observada está de acuerdo con otros autores que constataron tasas variando de 30 a 49%5,7,12,13.
El peso inicial de los ratos no diferió, siendo 82±5 g para el GC y 85±5 g para el GEAo. El análisis evolutivo del peso corporal mostró que el GC fue mayor que el GEAo sólo en la 12ª semana, con tendencia a la superioridad en la 18ª semana (p=0,07). Las características generales de los animales al final del experimento están expuestas en la
La
Las EDPP y EDSIV no se alteraron en el GC durante el período experimental; aumentaron en los momentos 12 y 18 con relación a los momentos 3 y 6 en los animales del GEAo. Estos parámetros fueron superiores en el GEAo con relación al GC en todos los momentos. La ErelVI no se alteró en el GC; la 18ª semana diferió de la 6ª semana en el GEAo. Esta variable fue mayor en el GEAo que en el GC en todas las semanas. No hubo variación del AI en el GC, aunque hubiera una tendencia a ser mayor en las 12ª (p=0,075) y 18ª (p=0,063) semanas con relación a la 3ª semana; en el GEAo, el AI fue mayor a partir de la semana 6, no sufriendo posterior variación. El AI presentó valores más elevados en el GEAo que en el GC a partir de la 6ª semana. La relación AI/PC fue inferior en las 6ª, 12ª y 18ª semanas - menores que la semana 6 en ambos grupos cuando se las compara a la 3ª y a las 12ª y 18ª semanas. Esta relación fue mayor en el GEAo que en el GC en todos los períodos. El AO en el GC en las 6ª y 12ª semanas fue diferente de la 3ª semana. La 18ª semana diferió de todas las anteriores. En el GEAo, las 6ª, 12ª y 18ª semanas fueron superiores a la 3ª semana. Esta variable fue menor en el GEAo con relación al GC en la 18ª semana. No hubo variación en la relación AI/AO entre los diferentes momentos en ambos grupos. Aunque el grupo GEAo haya presentado aumento del AI/AO con relación al GC, sólo en la 18ª semana hubo una tendencia de los valores del GEAo a ser mayhores que el GC (0,07>p<0,13). Los datos absolutos y relativos del AI muestran que esta cámara sufrió una remodelación significativa a partir de la 6ª semana.
En las
La VEPP, cuando se evalúa intragrupo, se mostró significativamente mayor en la 18ª semana con relación a las 3ª y 6ª semanas en el GC, y no alterada en el GEAo. Hubo reducción del VEPP en el GEAo con relación al GC en la 18ª semana. El DC aumento en las 12ª y 18ª semanas con relación a la 3ª en el GC, con tendencia a ser superior en la 6ª semana con relación a la 3ª (p=0,083). En el GEAo, las 6ª, 12ª y 18ª semanas fueron superiores a la 3ª. Hubo diferencia en el DC entre grupos sólo en la 18ª semana, siendo menor en el GEAo. El InC disminuyó en la 12ª y 18ª semanas en el GC con relación a las semanas anteriores. En el GEAo, la 18ª semana fue menor que las 3ª y 6ª semanas. Hubo una tendencia de la 12ª semana a ser menor que la 6ª semana (p=0,069). No hubo diferencia entre los grupos (
En el GC y GEAo (
En este estudio se evaluaron la morfología y la función cardíaca durante el proceso de remodelación en ratones sometidos a EAo. La remodelación que ocurre frente a esa agresión puede acarrear disfunción ventricular. El principal criterio para el diagnóstico de esa alteración funcional, en estudios experimentales, ha sido el nivel de la presión final diastólica del VI, evaluado por método hemodinámico18. No obstante, su determinación requiere un proceso invasivo, hecho que perjudica estudios longitudinales. Además de ello, la cateterización del VI puede causar daños a la válvula aórtica o afectar el desempeño cardíaco19.
