FUNDAMENTO: A relevância do padrão de remodelamento no modelo de ratos infartados não é conhecida. OBJETIVO: Analisar a presença de diferentes padrões de remodelamento nesse modelo e suas implicações funcionais. MÉTODOS: Ratos infartados (n=46) foram divididos de acordo com o padrão de geometria, analisado pelo ecocardiograma: normal (índice de massa normal e espessura relativa normal), remodelamento concêntrico (índice de massa normal e espessura relativa aumentada), hipertrofia concêntrica (índice de massa aumentado e espessura relativa aumentada) e hipertrofia excêntrica (índice de massa aumentado e espessura relativa normal). Os dados estão em mediana e intervalo interquartil. RESULTADOS: Ratos infartados apresentaram apenas dois dos quatro padrões de geometria: padrão normal (15%) e hipertrofia excêntrica - HE (85%). Os grupos de padrão normal e HE não apresentaram diferenças nos valores de fração de variação de área (Normal = 32,1 - 28,8 a 50,7; HE = 31,3 - 26,5 a 36,7; p=0,343). Dos animais infartados, 34 (74%) apresentaram disfunção sistólica, detectada pela fração de variação de área. Considerando os dois padrões de geometria, 77% dos animais com hipertrofia excêntrica e 57% com geometria normal apresentaram disfunção sistólica (p=0,355). A espessura relativa da parede, os padrões de geometria e o índice de massa não foram fator de predição de disfunção ventricular (p>0,05). Por outro lado, o tamanho do infarto foi fator de predição de disfunção ventricular na análise univariada (p<0,001) e na análise multivariada (p=0,004). CONCLUSÃO: Ratos submetidos à oclusão coronariana apresentam dois diferentes padrões de remodelamento, os quais não se constituem em fator de predição de disfunção ventricular.
Relevância do padrão de remodelamento ventricular no modelo de infarto do miocárdio em ratos
Faculdade de Medicina de Botucatu, Botucatu, SP - Brasil
Após agressão ao coração, podem ocorrer alterações moleculares, celulares e intersticiais cardíacas, que vão se manifestar clinicamente por alterações na arquitetura, no tamanho, na massa, na geometria e na função do coração. Esse fenômeno recebe o nome de remodelamento ventricular1-3. Aceita-se que o processo de remodelamento desempenha papel fundamental na fisiopatologia da disfunção ventricular, já que as alterações genéticas, estruturais e bioquímicas desse processo vão resultar em progressiva deterioração da capacidade funcional do coração4-6.
Nos últimos anos, procurou-se identificar variáveis associadas ao processo de remodelamento que pudessem estratificar o risco de eventos cardiovasculares. Entre esses índices, destaca-se o padrão de geometria ventricular.
Em pacientes com hipertensão arterial sistêmica, observou-se que a sobrecarga de pressão pode resultar em diferentes padrões de geometria. Utilizando como variáveis ecocardiográficas o índice de massa e a espessura relativa da parede do ventrículo esquerdo, os pacientes foram divididos em quatro diferentes padrões de geometria: normal (índice de massa normal e espessura relativa normal); remodelamento concêntrico (índice de massa normal e espessura relativa aumentada); hipertrofia concêntrica (índice de massa aumentado e espessura relativa aumentada); e hipertrofia excêntrica (índice de massa aumentado e espessura relativa normal). Nesse modelo, o padrão de remodelamento foi preditor de eventos cardiovasculares7.
Devemos considerar, no entanto, que a importância do padrão de remodelamento cardíaco no modelo do infarto agudo do miocárdio não é conhecido. Assim, o objetivo desse estudo foi analisar a presença de diferentes padrões de remodelamento em corações infartados de ratos e suas implicações funcionais.
O protocolo experimental do presente trabalho foi aprovado pela Comissão de Ética em Experimentação Animal (CEEA) de nossa instituição, estando em conformidade com os Princípios Éticos na Experimentação Animal, adotados pelo Colégio Brasileiro de Experimentação Animal.
Foram utilizados ratos Wistar machos, pesando entre 200 e 250 gramas. Os ratos foram anestesiados com cetamina (50 mg/kg) e submetidos à toracotomia lateral esquerda. Após exteriorização do coração, o átrio esquerdo foi afastado, e a artéria coronária esquerda foi ligada com fio mono-nylon 5-0 entre a saída da artéria pulmonar e o átrio esquerdo. A seguir, o coração retornou ao tórax, os pulmões foram inflados com pressão positiva, e o tórax foi fechado por suturas com algodão 108,9. Em 18 animais, não foi realizada oclusão coronariana.
