FUNDAMENTO: A predição do processo de remodelação ventricular após o infarto agudo do miocárdio (IAM) pode ter importantes implicações clínicas. OBJETIVO: Analisar as variáveis ecocardiográficas preditoras da remodelação no modelo do infarto em ratos. MÉTODOS: Os animais foram submetidos ao ecocardiograma em dois momentos, cinco dias e três meses após o infarto (grupo IAM) ou a cirurgia simulada (grupo controle). A regressão linear foi utilizada para identificar as variáveis ecocardiográficas no quinto dia posteriormente ao infarto, as quais foram preditoras de remodelação depois de três meses da oclusão coronariana. Consideramos, como critério de remodelação, neste estudo, os valores do diâmetro diastólico do ventrículo esquerdo (DDVE) após três meses do infarto. RESULTADOS: O infarto induziu o aumento das câmaras esquerdas, associado com alterações das funções sistólica e diastólica. As variáveis peso corporal, índice do estresse parietal ventricular esquerdo (IEPVE), área sistólica (AS), área diastólica (AD), DDVE, diâmetro sistólico do ventrículo esquerdo (DSVE), fração de variação de área (FVA), fração de ejeção (FE), porcentagem de encurtamento endocárdico (% Enc), velocidade de encurtamento da parede posterior (VEPP) e tamanho do infarto, avaliadas cinco dias depois do infarto, foram preditoras do DDVE após três meses. Na análise de regressão multivariada, incluímos o tamanho do infarto, o IEPVE e a VEPP. O IEPVE (coeficiente: 4,402, erro padrão: 2,221, p = 0,05), mas não o tamanho do infarto e a VEPP, foi fator preditor de remodelação após três meses do infarto. CONCLUSÃO: O IEPVE foi preditor independente de remodelação após três meses do infarto e poderia ser incorporado na estratificação clínica depois da oclusão coronariana.
Preditores ecocardiográficos de remodelação ventricular após o infarto agudo do miocárdio em ratos
Faculdade de Medicina de Botucatu – Botucatu – SP, Brasil
Após o infarto agudo do miocárdio (IAM), podem ocorrer alterações da arquitetura ventricular, envolvendo tanto a região infartada quanto a não infartada. Essas alterações morfológicas são consequências de alterações genéticas, celulares e moleculares cardíacas que ocorrem em resposta a determinada agressão. O conjunto dessas adaptações, que são detectadas clinicamente por alterações na composição, na massa, no volume e na geometria ventricular, é chamado "remodelação cardíaca" 1-4.
A presença e a intensidade da remodelação estão diretamente associadas ao pior prognóstico, pois esse processo resulta em maior prevalência de ruptura ventricular, aneurismas e arritmias malignas. Adicionalmente, a remodelação está relacionada ao aparecimento e à progressão da disfunção ventricular após o infarto1-6. Por esse motivo, a identificação precoce de variáveis que possam determinar a evolução da remodelação depois do infarto pode ter importantes implicações clínicas.
Outro aspecto relevante refere-se ao fato de que uma das estratégias mais utilizadas para o estudo da remodelação decorrente da oclusão coronariana é o modelo do infarto experimental no rato. Entre outros fatores, a utilização desse modelo decorre da similaridade entre as alterações fisiopatológicas que ocorrem nos ratos e nos humanos após o infarto7,8.
Nos últimos anos, o ecocardiograma vem sendo utilizado para a avaliação da remodelação ventricular secundária em diferentes etiologias, inclusive no modelo do infarto experimental no rato. Assim, o objetivo deste estudo foi identificar possíveis variáveis preditoras do processo de remodelação ventricular, avaliadas por meio do ecocardiograma, em ratos infartados.
O protocolo experimental do presente trabalho foi aprovado pela Comissão de Ética em Experimentação Animal de nossa instituição, estando em conformidade com os Princípios Éticos na Experimentação Animal adotados pelo Colégio Brasileiro de Experimentação Animal (COBEA).
Foram utilizados ratos Wistar machos, pesando entre 200 e 250 gramas. O infarto agudo foi produzido de acordo com o método descrito previamente9. Em resumo, os ratos foram anestesiados com cloridrato de ketamina (50 mg/kg) e submetidos à toracotomia lateral esquerda. Após exteriorização do coração, o átrio esquerdo foi afastado, e a artéria coronária esquerda, ligada com fio mononáilon 5.00 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, fechado por suturas com algodão 10. Em 15 animais, não foi realizada a oclusão coronariana (grupo controle).
Os animais foram mantidos em gaiolas para recuperação, foram alimentados com ração comercial padrão e tiveram livre acesso à água, com controle de luz – ciclos de 12 horas, temperatura de aproximadamente 25ºC e umidade controlada.