El ECO representa una alternativa para el estudio de la función ventricular y puede ofrecer importantes informaciones sobre desempeño cardíaco en roedores19. Éste permite evaluar la morfología y la función cardíaca8,19-21, la evolución de la disfunción ventricular causada por diferentes tipos de agresión22 y los efectos de diferentes intervenciones13,23. Es un método versátil, seguro, indoloro, no invasivo e importante para análisis seriales
Los resultados ecocardiográficos en este estudio muestran importantes alteraciones estructurales del VI durante el proceso de la evolución de la remodelación25. El IMVI disminuyó en el GC a partir de la 12ª semana en razón del aumento del peso corporal de los ratones; en el GEAo el IMVI se mantuvo estable. Como este parámetro no es directamente proporcional al peso corporal, en situación de pérdida o ganancia de peso corporal los valores normalizados estarán aumentados o disminuidos, respectivamente. Varios parámetros indicadores de hipertrofia, como EDPP, EDSIV y ERelVI, se presentaron alterados a partir de la 3ª semana y el IMVI después de la 6ª semana. El análisis de la ERelVI indicó que la EAo resultó, precozmente, en hipertrofia concéntrica del VI, mantenida hasta el final del experimento. La remodelación ventricular izquierda por el ECO fue confirmado por evaluación estructural cardíaca después del sacrificio de los ratones (
Además de la hipertrofia ventricular izquierda, los resultados muestran que los ratones del GEAo, al momento del sacrificio, presentaban una hipertrofia del ventrículo derecho evaluada por la relación VD/PC. A pesar de que el diagnóstico de insuficiencia cardíaca, en este experimento, se realizó por la asociación de las señales clínicas morfológicas, descritas anteriormente, el hallazgo aislado del aumento de esta relación no significa que los ratones del GEAo estarían con insuficiencia cardíaca. Sin embargo, los aumentos del peso atrial y de su relación con el peso corporal muestran que los ratones, al momento del sacrificio, presentaban disfunción ventricular izquierda.
Los datos estructurales del VI, determinados por ECO o post sacrificio, están de acuerdo con un sinnúmero de trabajos que detectaron hipertrofia ventricular en diferentes fases del RC después de la inducción de EAo4,6,8,11,12. Valores observados en el DSVI están en desacuerdo con la bibliografía, que no encontró alteración de esta variable en el GEAo después de la 6ª semana de inducción de EAo4,19.
El desarrollo de la hipertrofia ventricular izquierda fue una respuesta adaptativa a la elevación de la presión intraventricular a la EAo, ya que el aumento del espesor de la pared y disminución de la cavidad pueden normalizar el estrés parietal y, por consiguiente, la función ventricular. La hipertrofia concéntrica se deriva del aumento del diámetro de los miocitos con poca o ninguna modificación en la longitud celular26. Concomitantemente, se observan modificaciones en las proporciones de los componentes intersticiales del miocardio, incluyendo acumulación de colágeno en la musculatura ventricular27,28. El estímulo para el RC ocurre por factores mecánicos y bioquímicos que actúan en los receptores, canales iónicos y en las integrinas presentes en la membrana sarcolemal que, activando señalizadores bioquímicos citosólicos, desencadenan aumento de la síntesis de proteínas y alteraciones en la expresión génica2,12.
El análisis de la función sistólica del VI mostró mejora de los ΔD endo y ΔD meso en el GEAo con relación al GC, que se deterioraron durante el proceso de remodelación. La disminución significativa del ΔD endo en el GEAo ocurrió a partir de la 12ª semana; la disminución del ΔD meso fue significante en la 18ª (
No se encontraron trabajos que evaluaran la función sistólica del VI secuencialmente en los mismos períodos analizados en este experimento (3ª, 6ª, 12ª y 18ª semanas). Autores que evaluaron la función cardíaca de ratones con EAo después de la 6ª, 12ª y 18ª semanas encontraron ΔD endo supranormal en la 6ª semana y ΔD meso disminuido en todos los períodos con relación al GC. Mientras que la ΔD endo decreció, la ΔD meso permaneció estable entre la 6ª y la 18ª semanas en el GEAo8. Otro estudio observando la 6ª, 12ª y 21ª semanas encontró una caída en el porcentaje de acortamiento en la 21ª semana9.
La mejora de la función sistólica en el GEAo con relación al GC debe estar relacionada al desarrollo de la hipertrofia concéntrica, normalización de la tensión sistólica y mantenimiento de los límites fisiológicos del consumo de oxígeno de las fibras miocárdicas2,16,19, 29. La pérdida progresiva de la función sistólica puede estar relacionada: 1) a la remodelación geométrica adverso de la cavidad30,31; 2) a alteraciones de la composición del miocardio, como aumento de la matriz extracelular y disminución del número de miocitos, por necrosis o apoptosis16,31; 3) al compromiso de la contractilidad32 o 4) a la combinación de estos factores2,19,28.