Os animais foram mantidos em gaiolas para recuperação, alimentados com ração comercial padrão e livre acesso à água, com controle de luz (ciclos de 12 horas), temperatura de aproximadamente 25o C e umidade controlada.
Após período de observação de três meses, os animais sobreviventes foram anestesiados com cloridrato de cetamina (50 mg/kg) e xilazina (1 mg/kg), por via intramuscular, para o estudo ecocardiográfico. Após tricotomia da região anterior do tórax, os animais foram posicionados em decúbito dorsal em canaleta especialmente projetada e que permite leve rotação lateral esquerda para realização do exame, utilizando-se equipamento da Philips (modelo HDI 5000), dotado de transdutor eletrônico multifrequencial até 12 MHz. A avaliação dos fluxos transvalvar mitral e aórtico foi realizada com o mesmo transdutor, operando em 5,0 MHz. As medidas das estruturas cardíacas foram efetuadas nas imagens monodimensionais, obtidas com o feixe de ultrassom orientado pela imagem bidimensional, na posição paraesternal eixo menor. A imagem da cavidade ventricular esquerda foi obtida posicionando o cursor do modo-M entre os músculos papilares, logo abaixo do plano da valva mitral. As imagens da aorta e do átrio esquerdo foram obtidas na posição paraesternal eixo menor, com o cursor do modo-M posicionado ao nível da valva aórtica. O registro da imagem monodimensional (velocidade: 100 mm/s) foi realizado por meio da impressora modelo UP-890MD da Sony Co. Todas as medidas foram efetuadas de acordo com as recomendações da
As comparações entre os grupos foram realizadas com o teste
Após o período de observação de três meses, 46 animais infartados e 18 animais do grupo controle sobreviveram.
Os resultados da análise ecocardiográfica, comparando-se os animais controle e infartados, estão na
Considerando os ratos submetidos à oclusão coronariana, foram observados apenas dois padrões de geometria, nas seguintes porcentagens: normal - 15% e hipertrofia excêntrica - 85%.
Os resultados da análise ecocardiográfica, de acordo com o padrão de remodelamento dos animais infartados, estão na
Considerando a função ventricular dos animais infartados, 34 animais (74%) apresentaram disfunção sistólica, detectada pela fração de variação de área. Considerando os dois padrões de geometria, 77% dos animais com hipertrofia excêntrica e 57% dos animais com geometria normal apresentaram disfunção sistólica (p=0,355).
Em relação aos fatores de predição de disfunção ventricular, analisou-se a influência do tamanho do infarto, do índice de massa, da espessura relativa da parede e do padrão de geometria. Na análise de regressão uni e multivariada, a espessura relativa da parede, os padrões de geometria e o índice de massa não foram fatores de predição de disfunção ventricular (p>0,05). Por outro lado, o tamanho do infarto foi fator de predição de disfunção ventricular na análise univariada (p<0,001) e na análise multivariada após ajuste para os outros fatores (p=0,004).
Algumas evidências sugerem que a geometria pode ter implicações fisiopatológicas em algumas situações, como, por exemplo, na hipertensão arterial sistêmica. Considerando a falta de informações sobre a relevância do padrão de remodelamento no modelo de ratos com infarto agudo do miocárdio, o objetivo desse estudo foi analisar a presença de diferentes padrões de remodelamento e sua relação com a função ventricular nesse modelo.
Em relação à variabilidade dos padrões de geometria no caso da hipertensão arterial, apesar de os mecanismos não serem completamente esclarecidos, os quatro diferentes padrões de geometria são explicados por meio dos diferentes mecanismos fisiopatológicos para a hipertensão, com diferentes padrões hemodinâmicos. Desse modo, a geometria iria depender do grau de vasoconstrição, da intensidade da ativação de fatores neuro-humorais e da presença de sobrecarga de volume12.
