FUNDAMENTO: A morte súbita é a principal causa de óbito na doença de Chagas, acometendo pacientes mesmo em fases precoces da doença. É reconhecido o comprometimento do sistema nervoso autônomo nessa doença e seu potencial como deflagrador de arritmias malignas quando associado a alterações estruturais ou metabólicas. OBJETIVO: Buscamos identificar, em pacientes chagásicos com função sistólica preservada, o comprometimento do sistema nervoso autônomo e sua associação com anticorpos funcionalmente ativos contra receptores anti-m2 e anti-β1. MÉTODOS: Mediante análise espectral da variabilidade RR durante teste de inclinação passiva, pacientes chagásicos crônicos foram comparados com controles saudáveis pareados por idade. Posteriormente, a associação de disfunção autonômica com anticorpos funcionalmente ativos com ação anti-m2 e anti-β1 foi pesquisada pelo método de Langendorf. RESULTADOS: Observamos que pacientes chagásicos sem disfunção ventricular expressam atividade parassimpática ante um estímulo vagal, porém com menor intensidade em relação aos controles. Pacientes chagásicos com anticorpos anti-m2 ou anti-β1 apresentaram uma redução ainda mais expressiva da resposta vagal durante a arritmia sinusal respiratória, independentemente da presença de lesão estrutural. Entretanto, a associação de ambos promoveu resposta ao estímulo vagal similar aos chagásicos sem a presença dos mesmos. CONCLUSÃO: A menor reserva vagal em pacientes chagásicos com função preservada esteve associada à presença de anticorpos anti-m2 ou anti-β1 funcionalmente ativos, e não à presença de lesão cardíaca estrutural.
IInstituto Nacional de Cardiologia - Rio de Janeiro, RJ - Brazil
IIServiço de Cardiologia, Hospital Universitário Clementino Fraga Filho / Instituto de Cardiologia Edson Saad - UFRJ - Rio de Janeiro, RJ - Brazil
IIIInstituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia, Universidade Federal do Rio de Janeiro - Rio de Janeiro, RJ - Brazil
IVServiço de Bioestatística e Estatística Aplicada, Faculdade de Medicina, Universidade Federal do Rio de Janeiro - Rio de Janeiro, RJ - Brazil
VInstituto de Biofísica Carlos Chagas Filho, Universidade Federal do Rio de Janeiro - Rio de Janeiro, RJ - Brasil
Cem anos após a sua descrição por Carlos Chagas em 1909, a Doença de Chagas (DC) ainda representa um desafio às Organizações de Saúde. Segundo dados da Organização Mundial de Saúde (OMS), ainda que a transmissão vetorial tenha sido interrompida em países como Brasil, Chile e Uruguai, a prevalência de doentes com cardiopatia chagásica crônica foi estimada em 18 a 20 milhões de indivíduos na América Latina, com 300 mil novos casos a cada ano, e 50 mil mortes anuais associadas à doença1. No Brasil, atualmente predominam os casos crônicos da doença, com aproximadamente três milhões de indivíduos infectados2.
Não há evidências suficientes para suportar a necessidade de tratamento imediato em todo paciente chagásico crônico que apresenta função preservada, embora haja estudos sugerindo um aumento na morbimortalidade nesse grupo de pacientes3-11. Uma recente revisão tem sugerido que em pacientes nessa forma de apresentação cardíaca (ECG alterado e alteração regional ao ecocardiograma, porém com função ventricular preservada), a necessidade de futura avaliação deve ser julgada em bases individuais11. A I Diretriz Latino-Americana para o diagnóstico e tratamento da cardiopatia chagásica, recentemente publicada, igualmente reconhece a existência desse grupo de pacientes e seu valor prognóstico para morte súbita12.
Nas últimas décadas, inúmeros trabalhos têm elucidado uma relação entre o Sistema Nervoso Autônomo (SNA) e a função imunológica, e têm contribuído para desvendar alguns mecanismos envolvidos nessa interação. Na cardiopatia chagásica crônica, nosso grupo tem participação ativa nesse sentido13-18. É possível que anticorpos circulantes funcionalmente ativos, contra receptores acoplados à proteína G capazes de interferir com receptores de ambos os sistemas, parassimpático e simpático, afetem fisiopatologicamente o comportamento autonômico cardíaco e modulem propriedades eletrofisiológicas envolvidas em mecanismos de arritmias ventriculares complexas18-20. Tais anticorpos não são mero epifenômeno da destruição do sistema nervoso autônomo e são independentes das lesões cardíacas14,20-23. Recentemente, mostramos que, no paciente chagásico com função sistólica preservada, a modulação autonômica simpática cardíaca é afetada. Isso foi demonstrado pela destruição do nervo cardíaco que ocorreu em âmbito ventricular demonstrado pela cintilografia com 123I-MIBG23.