O ecocardiograma foi realizado em dois momentos, cinco dias e três meses após o infarto. Os animais sobreviventes foram anestesiados com cloridrato de ketamina (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, que permite leve rotação lateral esquerda para a realização do exame, utilizando-se equipamento da Philips (modelo HDI 5000), dotado de transdutor eletrônico multifrequencial até 12 MHz. Todas as medidas foram efetuadas de acordo com as recomendações da
O índice de estresse da parede ventricular esquerda (IEPVE) foi determinado pela fórmula: (área diastólica/2 x HDVE)13. A função sistólica do VE foi avaliada calculando-se a fração de variação de área (FVA), a velocidade de encurtamento da parede posterior (VEPP), a fração de ejeção (FE) e a porcentagem de encurtamento endocárdica (% Enc). A função diastólica foi avaliada pela relação E/A, pelo tempo de desaceleração da onda E (TDE) e pelo tempo de relaxamento isovolumétrico ajustado pela frequência cardíaca (TRIV/RR).
Para a estimativa do tamanho do infarto, foram determinadas as circunferências endocárdicas da região acinética ou discinética e os segmentos não infartados, conforme descrito previamente14,15. O tamanho do infarto foi calculado pela divisão das circunferências ventriculares endocárdicas da região infartada pelas circunferências endocárdicas totais.
O parâmetro utilizado para caracterizar a remodelação cardíaca foi o DDVE.
As comparações entre os grupos após três meses foram feitas com o teste t de Student, quando os dados apresentavam distribuição normal. Já com a distribuição anormal, as comparações entre os grupos foram realizadas com o teste U de Mann-Whitney. Os dados foram expressos em média ± desvio padrão ou mediana, com percentil 25 e 75. Os valores preditivos foram analisados por regressão linear uni e multivariada. O nível de significância foi 5%. As análises estatísticas foram feitas com o programa SigmaStat for Windows v3.5 (SPSS Inc, Chicago, IL).
Cinco dias após o infarto, vários potenciais parâmetros ecocardiográficos que poderiam prever o processo de remodelação depois de três meses foram avaliados nos animais infartados (n = 39), incluindo-se tamanho do infarto, diâmetro do átrio esquerdo, DDVE, DSVE, HDVE, IEPVE, AD, AS, FAV, VEPP, FE, % End, insuficiência cardíaca (IC), E/A, TDE e TRIV/RR (
Após três meses, não foram encontradas diferenças entre os grupos com relação ao peso corporal (grupo controle = 467 ± 51 g, IAM = 351 ± 51 g; p = 0,345) e à frequência cardíaca (grupo controle = 267 ± 19 bpm, IAM = 266 ± 27 bpm; p = 0,956).
Os resultados do estudo ecocardiográfico, após três meses, estão na
Os fatores preditores de remodelação, na análise univariada, estão dispostos na
Na análise de regressão linear multivariada, incluímos, em nosso modelo, o tamanho do infarto, o IEPVE e a VEPP. O IEPVE (coeficiente: 4,402, erro padrão: 2,221, p = 0,05), mas não o tamanho do infarto (coeficiente: -0,005, erro padrão: 0,0221, p = 0,80) e a VEPP (coeficiente: -0,041, erro padrão: 0,029, p = 0,17), foi fator preditor de remodelação após três meses do infarto.
O objetivo desse estudo foi identificar possíveis variáveis preditoras do processo de remodelação ventricular, avaliadas por meio do ecocardiograma, em ratos infartados. Nossos resultados sugerem que as variáveis morfológicas, a função sistólica, o tamanho do infarto e o estresse parietal do VE, avaliados cinco dias após o infarto, são fatores preditores de remodelação depois de três meses da oclusão coronariana. No entanto, na análise multivariada, apenas o estresse parietal do VE foi preditor de remodelação três meses após o IAM.
Apesar da extrema complexidade do processo, após o infarto do miocárdio, a remodelação caracteriza-se, clinicamente, por aumento da cavidade ventricular. Na fase aguda, a dilatação ventricular é consequência do processo de expansão do infarto, enquanto a dilatação cavitária tardia é resultado do processo de hipertrofia excêntrica1-4. Assim, o diagnóstico da remodelação após o infarto, clinicamente, baseia-se na detecção do aumento da cavidade do VE. Por essa razão, em nosso estudo, o parâmetro de remodelação escolhido foi o DDVE. Nesse sentido, podemos observar que os animais infartados apresentaram valores significativamente maiores de DDVE que os animais do grupo controle, confirmando que o infarto induziu remodelação após três meses da oclusão coronariana.