No modelo do infarto do miocárdio, no entanto, os dados sobre a variabilidade dos padrões de geometria são escassos. Verma e cols.13, em análise do
A primeira informação relevante do nosso trabalho foi que os animais submetidos à oclusão coronariana, diferentemente do modelo da hipertensão arterial, apresentaram apenas dois dos quatro padrões de geometria descritos: normal e hipertrofia excêntrica. O fato de nossa análise não encontrar os padrões de hipertrofia e remodelamento concêntrico reforça a relevância da sobrecarga de pressão para o aparecimento desses padrões geométricos. Adicionalmente, devemos considerar que nossos animais são da mesma linhagem, sexo e idade e estão expostos às mesmas condições ambientais. Assim, a presença de dois padrões de geometria em nosso trabalho sugere que, no modelo de infarto experimental, animais com as mesmas características podem apresentar adaptações morfológicas diferentes mesmo perante uma mesma agressão.
Em relação à relevância dos padrões de remodelamento ventricular, no estudo ARIC, o tipo de hipertrofia foi associado com o tipo de disfunção ventricular. Nesse sentido, a hipertrofia excêntrica foi associada com a disfunção sistólica, enquanto a hipertrofia concêntrica foi associada com a disfunção diastólica. Por outro lado, a remodelamento concêntrica não esteve associada com a disfunção ventricular15. No estudo MESA, entretanto, pacientes com remodelamento concêntrico apresentaram disfunção sistólica, avaliada por meio de ressonância magnética16. Assim, a associação entre a geometria e a disfunção ventricular ainda é alvo de controvérsia. Em nosso estudo, os animais com padrões de geometria normal e hipertrofia excêntrica não apresentaram diferenças nas variáveis funcionais.
Outro aspecto importante é que diferentes autores mostraram que o padrão de remodelamento pode ter implicações prognósticas. Assim, em pacientes com hipertensão, o padrão de hipertrofia concêntrica foi associado com o risco aumentado de eventos cardiovasculares em relação a demais padrões de geometria17. Outros estudos sugerem que o remodelamento concêntrico está associado ao aumento de risco de eventos cardiovasculares18-22. Porém, a geometria não esteve associada com pior prognóstico em outras análises23-25, indicando que a relevância do padrão de remodelamento em pacientes hipertensos permanece controversa. Em pacientes com infarto agudo do miocárdio, o padrão de geometria, o índice de massa e a espessura relativa da parede foram fatores preditores independentes de óbito13. Interessante notar que a relevância da geometria ventricular também tem sido estudada em diferentes modelos experimentais26,27.
No presente estudo, deve-se considerar que somente os animais sobrevivente após três meses de IAM foram analisados, nos quais não foi observada a associação entre padrão de geometria e disfunção sistólica do ventrículo esquerdo. Cabe a argumentação de que essa conclusão poderia ter sofrido a influencia do viés de seleção. No entanto, todas as mortes ocorreram até 48 horas após o IAM, prevenindo o desenvolvimento de remodelamento ou hipertrofia concêntrica. Assim, permanece válida a afirmativa de que, no modelo de ratos submetidos à oclusão coronariana, o padrão de remodelamento não apresenta relevância em relação à função cardíaca.
Em conclusão, ratos submetidos à oclusão coronariana apresentam dois diferentes padrões de remodelamento, os quais não se constituem fator de predição de disfunção ventricular.
Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.
O presente estudo foi parcialmente financiado pelo CNPq.
Este artigo é parte de tese de Doutorado de Lidiane P. Ardisson pela Faculdade de Medicina de Botucatu.
Correspondência: Leonardo A. M. Zornoff Departamento de Clínica Médica - Rubião Jr 18618-000 - Botucatu, SP - Brasil E-mail:
Artigo recebido em 09/12/09; revisado recebido em 31/05/10; aceito em 17/06/10.
Faculdade de Medicina de Botucatu, Botucatu, SP - Brasil
Correspondencia
Después de la agresión al corazón, pueden producirse cambios moleculares, celulares e intersticiales cardíacos, que se manifestarán clínicamente por alteraciones en la arquitectura, el tamaño, la masa, la geometría y en la función del corazón. Este fenómeno se denomina remodelado ventricular1-3. Se acepta que el proceso de remodelado juegue un rol fundamental en la fisiopatología de la disfunción ventricular, ya que las alteraciones genéticas, estructurales y bioquímicas de este proceso resultarán en progresivo deterioro de la capacidad funcional del corazón4-6.