Estudos da variabilidade RR (VRR) têm sido estabelecidos como real e reproduzível marcador de função autonômica cardiovascular24. Dentre as manobras para avaliação da resposta parassimpática, a Arritmia Sinusal Respiratória (ASR) tem demonstrado ser o estímulo mais potente para evocar a ação do nervo vago25,26. Na doença de Chagas, no grupo sem disfunção ventricular, a avaliação do sistema nervoso autônomo por meio da VRR por diferentes métodos tem evidenciado comprometimento variável da modulação parassimpática e simpática27-30. No presente estudo buscamos identificar, dentre os pacientes chagásicos sem disfunção ventricular, aqueles com alteração da modulação autonômica vagal sobre a VRR em resposta à ASR e à manobra de estimulação simpática fisiológica (inclinação passiva a 70°), e correlacioná-la à presença de anticorpos funcionalmente ativos contra receptores cardíacos muscarínicos m2 e adrenérgico β1.
Trata-se de um estudo de série de casos realizado entre outubro/2009 e agosto/2010. A seleção dos pacientes foi feita no ambulatório de cardiopatia chagásica do Hospital Universitário Clementino Fraga Filho - UFRJ/HUCFF. De 310 indivíduos acompanhados regularmente, 76 pacientes que tiveram os soros caracterizados para a presença de anticorpos funcionalmente ativos contra receptores acoplados à proteína G (anti-m2 e/ou anti-β1) foram selecionados. Foram excluídos do estudo 35 pacientes com doenças crônicas, especialmente cardiovasculares; com Fração de Ejeção (FE) menor que 50%; arritmias cardíacas frequentes e/ou ritmos não sinusais; diabete melito; doença de Parkinson ou neuropatias; pacientes em uso de medicações que pudessem interferir com o sistema cardiovascular, com doença pulmonar obstrutiva crônica, disfunção tireoidiana ou renal, gravidez, alcoolismo, tabagismo e aqueles usando drogas esteroides. Os restantes 41 pacientes (17 homens; idade entre 26 e 75 anos) com diagnóstico definitivo para doença de Chagas (dois diferentes testes sorológicos com reação positiva para o
Quarenta e quatro voluntários sadios (nove homens, idade variando de 15 a 75 anos) foram os controles. Todos os controles e chagásicos examinados estavam em ótimas condições física e mental, não apresentam história de sedentarismo, realizavam atividades regulares diárias, sem uso de qualquer fármaco. Os pacientes chagásicos não receberam tratamento especifico anti-
Ambos os grupos foram submetidos à avaliação da VRR por meio do teste de inclinação passiva, em sala climatizada e com isolamento acústico, após jejum de quatro horas. O exame foi realizado ao longo de três etapas - ASR, repouso e inclinação passiva a 70°. A primeira etapa consistiu em inspirar e expirar a 12 incursões/minuto durante dois minutos, entre o 10° e o 12° minutos. A segunda etapa foi realizada em repouso - no qual a VRR foi analisada sem nenhum estímulo, entre o 15° e o 20° minutos. A terceira e última etapa iniciou-se no 20° minuto, quando os pacientes foram inclinados passivamente a 70° e os complexos foram avaliados até o 25° minuto26.
A VRR foi analisada no domínio da frequência. Foram avaliados a Alta Frequência (AF) em termos percentuais - que representa o componente vagal do sistema nervoso autônomo cardiovascular, e a relação baixa/alta (rel B/A) - que expressa o balanço entre o componente simpático e parassimpático. A alta frequência e a baixa frequência foram medidas em unidades normatizadas, que indicam o valor relativo de cada componente em relação ao poder total do espectro. A reserva vagal foi avaliada pelo aumento da AF em termos percentuais durante a ASR, comparando-a ao repouso. A modulação vagal perante o estimulo simpático foi calculada pelo incremento na relação B/A nos primeiros cinco minutos após inclinação passiva, comparada com o repouso - na qual grandes diferenças expressam melhor resposta.
