Abstract Cardiac loading induces left ventricular hypertrophy and cardiac remodeling which when prolonged, leads to heart failure, a complex syndrome affecting approximately 1-2% of the adult population of the Western world with a prevalence increasing with age. Pathological remodeling involves functional and structural changes that are associated with fetal gene expression, sarcomeric re-organization, hypertrophy of cardiomyocytes, fibrosis, inflammation, oxidative stress and impairment of metabolism. The aim of this study was to investigate the role of three novel factors during the cardiac remodeling process with different experimental models of cardiac overload. Phosphatase and actin regulator 1 (Phacr1) expression was rapidly downregulated due to myocardial infarction (MI). Adenovirus-mediated Phactr1 overexpression changed the skeletal α-actin to cardiac α-actin ratio in both healthy and infarcted rat hearts and cultured cardiomyocytes. Phactr1 could regulate the actin isoform switch via the serum response factor (SRF). The expression of transforming growth factor (TGF)- β-stimulated clone 22 (TSC-22) was rapidly induced by multiple hypertrophic stimuli and was also evident post-MI. In addition, TSC-22 could regulate collagen 3a1 expression in the heart. The expression of retinal degeneration 3-like (Rd3l) was downregulated in response to pressure overload and also downregulated post-MI. Rd3l knockout mice expressed increased myocyte hypertrophy and cardiac dysfunction in response to a transverse aortic constriction (TAC) induced pressure overload. This thesis provides novel information about Phactr1, TSC-22 and Rd3l in load-induced cardiac hypertrophy and remodeling. Collectively these studies increase our understanding of the regulatory mechanisms underlying the progression of heart failure. / Tiivistelmä Sydämen kuormitus saa aikaan vasemman kammion liikakasvun eli hypertrofian ja sydämen uudelleenmuovautumisen, mikä pitkittyessään johtaa sydämen vajaatoimintaan. Sydämen vajaatoiminta on monimutkainen oireyhtymä, josta länsimaissa kärsii noin 1-2 % aikuisväestöstä, ja esiintyvyys nousee iän myötä. Patologisessa uudelleenmuovautumisessa tapahtuu toiminnallisia ja rakenteellisia muutoksia, joihin liittyy muutoksia geenien ilmentymisessä, sarkomeerin uudelleen järjestäytymistä, sydänlihassolujen koon kasvua, fibroosia, tulehdusta, oksidatiivista stressiä ja aineenvaihdunnan huonontumista. Tämän työn tarkoituksena oli tutkia kolmen uuden tekijän roolia sydämen uudelleenmuovautumisessa erilaisissa kokeellisissa sydämen kuormituksen malleissa. Fosfataasin ja aktiinin säätelijä 1:n (Phactr1) ilmentyminen väheni nopeasti infarktin seurauksena. Adenovirusvälitteinen Phactr1:n ylituotanto muutti luusto- ja sydänlihasaktiinien isomuotojen suhdetta sekä terveessä että infarktisydämessä, samoin viljellyissä sydänlihassoluissa. Phactr1 saattaa säädellä isomuotojen suhdetta seerumiresponsiivisen tekijän (SRF) avulla. Transformoituvan kasvutekijä β1:n stimuloima proteiini 22:n (TSC-22) ilmentyminen nousi nopeasti usean hypertrofisen stimuluksen seurauksena sekä infarktin jälkeen. Lisäksi TSC-22 voisi säädellä kollageeni 3a1:n ilmentymistä sydämessä. Retinan degeneroituvan proteiinin 3 kaltaisen tekijän (Rd3l) ilmentyminen väheni sekä painekuormituksen että infarktin seurauksena. Rd3l-poistogeenisillä hiirillä aortan ahtauman aiheuttama painekuormitus sai aikaan lisääntynyttä sydänlihassolujen hypertrofiaa ja sydämen toimintahäiriöitä. Tämä väitöskirjatutkimus tuo uutta tietoa Phactr1-, TSC-22- ja Rd3l-geeneistä kuormituksen aiheuttamassa sydämen hypertrofiassa ja uudelleenmuovautumisessa. Nämä tulokset auttavat osaltaan ymmärtämään monimutkaisia molekyylitason mekanismeja, jotka johtavat sydämen vaajatoiminnan kehittymiseen.