En los últimos años, buscó identificar las variables asociadas al proceso de remodelado que pudieran estratificar el riesgo de eventos cardiovasculares. Entre estos índices, se destaca el patrón geométrico ventricular.
En los pacientes con hipertensión arterial sistémica, encontramos que la sobrecarga de presión puede dar lugar a diferentes patrones geométricos. Utilizando como variables ecocardiográficas el índice de masa y el espesor relativo de la pared del ventrículo izquierdo, los pacientes se dividieron en cuatro diferentes patrones geométricos: normal (índice de masa normal y espesor relativo normal); remodelado concéntrico (índice de masa normal y espesor relativo aumentado), hipertrofia concéntrica (índice de masa aumentado y espesor relativo aumentado) y hipertrofia excéntrica (índice de masa aumentado y espesor relativo normal). En este modelo, el patrón de la remodelación fue predictor de eventos cardiovasculares7.
Debemos considerar, sin embargo, que no se conoce la importancia del patrón de remodelación cardíaca en el modelo del infarto agudo de miocardio. Así, el objetivo de este estudio fue analizar la presencia de diferentes patrones de remodelado en los corazones infartados de ratones y sus implicaciones funcionales.
El protocolo experimental de este estudio fue aprobado por la Comisión de Ética en Experimentación Animal (CEEA) de nuestra institución, y de conformidad con los Principios Éticos en Experimentación Animal, adoptados por el Colegio Brasileño de Experimentación Animal.
Se utilizaron ratones Wistar machos con peso entre 200 y 250 gramos. Los ratones fueron anestesiados con ketamina (50 mg/kg) y fueron sometidos a toracotomía lateral izquierda. Después de la exteriorización del corazón, se separó la aurícula izquierda, y hubo la ligadura de la arteria coronaria izquierda con hilo mono-nylon 5-0 de salida entre la arteria pulmonar y el atrio izquierdo. Acto seguido, el corazón retornó al tórax, los pulmones se inflaron con presión positiva, y el tórax se cerró con suturas de algodón con 108,9. En 18 animales, no se llevó a cabo oclusión coronaria.
Los animales se mantuvieron en jaulas para su recuperación, alimentados con ración estándar y libre acceso a agua, con control de luz (ciclos de 12 horas), temperatura de aproximadamente 25º C y humedad controlada.
Después de un período de observación de tres meses, los animales supervivientes fueron anestesiados con clorhidrato de ketamina (50 mg/kg) y xilazina (1 mg/kg) por vía intramuscular para estudios ecocardiográficos. Tras tricotomía de la región anterior del tórax, los animales fueron colocados en decúbito dorsal en cuneta especialmente diseñada que le permite una ligera rotación hacia el lado izquierdo para la realización de la prueba, utilizando un equipo Philips (modelo HDI 5000) equipado con transductor electrónico multifrecuencial hasta 12 MHz. La evaluación de los flujos transvalvular mitral y aórtico se realizó con el mismo transductor, que operan en 5,0 MHz. Las medidas de las estructuras cardiacas se realizaron en las imágenes monodimensionales, obtenidas con el haz de ultrasonido guiado por la imagen bidimensional, en la posición paraesternal eje menor. La imagen de la cavidad ventricular izquierda se obtuvo colocando el cursor del modo-M entre los músculos papilares, justo por debajo del plano de la válvula mitral. Las imágenes de la aorta y la aurícula izquierda se obtuvieron en la posición paraesternal eje menor, con el cursor en modo-M colocado al nivel de la válvula aórtica. El registro de la imagen monodimensional (velocidad: 100 mm/s) fue realizado por medio de la impresora modelo UP-890MD de la Sony Co. Todas las mediciones se efectuaron de conformidad con las recomendaciones de la
Las comparaciones entre los grupos se realizaron mediante la prueba t de Student cuando los datos mostraron una distribución normal. Cuando los datos mostraron una distribución anormal, las comparaciones entre los grupos se efectuaron mediante la prueba U Mann-Whitney. Los datos se expresaron en media ± desviación estándar o mediana, con percentil 25 y 75. Las variables dicotómicas fueron analizadas por la prueba del χ2. Los valores predictores fueron evaluados por análisis de regresión lineal simple. El nivel de significancia del 5%. Los análisis estadísticos se realizaron con el programa SigmaStat para Windows v3.5 (SPSS Inc, Chicago, IL).