Apenas no soro de pacientes chagásicos foi pesquisada presença de anticorpos circulantes funcionalmente ativos, contra receptores cardíacos acoplados à proteína G (anti-m2 e anti-β1) pelo método de Langendorf em corações isolados de coelhos13. A presença de anti-m2 foi definida quando ocorria, no experimento
A separação da fração IgG com ação muscarínica e adrenérgica foi feita por meio de purificação em coluna de afinidade. A fração IgG foi separada do soro dos pacientes por precipitação em (NH4)2SO4 50% e diálise extensiva contra PBS, pH 7,4, ao longo de 24 horas, a 4 ºC. A imunoglobulina assim preparada foi carregada numa coluna de gel de Sepharose 4B ativada com brometo de cianogênio (CNBr) (Pharmacia), a qual o peptídio correspondente à segunda alça extracelular dos receptores (m2 ou β1) foi covalentemente ligado. Após lavagem com PBS, a fração da imunoglobulina que se ligou à coluna foi eluída com tiocianato de potássio 3M (pH 7,4), seguida rapidamente de extensiva diálise contra PBS. Essa fração assim obtida foi utilizada no coração isolado de coelho para a caracterização do soro, seguindo as metodologias descritas acima13.
Para análise estatística foi usado o Stata software (versão 8.0, 2003) e CIA software. Os valores da mediana com seus respectivos interquartis foram reportados devido à distribuição assimétrica dos dados. Variáveis foram comparadas pelo teste
Foram avaliados 41 pacientes chagásicos (17 homens e 24 mulheres) e 44 controles (9 homens e 35 mulheres). No grupo chagásico, a idade oscilou entre 26 e 75 anos, mediana de 57 anos, e entre 15 e 75 anos no grupo controle, mediana de 38 anos. O nível de atividade física foi similar entre os grupos. Os chagásicos apresentaram IMC médio de 23,3, hemoglobina média de 13 g/dL e contagem média de leucócitos igual a 12,9 mil/mm3. Todos apresentavam TSH dentro da faixa da normalidade, com valor médio de 2,92 mUI/L.
Os achados mais frequentes encontrados no eletrocardiograma e ecocardiograma transtorácico dos pacientes chagásicos estão discriminados na
A avaliação da atividade parassimpática por meio do componente de AF durante ASR demonstrou que os pacientes chagásicos com função de VE preservada são capazes de expressar atividade parassimpática durante a manobra da ASR, tendo-se o repouso como estado basal (
Conforme a
Independentemente da presença de alterações eletrocardiográficas, encontramos resposta similar quanto aos parâmetros de variabilidade RR medidos (
Em sintonia com estudos prévios que abordaram pacientes chagásicos crônicos com função ventricular preservada, o presente trabalho mostra que, ainda que persista uma atividade parassimpática evocada pela arritmia sinusal respiratória nesse grupo de pacientes, eles apresentam menor reserva vagal em relação aos controles27-29,32. Essa redução da reserva vagal não foi acompanhada de alteração na frequência cardíaca basal do paciente. O mais relevante e original resultado foi a observação de que essa redução esteve associada à presença de anticorpos funcionalmente ativos acoplados à proteína G - particularmente anticorpos com ação anti-β1. Esse achado foi independente da presença de lesões cardíacas estruturais, sugerindo que a modulação vagal possa estar condicionada a presença de anticorpos.
Embora sujeito a extensa investigação, a causa da disfunção autonômica presente na miocardite chagásica crônica não tem sido ainda claramente estabelecida. Vários estudos demonstram que o processo inflamatório está diretamente relacionado com a intensidade da resposta imunológica tecidual33,34. Por sua vez, a ligação entre sistema nervoso autônomo parassimpático e o processo de regulação imunológica foi sugerida há mais de 30 anos, quando foi notada atenuação da citotoxicidade do linfócito T pela estimulação colinérgica muscarínica35. Foram descritas vias de sinalização aferentes e eferentes que integram um arco reflexo, o reflexo "neuroimunológico" ou reflexo "inflamatório". Dessa forma, os dois sistemas (nervoso e imunológico) podem se comunicar de forma bidirecional, utilizando como mediadores das informações citocinas e neurotransmissores comuns aos dois sistemas. A via eferente do Sistema Nervoso Central (SNC) atua sobre o Sistema Imunológico (SI) por meio do sistema nervoso parassimpático, a denominada via anti-inflamatória colinérgica. O SN parassimpático inerva órgãos do SI, e seu mediador acetilcolina age em células do sistema imune, em especial nos macrófagos, via ativação do receptor da acetilcolina36,37. De fato, a contribuição da regulação imunológica na disautonomia foi hipotetizada mesmo em estudos iniciais dessa doença devido à bradicardia inapropriada presente nos pacientes chagásicos38. Um dos prováveis mecanismos é a reatividade cruzada (mimetismo molecular)13.