Atualmente, os aspectos mais importantes a serem considerados no tratamento do infarto do miocárdio são a prevenção e a atenuação do processo de remodelação. Em consequência, a identificação precoce de fatores associados à remodelação pode ser extremamente relevante, já que situações de alto risco podem ser tratadas mais agressivamente.
Em relação aos fatores determinantes do processo de remodelação após o infarto, aceita-se que um dos principais moduladores da dilatação ventricular progressiva é o tamanho do infarto. Apesar de a remodelação incidir em diferentes tamanhos de lesão isquêmica, sua predominância é observada em infartos de maior tamanho. Da mesma maneira, parece haver, como pré-requisito, tamanho mínimo de lesão (16%-20%) para que ocorra a remodelação1,16,17. Em nosso estudo, os resultados estão em concordância com esse conceito, já que o tamanho do infarto foi preditor do diâmetro da cavidade ventricular. Dado interessante, no entanto, foi que o tamanho do infarto não permaneceu determinante da remodelação na análise multivariada, sugerindo que, no modelo do rato, outros fatores podem ser mais importantes como causadores desse processo.
Outro fator que, potencialmente, pode determinar a frequência e a intensidade da remodelação após o infarto é a função ventricular. No entanto, os dados disponíveis em estudos clínicos sobre o papel da disfunção sistólica como preditora de remodelação são conflitantes6,18,19. Uma possível explicação para esse conflito foi dada pelo estudo
Outro aspecto relevante a ser considerado é a participação do estresse parietal como determinante do processo de remodelação. Uma das explicações fisiopatológicas para a dilatação cavitária progressiva na fase crônica do infarto é o estresse parietal. Em corações infartados, pode ocorrer a perda da configuração elíptica normal do coração, com aparecimento de forma mais esférica. Em consequência, verifica-se o aumento significativamente maior da tensão parietal na diástole do que na sístole. Acredita-se que o aumento desse estresse estimularia a replicação dos sarcômeros, preferencialmente em série23,24. Portanto, o estresse parietal pode ser considerado estímulo para a progressão do processo de remodelação na fase crônica do infarto. Apesar da importância conceitual desse estresse, não temos conhecimento de estudos prévios que tenham avaliado essa variável, por meio do ecocardiograma, como fator determinante da remodelação nesse modelo. Em nosso trabalho, o estresse parietal, avaliado de forma não invasiva na fase precoce do infarto, foi fator preditor independente de remodelação ventricular três meses após a oclusão coronariana. Portanto, acreditamos que nosso estudo acrescenta importantes dados sobre a associação do estresse parietal com a dilatação ventricular, sugerindo que essa variável poderia ser usada como marcador do processo de remodelação.
O IEPVE, avaliado cinco dias após a oclusão coronariana por meio do ecocardiograma, foi preditor independente de remodelação após três meses do infarto em ratos e poderia ser incorporado como ferramenta de estratificação clínica nesse modelo.
Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.
O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.
Não há vinculação deste estudo a programas de pós-graduação.
Leonardo Antônio Mamede Zornoff Departamento de Clínica Médica – Distrito de Rubião Jr, s/n 18618-000 – Botucatu – SP, Brasil E-mail:
Artigo recebido em 03/05/11, revisado recebido em 09/06/11, aceito em 22/06/11.
BACKGROUND: The prediction of the ventricular remodeling process after acute myocardial infarction (AMI) may have important clinical implications. OBJECTIVE: To analyze echocardiographic variables predictors of remodeling in the infarction model in rats. MEHTODS: The animals underwent echocardiography in two moments, five days and three months after infarction (AMI group) or sham surgery (control group). Linear regression was used to identify the echocardiographic variables on the fifth day after the infarction, which were predictive of remodeling after three months of coronary occlusion. We considered as a criterion of remodeling in this study, the values of left ventricular diastolic diameter (LVDD) after three months of infarction. RESULTS: The infarction induced increase in the left chambers, associated with changes in systolic and diastolic functions. The variables body weight, left ventricular wall stress index (LVWSI), systolic area (SA), diastolic area (DA), LVDD, left ventricular systolic diameter (LVSD), area variation fraction (AVF), ejection fraction (EF), percent of endocardial shortening (%Short), posterior wall shortening velocity (PWSV) and infarct size assessed five days after infarction were predictors of LVDD after three months. At the multivariate regression analysis, we included the size of infarction, the LVWSI and PWSV. The LVWSI (coefficient: 4.402, standard error: 2.221, p = 0.05), but not the size of infarction and PWSV, was a predictor of remodeling after three months of infarction. CONCLUSION: LVPSI was an independent predictor of remodeling three months after the myocardial infarction and could be included in the clinical stratification after the coronary occlusion.