Después del período de observación de tres meses, 46 animales infartados y 18 animales del grupo control sobrevivieron.
Los resultados del análisis ecocardiográfico, comparando los animales control y infartados, están en la
Considerando que ratones sometidos a la oclusión coronaria, se observaron solamente dos patrones geométricos, en los siguientes porcentajes: Normal - 15% e hipertrofia excéntrica - 85%.
Los resultados del análisis ecocardiográfico, de acuerdo con el patrón del remodelado de los animales infartados, están en la
Teniendo en cuenta la función ventricular de los animales infartados, 34 animales (74%) presentaban disfunción sistólica, detectada por la fracción de variación de área. Teniendo en cuenta los dos estándares de geometría, el 77% de los animales con hipertrofia excéntrica y el 57% de los animales con geometría normal presentaron disfunción sistólica (p=0,355).
En cuanto a los predictores de disfunción ventricular, se analizó la influencia del tamaño del infarto, índice de masa, espesor relativo de la pared y del patrón geométrico. En el análisis de regresión uni y multivariado, el espesor relativo de la pared, los patrones geométricos y el índice de masa no fueron factores de predicción de disfunción ventricular (p > 0,05). Por otra parte, el tamaño del infarto fue factor de predicción de disfunción ventricular en el análisis univariado (p < 0,001) y en el análisis multivariado tras ajuste para los otros factores (p=0,004).
Alguna evidencia sugiere que la geometría puede tener implicaciones fisiopatológicas en algunas situaciones como, por ejemplo, en la hipertensión arterial sistémica. Teniendo en cuenta la falta de información sobre la pertinencia del modelo estándar de la remodelación en ratones con infarto agudo de miocardio, el objetivo de este estudio fue analizar la presencia de diferentes patrones de remodelado y su relación con la función ventricular en este modelo.
En cuanto a la variabilidad de los patrones geométricos en el caso de la hipertensión atrial, aunque los mecanismos no se conocen, las cuatro figuras geométricas diferentes se explican por los diferentes mecanismos fisiopatológicos para la hipertensión, con diferentes patrones hemodinámicos. Por lo tanto, la geometría dependería del grado de vasoconstricción, la intensidad de la activación de factores neurohumorales y la presencia de la sobrecarga de volumen12.
En el modelo de infarto de miocardio, sin embargo, los datos sobre la variabilidad de los patrones geométricos son escasos. Verma et al 13 en un análisis de VALIANT Echocardiographic Study13 observaron los cuatro patrones geométricos en los pacientes con disfunción ventricular tras el infarto: hipertrofía concéntrica (12,6%), hipertrofia excéntrica (18,6%), remodelado concéntrico (18,2%) y normal (50,6%). En este estudio, sin embargo, los diferentes patrones geométricos son asignados a diferentes condiciones de comorbilidad que presentan los pacientes como, por ejemplo, la hipertensión arterial14 .
La primera información relevante de nuestro estudio fue que los animales se sometidos a oclusión coronaria, a diferencia del modelo de la hipertensión arterial, presentaron sólo dos de los cuatro patrones geométricos descriptos: normal e hipertrofia excéntrica. El hecho de que nuestro análisis no haya encontrado los patrones de hipertrofia y remodelado concéntrico refuerza la sobrecarga de presión para la aparición de estos patrones geométricos. Además, creemos que nuestros animales son del mismo linaje, sexo y edad y están expuestos a las mismas condiciones ambientales. Así, la presencia de dos patrones geométricos en nuestro estudio sugiere que en el modelo experimental de infarto, los animales con las mismas características pueden tener diferentes adaptaciones morfológicas, incluso con la misma agresión.
En cuanto a la relevancia de los patrones del remodelado ventricular, en el estudio ARIC, el tipo de hipertrofia se asoció con el tipo de disfunción ventricular. En este sentido, la hipertrofia excéntrica se asoció con disfunción sistólica, mientras que la hipertrofia concéntrica se asocia con disfunción diastólica. Por otro lado, el remodelado concéntrico no estuvo asociado con la disfunción ventricular15. En el estudio MESA, sin embargo, pacientes con remodelado concéntrico presentaron disfunción sistólica, evaluada por medio de resonancia magnética. Así, la asociación entre la geometría y la disfunción ventricular es todavía tema de controversia. En nuestro estudio, los animales con los patrones geométricos normales e hipertrofia excéntrica no presentaron en las variables funcionales.