No presente estudo, foi possível observar que anticorpos circulantes funcionalmente ativos contra receptores cardíacos acoplados à proteína G (anti-m2 e anti-β1), quando associados, atuam de modo positivo na modulação parassimpática, fato manifestado pelo aumento do componente de alta frequência na análise de VRR supostamente por uma interação entre eles. Entretanto, a ação isolada de ambos promove menor modulação vagal, particularmente nos pacientes com anti-m2 isoladamente. Esses dados permite inferir uma relação entre esses anticorpos e a modulação vagal. Em trabalhos prévios, nosso grupo demonstrou que o soro de pacientes chagásicos crônicos com ação muscarínica foi capaz de reduzir a FC e/ou gerar distúrbios de condução atrioventricular no coração isolado de coelho13-18,21. Recentemente, Ribeiro e cols. mostraram correlação entre altos níveis de anti-m2 detectados pelo método ELISA e redução no componente de alta frequência na analise de VRR (r = -0,32, p = 0,023)20. Os autores sugerem que essa disfunção vagal seja pelo efeito inibitório do anti-m2, embasado no fenômeno de dessensibilização.
Outro achado no presente estudo é a manutenção da frequência cardíaca basal dos pacientes chagásicos apesar da redução na reserva vagal. Essa manutenção da FC poderia ser justificada pela não dessensibilização dos receptores muscarinicos m2. Em outras palavras, os anticorpos agonistas contra receptores cardíacos muscarínicos alteram a modulação vagal (índices de VRR), mas não o tônus vagal. Em trabalhos prévios, mostramos que anticorpos presentes no soro de pacientes chagásicos crônicos contra receptores muscarínicos m2 não induziram uma dessensibilização dos receptores no coração isolado de coelho13,14. A falta de dessensibilização dos receptores muscarínicos m2 não é particularmente surpreendente, já que ambos os ligantes (acetilcolina e IgG) possivelmente interagem em diferentes locais nos receptores situados na superfície das células do nódulo sinusal.
Nosso grupo controle apresentou idade média inferior à encontrada nos chagásicos. Esse efeito da idade na disfunção autonômica na doença de Chagas ainda não está bem claro. Resende e cols., comparando idosos saudáveis, adultos jovens e idosos chagásicos, demonstraram não haver diferenças na VRR entre os idosos ante os estímulos simpático e parassimpático. Uma justificativa aventada pelos autores seria a de que as alterações da senescência já promoveriam resposta autonômica distinta, mascarando as alterações induzidas pela doença de Chagas39.
A maioria dos estudos disponíveis, realizada em vários centros independentes, mostra que são praticamente constantes as lesões do sistema nervoso intracardíaco, principalmente a agressão ao sistema parassimpático39,40. Por outro lado, sabemos que o ECG alterado expressa comprometimento miocárdio. Então, seria plausível supor que a disfunção autonômica (índices de VRR) poderia ser secundária a lesão cardíaca estrutural. Neste estudo, nós mostramos que o ECG alterado não esteve associado ao comprometimento da VRR, tornando essa hipótese menos provável. Villar e cols.25 igualmente não encontraram, dentre os pacientes com ECG alterado, diferenças no componente de AF em repouso. Também, Rocha e cols.32 mostram que a modulação autonômica (índices de VRR) é independente da disfunção ventricular cardíaca.
A presença de anticorpos circulantes funcionalmente ativos contra receptores cardíacos acoplados à proteína G (anti-m2 e anti-β1) em pacientes com doença de Chagas é um achado já estabelecido. Em estudos prévios, nosso grupo e outros reportamos que esses anticorpos são independentes de disfunção ventricular13,21,40. A busca por eventual correlação entre a presença de anticorpos circulantes funcionalmente ativos contra receptores cardíacos acoplados à proteína G (anti-m2 e anti-β1) e alterações eletrocardiográficas, foi realizada por meio do coeficiente de contingência. O valor encontrado de 0,1388 torna pouco provável que o primeiro evento justifique o segundo.