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After an acute myocardial infarction (AMI), changes can occur in ventricular architecture involving both infarcted and the non-infarcted region. These morphological alterations are the result of genetic, cellular and molecular cardiac alterations that occur in response to certain injury. All these adaptations, which are clinically detected by changes in the ventricular composition, mass, volume and geometry, is called "cardiac remodeling"1-4.
The presence and intensity of remodeling are directly associated with worse prognosis, as this process results in a higher prevalence of ventricular rupture, aneurysms and malignant arrhythmias. Additionally, remodeling is related to the onset and progression of ventricular dysfunction after the infarction1-6. Therefore, early identification of variables that could determine the evolution of remodeling after infarction may have important clinical implications.
Another relevant aspect refers to the fact that one of the most frequently used strategies for the study of remodeling due to coronary occlusion is the experimental infarction model in rats. Among other factors, the use of this model is due to the similarity between the pathophysiological changes that occur in rats and humans after the infarction7,8.
In recent years, echocardiography has been used for the assessment of secondary ventricular remodeling in different etiologies, including the one in the experimental infarction model in rats. Thus, the objective of this study was to identify possible predictors of the ventricular remodeling process assessed by echocardiography in infarcted rats.
The experimental protocol of the present study was approved by the Ethics Committee on Animal Experimentation of our institution, and complies with the Ethical Principles in Animal Research adopted by Brazilian College of Animal Experimentation (COBEA).
Male Wistar rats, weighing 200-250 grams, were evaluated in the study. Acute myocardial infarction was produced according to the previously described method9. In brief, the rats were anesthetized with ketamine hydrochloride (50 mg/kg) and submitted to left thoracotomy. After exteriorization of the heart, the left atrium was pushed aside, and the left coronary artery was ligated with a 5.00 mononylon thread between the emergence of the pulmonary artery and the left atrium. The heart was then returned to the thorax, the lungs were inflated with positive pressure and the surgical wound was closed by sutures with cotton 10. Coronary occlusion was not performed in 15 animals (control group).
The animals were kept in cages for recovery, were fed standard commercial rodent chow and had free access to water, with light control - 12-hour cycles, temperature of about 25 ° C and controlled humidity.
Echocardiography was performed at two different moments, five days and three months after the infarction. The surviving animals were anesthetized with ketamine hydrochloride (50 mg/kg) and xylazine (1 mg/kg) intramuscularly, for the echocardiographic study. After trichotomy of the anterior chest region, the animals were placed supine on specially designed holder, which allows slight rotation to the left for the examination to be carried out, using a Philips equipment (model HDI 5000), equipped with a multifrequency electronic transducer of up to 12 MHz. All measurements were carried out in accordance with the recommendations of the American Society of Echocardiography and the European Association of Echocardiography10, which have been described in the infarcted rat model11,12.
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 left ventricular diastolic diameter (LVDD) and left ventricular septal thickness (LVST) were measured at the time corresponding to the maximum cavity diameter. The left ventricular systolic diameter (LVSD) was measured at the maximum systolic excursion of the cavity posterior wall. The left ventricular (LV) diastolic area (DA) and systolic area (AS) were measured in two-dimensional mode, using planimetry in the parasternal short-axis plane. We considered as a criterion of remodeling in this study, the values of LVDD after three months of infarction.
The left ventricular wall stress index (LVWSI) was determined by the formula: (diastolic area / 2 x LVST)13. The LV systolic function was assessed by calculating the fractional area change (FAC), posterior wall shortening velocity (PWSV), ejection fraction (EF) and endocardial fractional shortening (%Short). Diastolic function was assessed by E/A ratio, the E wave deceleration time (EDT) and the isovolumetric relaxation time adjusted by heart rate (IVRT/HR).
To estimate the infarction size, endocardial circumferences of the akinetic or dyskinetic regions and non-infarcted segments were determined, as previously described14,15. The infarct size was calculated by dividing the ventricular endocardial circumferences of the infarcted region by the total endocardial circumferences.
The parameter used to characterize cardiac remodeling was the LVDD.
Comparisons between the groups after three months were carried out with Student's
Five days after the infarction, several potential echocardiographic parameters that could predict the remodeling process after three months were assessed in infarcted animals (n = 39), including infarct size, left atrial diameter, LVDD, LVSD, LVST, LVWSI, DA, SA, FAC, PWSV, EF, %Short, heart failure (HF), E/A, EDT and IVRT/HR (
After three months, no differences were found between the groups regarding body weight (control group = 467 ± 51 g, AMI = 351 ± 51 g, p = 0.345) and heart rate (control = 267 ± 19 bpm, AMI = 266 ± 27 bpm, p = 0.956).