Otro aspecto importante es que diferentes autores han demostrado que el patrón de la remodelación puede tener implicaciones pronósticas. Así, en pacientes con hipertensión, el patrón de hipertrofia concéntrica se asoció con un mayor riesgo de eventos cardiovasculares en relación con otros patrones geometría17. Otros estudios sugieren que el remodelado concéntrico está asociado al aumento de riesgo de eventos cardiovasculares18-22. No obstante, la geometría no estuvo asociada con peor pronóstico en otros análisis23-25, indicando que la relevancia del estándar de remodelación en pacientes hipertensos permanece controvertida. En los pacientes con infarto agudo de miocardio, el patrón de geometría, el índice de masa y el grosor relativo de la pared fueron factores predictores independientes de defunción13. Interesante notar que la pertinencia de la geometría ventricular también ha estado siendo estudiada en diferentes modelos experimentales26,27.
En este estudio, se debe considerar que sólo los animales supervivientes al cabo de tres meses de IAM se analizaron, en los que no hubo asociación entre el patrón de geometría y disfunción sistólica ventricular izquierda. Cabe plantear la argumentación de que esta conclusión podría haber sido influenciada por el sesgo de selección. Sin embargo, todas las muertes ocurrieron dentro de las 48 horas después del IAM, lo que previno el desarrollo de la remodelación o hipertrofia concéntrica. Por lo tanto, la afirmación sigue siendo válida que en el modelo de ratones sometidos a oclusión coronaria, o el patrón de remodelado no tiene relevancia en relación con la función cardíaca.
En conclusión, ratones sometidos a la oclusión coronaria presentaron dos patrones diferentes de remodelado, los que no se constituyen en factor predictivo de disfunción ventricular.
No hay conflicto de intereses pertinentes.
Este estudio fue parcialmente financiado por el CNPq.
Este artículo forma parte de la tesis doctoral de Lidiane P. Ardisson, por la Facultad de Medicina de Botucatu.
BACKGROND: The relevance of the remodeling pattern in the model of infarcted rats is not known. OBJECTIVE: To analyze the presence of different patterns of remodeling in this model and its functional implications. METHODS: Infarcted rats (n=47) have been divided according to the geometry pattern, analyzed by echocardiogram: normal (normal mass index and normal relative thickness), concentric remodeling (normal mass index and increased relative thickness), concentric hypertrophy (increased mass index and increased relative thickness) and eccentric hypertrophy (increased mass index and normal relative thickness). Data are median and interquartile range. RESULTS: Infarcted rats showed only two of the four geometric patterns: normal pattern (15%) and eccentric hypertrophy - EH (85%). Groups of normal pattern and EH showed no differences in the values of fractional area change (Normal = 32.1 - 28.8 to 50.7; EH = 31.3 - 26.5 to 36.7; p = 0.343). Out of the infarcted animals, 34 (74%) had systolic dysfunction, detected by fractional area change. Considering these two geometry patterns, 77% of animals with eccentric hypertrophy and 57% with normal geometry presented systolic dysfunction (p=0.355). The relative wall thickness, the geometric patterns and the body mass index were not predictors of ventricular dysfunction (p> 0.05). On the other hand, infarct size was a predictive factor for ventricular dysfunction in univariate analysis (p<0.001) and multivariate analysis (p = 0.004). CONCLUSION: Rats that underwent coronary occlusion showed two different patterns of remodeling, which do not constitute a predictor of ventricular dysfunction.
Faculdade de Medicina de Botucatu, Botucatu, SP - Brazil
Mailing address
After the heart attack, molecular, cellular and interstitial heart changes may occur, which will be presented clinically by changes in architecture, size, mass, geometry and function of the heart. This phenomenon is called ventricular remodeling1-3. It is accepted that the process of remodeling plays a fundamental role in the pathophysiology of ventricular dysfunction, since the genetic, structural and biochemical changes of this process will result in progressive deterioration of functional capacity of the heart 4-6.
In recent years, it was sought to identify variables associated with the remodeling process that could stratify the risk of cardiovascular events. Among these indices, there is the pattern of ventricular geometry.