La evaluación del desempeño diastólico mostró la ocurrencia de disfunción precoz en el GEAo con relación al GC. A partir de la 3ª semana después de la inducción de la EAo, en el grupo con sobrecarga presórica ocurrió un aumento de la onda A, reducción de la relación E/A y del tiempo de desaceleración de la onda E (
No se encontraron experimentos que observaran la función diastólica en los períodos evaluados en esta investigación. Litwin et al8 encontraron en el GEAo aumento de la onda E en las 6ª, 12ª y 18ª semanas y disminución de la onda A en la 18ª semana, al compararlo con el GC. La relación E/A fue mayor en el GEAo que en el GC en las 12ª y 18ª semanas. Los autores concluyen que la EAo promovió una disfunción diastólica del tipo restrictriva a partir de la 6ª semana. Ribeiro et al9 verificaron aumento de la relación E/A a partir de la 12ª semana en animales con EAo. El análisis comparativo entre los trabajos de la bibliografía y este experimento muestra que, aunque en ambos la disfunción diastólica fuera un hecho consistente y precoz, el comportamiento de la relación E/A fue diferente. Mientras en esta investigación la relación E/A disminuyó, los otros autores encontraron aumento de esta variable. Esta discrepancia de resultados tal vez se deba a dificultades técnicas en la obtención de buenas imágenes para análisis de efecto Doppler y a la alta frecuencia cardíaca de estos animales, que funde las ondas E y A dificultando la mensuración de la función diastólica33,34.
A pesar de la diferencia de los valores de la relación E/A con la bibliografía, el diámetro del AI, aisladamente, se mostró aumentado a partir de la 6ª semana, y al normalizarlo por el peso corporal, se presentó superior al GC desde la 3ª semana; la relación AI/AO indicó tendencia a ser mayor en el GEAo a partir de la 3ª semana (0,07<p>0,13). Por lo tanto, la remodelación del AI en la 3ª o 6ª semana refleja disfunción diastólica del VI, desde que el desempeño sistólico se mostró mejorado en el GEAo con relación al GC en estos dos momentos. Estos datos están de acuerdo con otros autores4,11 que constataron aumento de esta variable.
El deterioro de la función diastólica observada en este estudio puede estar relacionado con las alteraciones de las propiedades elásticas y a disturbios en el manejo del calcio intracelular. Estudios experimentales asociaron el aumento de la rigidez miocárdica en la EAo a la elevación de la deposición de las fibras colágenas29,35. Las alteraciones de las proteínas relativas a la recaptura del calcio intracelular, principalmente la bomba de calcio del retículo sarcoplasmático, también se han relacionado con la caída del desempeño diastólico en la EAo29.
El estudio de la función diastólica del VI es de gran importancia, teniendo en vista que las alteraciones en el llenado de esta cavidad pueden anteceder a la disfunción sistólica36. Actualmente, la forma más viable y factible de evaluación de la función diastólica es el análisis de las velocidades del flujo transmitral, durante la fase inicial del llenado diastólico del ventrículo izquierdo, representado por la onda E, y del llenado ventricular durante la contracción atrial, expresada por la onda A. De la misma forma, se pueden obtener valores referentes a la relación E/A, al tiempo de desaceleración de la onda E y al tiempo de relajación isovolumétrica (TRIV)25. La observación de valores menores de onda E y de la relación E/A, cuando se comparan con el grupo contro, sugiere la presencia de disfunción diastólica37. Otra forma de determinación de la severidad de la disfunción diastólica es la evaluación del atrio izquierdo por ecocardiografía38. Durante la diástole ventricular, el AI está expuesto directamente a presiones intraventriculares por medio de la válvula mitral abierta. Las eventuales elevaciones de presiones de llenado ventricular conllevan un aumento del volumen y de la presión atrial38 y consiguiente remodelación atrial.
Se concluye, después del examen de los datos de este trabajo, que: 1) el ventrículo izquierdo de los ratones con EAo, durante el proceso de remodelación, presenta hipertrofia concéntrica, disfunción diastólica precoz y mejora de la función sistólica, con posterior deterioro del desempeño; 2) los índices ecocardiográficos más sensibles para la detección de la disfunción diastólica y sistólica son, respectivamente, la relación E/A y el porcentaje de acortamiento endocárdico.
Declaro no haber conflicto de intereses pertinentes.
El presente estudio no tuvo fuentes de financiación externas.
Este artículo forma parte de la tesis de Maestría de Olga de Castro Mendes del Departamento de Clínica Médica de la Facultad de Medicina de Botucatu.