A avaliação da relação baixa alta durante a inclinação permite observar a modulação do sistema simpático sobre o vago. Embora em termos absolutos haja menor ação parassimpática durante o estímulo ortostático, como existe frequentemente um comprometimento concomitante do componente simpático do SNA na doença de Chagas, a relação entre eles pode não sofrer alteração na medida em que ambos estão reduzidos40. No presente trabalho, ela foi ligeiramente maior nos chagásicos em relação aos controles, fato possivelmente justificado pela menor reserva vagal (representada pela AF que compõe o denominador da relação).
Relevância clínica: A disfunção autonômica na doença de Chagas pode estar envolvida no mecanismo de lesão-reparação do coração em diferentes situações clínicas. Pouco se conhece sobre os efeitos da estimulação da via anti-inflamatória colinérgica sobre a modulação das arritmias cardíacas e morte súbita na doença de Chagas. Os resultados do presente estudo poderão trazer importantes informações a respeito da interação do sistema nervoso autônomo e sua relação com o sistema imunológico pela via anti-inflamatória colinérgica, abrindo uma linha de investigação que colocará a modulação farmacológica da atividade vagal como alvo terapêutico em diferentes modelos de lesão-reparação do miocárdio - com reflexo nas arritmias cardíacas e morte súbita. Contudo, até o presente momento, isso ainda tem sido muito mais uma hipótese teórica do que propriamente um fenômeno clinico, e ainda necessita ser demonstrado.
A menor reserva vagal em pacientes chagásicos com função preservada esteve associada à presença de anticorpos acoplados à proteína G funcionalmente ativos, e não à presença de lesão cardíaca estrutural.
Agradecemos à Faperj e ao CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico) o financiamento desta pesquisa.
Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.
O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.
Este artigo é parte de tese de mestrado da Dra. Clarissa Antunes Thiers, pela UFRJ - ICES e INC.
Roberto Coury Pedrosa Serviço de Cardiologia/ICES Hospital Universitário Clementino Fraga Filho/UFRJ Rua Prof. Rodolpho Paulo Rocco, 255, Cidade Universitária CEP 21941-913, Ilha do Fundão, RJ - Brasil E-mail:
Artigo recebido em 08/01/12
Revisado em 12/01/12
Aceito em 10/02/12
BACKGROUND: Sudden death is the leading cause of death in Chagas' disease, affecting patients even in the early stages of the disease. The impairment of the autonomic nervous system in this disease has been recognized, as well as its potential as a trigger for malignant arrhythmias when associated with structural or metabolic changes. OBJECTIVE: We sought to identify, in Chagas patients with preserved systolic function, the impairment of the autonomic nervous system and its association with functionally active anti-m2 and anti-β1 receptor antibodies. METHODS: Using spectral analysis of RR variability during passive tilt test, chronic chagasic patients were compared with healthy controls matched for age. Subsequently, the association of autonomic dysfunction with functionally active antibodies with anti-m2 and anti-β1 action was investigated by the Langendorf method. RESULTS: We observed that patients with Chagas disease without ventricular dysfunction express parasympathetic activity against a vagal stimulus, however with less intensity compared to controls. Chagasic patients with anti-m2 or anti-β1 antibodies showed a further significant reduction of the vagal response during respiratory sinus arrhythmia, regardless of the presence of structural lesion. However, the association of both factors promoted response to vagal stimulation similar to that seen in Chagas disease without their presence. CONCLUSION: The lower vagal reserve in Chagas patients with preserved function was associated with functionally active anti-m2 or anti-β1 antibodies, and not with the presence of structural heart lesion.