In patients with hypertension, we observed that pressure overload may result in different geometric patterns. Using the mass index and the left ventricle (LV) relative wall thickness as echocardiographic variables, the patients were divided into four different geometry patterns: normal (normal mass index and normal relative thickness); concentric remodeling (normal mass index and increased relative thickness); concentric hypertrophy (increased mass index and increased relative thickness); and eccentric hypertrophy (increased mass index and normal relative thickness). In this model, the remodeling pattern was predictor of cardiovascular events7.
We must consider, however, that the importance of the pattern of cardiac remodeling in the model of acute myocardial infarction is not known. Hence, the purpose of this study was to analyze the presence of different patterns of remodeling in infarcted hearts of rats and their functional implications.
The experimental protocol of this paper has been approved by the Ethics Commission on Animal Experimentation (CEEA) of our institution. It complies with the Ethics Principles on Animal Experimentation adopted by the Brazilian Board of Animal Experimentation.
We used male Wistar rats, weighing between 200 and 250 grams. The rats were anesthetized with ketamine (50 mg/kg) and underwent left thoracotomy. After exteriorization of the heart, the left atrium was removed, and the left coronary artery was ligated with 5-0 mononylon between the outlet of the pulmonary artery and left atrium. Then the heart was returned to the chest, the lungs were inflated with positive pressure, and the thorax was closed by sutures with cotton 108,9. In 18 animals, coronary occlusion was not performed.
The animals were kept in cages for recovery, fed with standard commercial food and free access to water, with controlled light (cycles of 12 hours), temperature of about 250 C and controlled humidity.
After an observation period of three months, the surviving animals were anesthetized with ketamine hydrochloride (50 mg/kg) and xylazine (1 mg/kg) intramuscularly for echocardiographic studies. After shaving the anterior thorax, the animals were positioned supine in the channel especially designed and allowing a slight rotation to the left side for the examination, using Philips equipment (model HDI 5000) equipped with multifrequency electronic transducer of up to 12 MHz. The evaluation of mitral and aortic flows was performed with the same transducer, operating at 5.0 MHz. Measures of cardiac structures were performed in one-dimensional images obtained with the ultrasound beam oriented by two-dimensional image, in parasternal short axis. The image of the left ventricular cavity was obtained by positioning the M-mode cursor between the papillary muscles, just below the mitral valve plane. The images of the aorta and left atrium were obtained in parasternal short axis, with the M-mode cursor positioned at the aortic valve. The one-dimensional image (speed: 100 mm/s) was performed by printer model UP-890MD Sony Co. All measurements were conducted in accordance with the recommendations of the American Society of Echocardiography/ European Association of Echocardiography10 previously validated in the model of infarcted rats11. The left ventricular diastolic diameter (LVDD) and left ventricular posterior wall thickness (LVDT) were measured at the time corresponding to the maximum diameter of the cavity. The LV systolic diameter (LVSD) was measured at the maximum systolic excursion of the posterior wall of the cavity. Left ventricular diastolic areas (DA) and systolic areas (SA) were measured in two-dimensional mode, using planimetry, in the minor axis. Left ventricular systolic function was assessed by calculating the fractional area change (FAC=DA-SA/DA x 100)11. The transmitral diastolic flow (E and A waves) was obtained with the transducer in the apical four-chamber position. For the relative thickness of the LV, the following formula was used: RWT = (2 x LVDT) / diastolic diameter. The relative thickness was considered increased when > 0.4210. For the mass index (LVMI), we used the formula: LVMI = LVM/BW, where LVM = { [ LVDD + (2 x LVDT)3] - LVDD3} x 1.04, and BW is the body weight of the animal. Body mass index was considered increased if > 2.1. This corresponded to percentile 75% found in control animals. To issue a diagnosis on systolic ventricular dysfunction, we considered the values below 37.2% for fractional area change. This threshold was obtained by subtracting two standard deviations from the mean values found in control animals.
Comparisons between groups were performed using the Student
After the observation period of three months, 46 infarcted animals and 18 control animals survived.
The results of echocardiographic analysis, comparing the control and infarcted animals, are shown in
Considering the rats subjected to coronary occlusion we observed just two geometric patterns, in the following percentages: normal - 15% and eccentric hypertrophy - 85%.