The results of the echocardiographic study after three months are shown in
The factors predictive of remodeling in the univariate analysis are shown in
In the multivariate linear regression analysis, our model included infarct size, the LVWSI and PWSV. The LVWSI (coefficient: 4.402, standard error: 2.221, p = 0.05), but not infarct size (coefficient: -0.005, standard error: 0.0221, p = 0.80) and PWSV (coefficient: - 0.041, standard error: 0.029, p = 0.17) was a predictor of remodeling three months after the infarction.
The aim of this study was to identify possible predictors of the ventricular remodeling process assessed by echocardiography in infarcted rats. Our results suggest that the morphological variables, systolic function, infarct size and LV wall stress, evaluated five days after the infarction, are predictors of remodeling after three months of coronary occlusion. However, at the multivariate analysis, only the LV wall stress was a predictor of remodeling three months after the AMI.
Although the process is extremely complex, after the myocardial infarction, remodeling is clinically characterized by an increased ventricular cavity. In the acute phase, ventricular dilation is a consequence of the infarction expansion process, whereas late cavitary dilation is a result of eccentric hypertrophy1-4. Thus, the diagnosis of remodeling after infarction is clinically based on the detection of an increased LV cavity. For this reason, in our study, the chosen parameter of remodeling was LVDD. Hence, we observe that the infarcted animals showed significantly higher values of LVDD than the control group animals, confirming that the infarction induced remodeling three months after the coronary occlusion.
Currently, the most important aspects to be considered in myocardial infarction treatment are prevention and remodeling process attenuation. Consequently, the early identification of factors associated with remodeling can be extremely relevant, as high-risk situations can be treated more aggressively.
Regarding the determinants of the remodeling process after the infarction, it is accepted that a key modulator of progressive ventricular dilatation is the infarction size. Although the remodeling occurs with different sizes of ischemic injury, its predominance is observed in larger infarctions. Similarly, a minimum lesion size (16%-20%) seems to be necessary, as a prerequisite, for the remodeling to occur1,16,17. In our study, the results are in agreement with this concept, as the size of infarction was a predictor of the ventricular cavity diameter. Interesting, however, was the fact that the infarct size did not remain a determinant of remodeling in the multivariate analysis, suggesting that in the rat model, other factors may be more important the cause of this process.
Another factor that can potentially determine the frequency and intensity of remodeling after infarction is the ventricular function. However, the available data in clinical trials on the role of systolic dysfunction as a predictor of remodeling are controversial6,18,19. A possible explanation for this conflict was given by the Heart study20. In that study, 20% of the patients undergoing reperfusion therapy showed complete recovery, and approximately 50% of the patients showed partial recovery of systolic function during the first two weeks after infarction. This fact suggests that, due to the stunned myocardium phenomenon, the predictive value of systolic function variables in reperfused patients in the early phase after the infarction may be limited.
In our experimental model, with no reperfusion strategy, systolic function, assessed by four variables, was predictive of remodeling in the univariate, but not in the multivariate analysis, suggesting dependence on other factors as determinants of remodeling. The presence of diastolic dysfunction was associated with the remodeling process in some studies21, but not all22. In our study, diastolic function was not a determinant of ventricular dilatation in this model.
Another important aspect to consider is the participation of wall stress as a determinant of the remodeling process. One of the pathophysiological explanations for the progressive cavity dilatation in the chronic phase of infarction is the wall stress. In infarcted hearts, the normal elliptical configuration of the heart can be lost and a more spherical shape can appear. Consequently, there is a significantly greater increase in wall tension during diastole than in systole. It is believed that the increase in stress would stimulate sarcomere replication, preferably in series23,24. Therefore, the wall stress can be considered a stimulus for the remodeling process progression in the chronic phase of infarction.
In spite of the conceptual importance of this stress, we are not aware of previous studies that have evaluated this variable through echocardiography as a determinant of remodeling in this model. In our study, wall stress, measured noninvasively in the early phase of infarction, was an independent predictor of ventricular remodeling three months after coronary occlusion. Therefore, we believe that our study adds important data to the association of wall stress with left ventricular dilatation, suggesting that this variable could be used as a marker of the remodeling process.
The LVWSI, evaluated five days after the coronary occlusion by echocardiography, was an independent predictor of remodeling three months after the infarction in rats and could be incorporated as a tool for clinical stratification in this model.
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
There were no external funding sources for this study.
This study is not associated with any post-graduation program.