IInstituto Nacional de Cardiologia - Rio de Janeiro, RJ - Brazil
IIServiço de Cardiologia, Hospital Universitário Clementino Fraga Filho / Instituto de Cardiologia Edson Saad - UFRJ - Rio de Janeiro, RJ - Brazil
IIIInstituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia, Universidade Federal do Rio de Janeiro - Rio de Janeiro, RJ - Brazil
IVServiço de Bioestatística e Estatística Aplicada, Faculdade de Medicina, Universidade Federal do Rio de Janeiro - Rio de Janeiro, RJ - Brazil
VInstituto de Biofísica Carlos Chagas Filho, Universidade Federal do Rio de Janeiro - Rio de Janeiro, RJ - Brazil
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One hundred years after its description by Carlos Chagas in 1909, Chagas Disease (CD) remains a challenge to Health Organizations. According to the World Health Organization (WHO), although the vector transmission has been interrupted in countries such as Brazil, Chile and Uruguay, the prevalence of patients with chronic Chagas disease was estimated at 18 to 20 million individuals in Latin America, with 300,000 new cases each year and 50,000 deaths a year associated with the disease1. In Brazil, chronic disease cases currently predominate, with approximately three million infected individuals2.
There is not enough evidence to support the need for immediate treatment in all chronic chagasic patients with preserved function, although there are studies suggesting an increase in morbidity and mortality in this group of patients3-11. A recent review has suggested that in patients with this form of heart disease (ECG alterations and regional alterations in the echocardiogram, but with preserved ventricular function), the need for further evaluation should be judged on an individual basis11. The I Latin American Guidelines for the diagnosis and treatment of Chagasic cardiopathy, recently published, also recognizes the existence of this group of patients and its prognostic value for sudden death12.
In recent decades, several studies have elucidated an association between the Autonomic Nervous System (ANS) and immune function, and have helped to disclose some mechanisms involved in this interaction. Our group has had active participation in relation to chronic chagasic cardiopathy13-18. It is possible that functionally active circulating antibodies against G protein-coupled receptors, capable of interfering with receptors of both, parasympathetic and sympathetic systems, can physiologically affect the cardiac autonomic behavior and modulate electrophysiological properties involved in mechanisms of complex ventricular arrhythmias18-20. These antibodies are not just epiphenomenon of the destruction of the autonomic nervous system and are independent from cardiac lesions14,20-23. We recently showed that in chagasic patients with preserved systolic function, cardiac sympathetic autonomic modulation is affected. This was demonstrated by cardiac nerve destruction that occurred in the ventricular context demonstrated by 123I-MIBG23.
Studies of RR variability (RRV) have been established as a real and reproducible marker of cardiovascular autonomic function24. Among the maneuvers to assess the parasympathetic response, the Respiratory Sinus Arrhythmia (RSA) has been shown to be the most potent stimulus to evoke vagus nerve action25,26. In Chagas disease, in the group with no ventricular dysfunction, the evaluation of the autonomic nervous system through the RRV by different methods has shown variable impairment of parasympathetic and sympathetic modulation27-30. The present study aims to identify, in patients with Chagas disease without ventricular dysfunction, those with alterations in vagal autonomic modulation on the RRV in response to the RSA and at the physiological sympathetic stimulation maneuver (passive tilt at 70°), and correlate it to the presence of functionally active antibodies against cardiac muscarinic m2 and adrenergic β1 receptors.
This is a case series study carried out between October/2009 and August/2010. Patient selection was performed at the chagasic cardiopathy outpatient clinic of Hospital Universitário Clementino Fraga Filho - UFRJ / HUCFF. Of 310 regularly monitored individuals, 76 patients whose sera were characterized for the presence of functionally active antibodies against G-protein coupled receptors (anti-m2 and/or anti-β1) were selected. The study excluded 35 patients with chronic diseases, especially cardiovascular ones; those with ejection fraction (EF) < 50%; frequent cardiac arrhythmias and/or non-sinus rhythms; diabetes mellitus, Parkinson's disease or any neuropathy; patients on medications that could interfere with the cardiovascular system; chronic obstructive pulmonary disease, kidney or thyroid dysfunction, pregnancy, alcoholism, smoking and those using steroid drugs.
The remaining 41 patients (17 men, aged between 26 and 75 years) with a definite diagnosis of Chagas disease (two different serological tests with positive reaction to
Forty-four healthy volunteers (nine men, aged 15-75 years) were controls. All controls and chagasic patients assessed were in good physical and mental shape, had no history of sedentary lifestyle and performed regular daily activities, without any drugs. Chagasic patients did not receive specific anti
Both groups were evaluated for RRV through passive tilt test, in an air-conditioned and soundproof room, after fasting for four hours.
The test was performed in three stages - RSA, rest and passive tilt at 70°. The first step was to inhale and exhale at 12 breaths/minute for two minutes between the 10th and 12th minutes. The second step was performed at rest - in which the RRV was analyzed without any stimulus, between the 15th and 20th minutes. The third and last phase began in the 20th minute, when patients were passively tilted at 70° and the complexes were evaluated until the 25th minute26.