The results of echocardiography, according to the pattern of remodeling of the infarcted animals, are shown in
Considering the ventricular function of infarcted animals, 34 animals (74%) had systolic dysfunction, detected by fractional area change. Considering both geometric patterns, 77% of those with eccentric hypertrophy and 57% of those with normal geometry had systolic dysfunction (p=0.355).
As to the ventricular dysfunction prediction factors, we analyzed the influence of infarction size, mass index, relative wall thickness and the geometry pattern. In the univariate and multivariate regression analysis, the relative wall thickness, geometry patterns and mass index were not predictors of ventricular dysfunction (p>0.05). On the other hand, infarction size was predictor of ventricular dysfunction in the univariate analysis (p<0.001) and in the multivariate analysis, after adjustment for other factors (p=0.004).
Some evidence suggests that the geometry may have pathophysiologic implications in some situations, for example, in hypertension. Considering the lack of information on the relevance of remodeling pattern in the model of rats exposed to acute myocardial infarction, the purpose of this study was to analyze the presence of different remodeling patterns and its relationship with ventricular functions in this model.
Regarding the variability of geometric patterns in the case of hypertension, although the mechanisms are not fully understood, the four different geometric patterns are explained by the different pathophysiological mechanisms for hypertension with different hemodynamic patterns. Thus, the geometry would depend on the degree of vasoconstriction, the intensity of activation of neurohumoral factors and the presence of volume overload12.
In the model of myocardial infarction, however, data on the variability of geometric patterns are scarce. Verna et al13, in an analysis of VALIANT Echocardiographic Study13, found the four geometric patterns in patients with left ventricular dysfunction after myocardial infarction: concentric hypertrophy (12.6%); eccentric hypertrophy (18.6%); concentric remodeling (18.2%) and normal (50.6%). In this study, however, different geometric patterns are assigned to different comorbidities presented by patients, for example, hypertension14.
The first relevant information of our study was that the animals that underwent coronary occlusion, unlike the model of hypertension, presented only two of the four geometric patterns described: normal and eccentric hypertrophy. The fact that our analysis did not find the standards of hypertrophy and concentric remodeling reinforces the relevance of pressure overload to the emergence of such geometrical patterns. Additionally, we believe that our animals are of the same lineage, sex and age and are exposed to the same environmental conditions. Thus, the presence of two geometric patterns in our study suggests that in the model of experimental infarction, animals with the same characteristics may present different morphological adaptations even with the same aggression.
Regarding the relevance of patterns of ventricular remodeling in the ARIC study, the type of hypertrophy was associated with the type of ventricular dysfunction. Accordingly, eccentric hypertrophy was associated to systolic dysfunction, while concentric hypertrophy was associated to diastolic dysfunction. On the other hand, concentric remodeling was not associated with ventricular dysfunction15. In the MESA study, however, patients with concentric remodeling presented systolic dysfunction assessed by means of magnetic resonance imaging16. Thus, the association between geometry and ventricular dysfunction is still controversial. In our study, animals with normal geometry patterns and eccentric hypertrophy did not present differences in functional variables.
Another important aspect is that different authors have shown that the pattern of remodeling may have prognostic implications. Thus, in patients with hypertension, the pattern of concentric hypertrophy was associated with increased risk of cardiovascular events in relation to other geometry patterns17. Other studies suggest that concentric remodeling is associated with increased risk of cardiovascular events18-22. However, the geometry was not associated with worse prognosis in other analyses23,25 indicating that the relevance of the pattern of remodeling in hypertensive patients remains controversial. In patients with acute myocardial infarction, the geometry pattern, the mass index and the relative wall thickness were independent predictors of death13. Worth of note is that the relevance of ventricular geometry has been studied in different experimental models26,27.
In this study, one must consider that only the animals surviving after three months of AMI were analyzed, in which no association was observed between the geometry pattern and left ventricular systolic dysfunction. We should argue that this conclusion could have been influenced by the selection bias. However, all deaths occurred within 48 hours after AMI, preventing the development of concentric hypertrophy or remodeling. Thus, the statement that in the model of rats with coronary occlusion the pattern of remodeling has no relevance in relation to cardiac function remains valid.
In conclusion, rats that underwent coronary occlusion showed two different patterns of remodeling, which do not constitute a predictor of ventricular dysfunction.
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
This study was funded by CNPq.
This article is part of the thesis of doctoral submitted by Lidiane P. Ardisson, from