The RRV was analyzed in the frequency domain. We evaluated the High Frequency (HF) in percentage terms - which represents the vagal component of the cardiovascular autonomic nervous system, and the low/high ratio (L/H ratio) - which expresses the balance between the sympathetic and parasympathetic components. The high frequency and the low frequency were measured in normalized units that indicate the relative value of each component relative to the total power of the spectrum. The vagal reserve was assessed by the increase in HF in percentage terms during the RSA, comparing it to rest. The vagal stimulation in the presence of the sympathetic stimulus was calculated by the increase in the L/H ratio in the first five minutes after passive inclination, compared with rest - in which great differences express a better response.
The presence of functionally active circulating antibodies against G-protein coupled cardiac receptors (anti-M2 and anti-β1) was investigated only in the serum of patients with Chagas disease using the Langendorf method in isolated rabbit hearts13. The presence of anti-M2 was defined when a 10% reduction in the sinus heart rate occurred
The separation of the IgG fraction with adrenergic and muscarinic action was performed by affinity column purification. The IgG fraction was separated from the serum of patients by precipitation in (NH4) 2SO4 at 50% and extensive dialysis against PBS, pH 7.4, during 24 hours at 4 ºC. Immunoglobulin thus prepared was loaded onto a column of Sepharose 4B gel activated with cyanogen bromide (CNBr) (Pharmacia), to which the peptide corresponding to the second extracellular loop of the receptor (m2 or β1) was covalently bonded. After washing with PBS, the fraction of the immunoglobulin that bound to the column was eluted with 3M potassium thiocyanate (pH 7.4), quickly followed by extensive dialysis against PBS. This fraction thus obtained was used in the isolated rabbit heart to characterize the serum, following the methodology described above13.
Statistical analysis was performed using the Stata software (release 8.0, 2003) and CIA software. Medians and their respective interquartile values were reported due to the asymmetrical distribution of data. Variables were compared by Student's
We evaluated 41 patients with Chagas disease (17 men and 24 women) and 44 controls (9 men and 35 women). In the chagasic group, age ranged between 26 and 75 years, median of 57 years and in the control group it ranged between 15 and 75 years, with a median of 38 years. The level of physical activity was similar between groups. Chagasic patients had a mean BMI of 23.3, mean hemoglobin of 13 g/dL and mean leukocyte count of 12.9 mil/mm3. All had TSH levels within the normal range, with a mean value of 2.92 mIU/L.
The most common findings observed in the electrocardiogram and transthoracic echocardiogram of patients with Chagas disease are shown in
The assessment of parasympathetic activity through the HF component during RSA demonstrated that chagasic patients with preserved LV function are able to express parasympathetic activity during the RSA maneuver, with resting as the basal state (
According to
Regardless of the presence of electrocardiographic alterations, we found a similar response regarding the RR variability parameters observed (
In agreement with previous studies that addressed chronic Chagas patients with preserved ventricular function, this study shows that, whereas there is still parasympathetic activity evoked by respiratory sinus arrhythmia in this group of patients, they have lower vagal reserve in relation to controls27-29,32. This reduction in vagal reserve was not accompanied by changes in basal heart rate of the patient. The most important and original result was the observation that this reduction was associated with the presence of protein G-coupled functionally active antibodies - particularly anti-β1 antibodies. This finding was independent from the presence of structural heart damage, suggesting that the vagal modulation can be subject to the presence antibodies.
Although subject to extensive research, the cause of this autonomic dysfunction in chronic chagasic myocarditis has yet to be clearly established. Several studies have shown that the inflammatory process is directly related to the intensity of the tissue immune response 33,34. In turn, the association between the parasympathetic autonomic nervous system and immune regulation process was suggested over 30 years ago, when the T-lymphocyte cytotoxicity attenuation by muscarinic cholinergic stimulation was observed35. Afferent and efferent signaling pathways that integrate a reflex arc were described, the "neuroimmunological" or "inflammatory" reflex. Thus, the two systems (nervous and immune systems) can communicate bidirectionally using cytokines and neurotransmitters common to both systems as information mediators.
The efferent pathway of the Central Nervous System (CNS) acts on the immune system (IS) through the parasympathetic nervous system, the so-called anti-inflammatory cholinergic pathway. The parasympathetic nervous system innervates organs of the IS and its mediator acetylcholine acts on immune cells, particularly macrophages, via activation of acetylcholine receptor36,37. In fact, the contribution of immune regulation in dysautonomia has been hypothesized even in early studies of this disease due to inappropriate bradycardia present in patients with Chagas disease38. One of the possible mechanisms is the cross-reactivity (molecular mimicry)13.
In this study, we observed that functionally active G-protein coupled circulating antibodies against cardiac receptors (anti-m2 and anti-1), when combined, act positively in parasympathetic modulation, a fact demonstrated by increase in the high frequency component the RRV analysis, supposedly due to an interaction between them. However, the isolated action of both promotes lower vagal modulation, particularly in patients with anti-m2 alone. These data allow us to infer an association between these antibodies and vagal modulation. In earlier studies, our group demonstrated that serum from chronic Chagasic patients with muscarinic action was able to reduce the HR and/or generate atrioventricular conduction disturbances in isolated rabbit hearts13-18,21. Recently, Ribeiro et al. showed a correlation between high levels of anti-m2 detected by ELISA and a decrease in the high frequency component at the RRV analysis (r = -0.32, p = 0.023)20. The authors suggest that this vagal dysfunction is caused by the inhibitory effect of anti-m2, based on the desensitization phenomenon.
Another finding in this study is the maintenance of basal heart rate in patients with Chagas disease despite a reduction in vagal reserve. This HR maintenance could not be justified by the lack of desensitization of m2-muscarinic receptors. In other words, the agonist antibodies against cardiac muscarinic receptors alter the vagal modulation (RRV index), but not the vagal tone. In previous studies, we showed that antibodies present in the serum of chronic chagasic patients against m2-muscarinic receptors did not induce receptor desensitization in isolated rabbit hearts13,14.
The lack of desensitization of the m2 muscarinic receptors is not particularly surprising, as both ligands (acetylcholine and IgG) possibly interact in different locations in the receptors situated on the surface of the sinus node cells.
The mean age in our control group was lower than that found in chagasic patients. This effect of age on autonomic dysfunction in Chagas' disease is yet to be clarified. Resende et al., comparing healthy elderly individuals, young adults and elderly chagasic patients showed no difference in RRV between the elderly in the presence of sympathetic and parasympathetic stimuli. One reason suggested by the authors would be that the senescence alterations would promote a distinct autonomic response, masking the alterations induced by Chagas disease 39.
Most available studies, performed in several independent centers, show that intracardiac nervous system lesions are practically constant, especially the parasympathetic system aggression39,40. On the other hand, we know that the abnormal ECG shows infarction. So it is plausible to suppose that the autonomic dysfunction (RRV rates) could be secondary to the structural cardiac injury. In this study, we show that the abnormal ECG was not associated with RRV impairment, making this hypothesis less likely. Villar et al.25 did not find, among patients with ECG alterations, differences in the HF component at rest. Moreover, Rocha et al.32 showed that the autonomic modulation (RRV index) is independent from the cardiac ventricular dysfunction.
The presence of functionally active circulating antibodies against G-protein coupled cardiac receptors (anti-m2 and anti-β1) in patients with Chagas' disease is an already established finding. In previous studies, our group and others reported that these antibodies are independent from ventricular dysfunction13,21,40. The search for a possible correlation between the presence of functionally active circulating antibodies against cardiac receptors coupled to G protein (anti-m2 and anti-β1) and electrocardiographic alterations was performed using the contingency coefficient. The obtained value of 0.1388 makes it unlikely that the first event justifies the second.
The evaluation of the low/high ratio during the tilt test allows the observation of the sympathetic modulation on the vagus system. Although in absolute terms there is less parasympathetic action during the orthostatic stimulus, as there is often a concomitant involvement of the sympathetic component of the SNA in Chagas' disease, the association between them may not be altered as they are both decreased40. In this study, it was slightly higher in chagasic patients than in controls, a fact possibly explained by the lower vagal reserve (represented by HF that comprises the ratio denominator).
The lower vagal reserve in Chagas patients with preserved function was associated with the presence of functionally active G-protein coupled antibodies, but not with the presence of structural heart lesion.
We thank FAPERJ and CNPq (National Council for Scientific and Technological Development) for funding this research.
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 Dra. Clarissa Antunes Thiers from UFRJ - ICES e INC.