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O metabolismo energético, o estresse oxidativo e a inflamação são alguns dos mecanismos que modulam este processo, assim, torna-se relevante identificar medidas que possam atenuá-los. Neste contexto, o açaí (Euterpe oleracea Mart.) pode ser útil, principalmente, devido suas propriedades antioxidantes e anti-inflamatórias. Objetivo: Avaliar a influência da suplementação de polpa de açaí sobre a remodelação cardíaca em ratos EFC, por meio da análise de variáveis morfológicas, funcionais, bioquímicas e moleculares cardíacas. Material e Métodos: Foram utilizados ratos Wistar machos, pesando aproximadamente entre 200 e 250g. Os animais foram alocados em 6 grupos: 1) Grupo não EFC e alimentado com ração comercial (NEFCA0, n=10); 2) Grupo não EFC e alimentado com ração comercial suplementada com 2% de polpa de açaí (NEFCA2, n=10); 3) Grupo não EFC e alimentado com ração comercial suplementada com 5% de polpa de açaí (NEFCA5, n=11); 4) Grupo EFC e alimentado com ração comercial (EFCA0, n=9); 5) Grupo EFC e alimentado com ração comercial suplementada com 2% de polpa de açaí (EFCA2, n=10) e 6) Grupo EFC e alimentado com ração comercial suplementada com 5% de polpa de açaí (EFCA5, n=9). Após 2 meses, foram realizados: aferição da pressão arterial sistólica, estudo ecocardiográfico, eutanásia para coleta do material biológico e estudo morfométrico. Amostras de soro foram utilizadas para dosar cotinina e amostras de ventrículo esquerdo (VE) foram utilizadas para avaliação de: metabolismo energético [β hidroxiacil Coenzima A desidrogenase (β-OH-acil CoA-DH), citrato sintase (CS), complexo I, complexo II, ATP sintase, fosfofrutoquinase (PFK), lactato desidrogenase (LDH) e piruvato desidrogenase (PDH)], estresse oxidativo [hidroperóxido de lipídio (HL), catalase (CAT), superóxido dismutase (SOD), glutationa peroxidase (GSH-Px) e fator nuclear derivado de eritróide 2 (Nrf2)], inflamação [fator nuclear-κB (NF-κB)] e morte celular [Caspase-3]. Os valores são apresentados como média ± erro padrão e as comparações entre os grupos foram realizadas pelo teste ANOVA de duas vias, com nível de significância adotado de 5%. Resultados: Os animais EFC apresentaram maior concentração de cotinina sérica; maiores valores de diâmetro diastólico do VE, diâmetro sistólico do VE, massa do VE e índice de massa do VE nos dados ecocardiográficos; maior peso do VE nos dados morfométricos; menor atividade de β-OH-acil CoA-DH, CS, complexos I e II e ATP sintase, além de maior atividade de LDH nos dados de metabolismo energético; e, por fim, maior concentração de HL e menor atividade de CAT, SOD e GSH-Px nos dados de estresse oxidativo. Em relação à influência da suplementação de polpa de açaí nos animais EFC, o grupo EFCA5 apresentou maior atividade da CAT do que os grupos EFCA2 e EFCA0 de forma dose-dependente. Além disso, a ação da suplementação de polpa de açaí foi observada nos ratos (EFC e NEFC) que receberam a dose de 2% e apresentaram menor atividade do complexo II quando comparados com os animais que não receberam suplementação. Já os ratos (EFC e NEFC) que foram suplementados com 5% de polpa de açaí apresentaram menor concentração de HL do que os animais que receberam as outras duas dietas. Por fim, a influência da suplementação de polpa de açaí nos animais NEFC foi observada no grupo NEFCA5 que apresentou maior atividade da CS do que os grupos NEFCA2 e NEFCA0 de forma dose-dependente. Conclusão: A EFC induz remodelação cardíaca nos animais e a suplementação de polpa de açaí parece atenuar os efeitos do cigarro no estresse oxidativo cardíaco de forma dose-dependente. / Background: Exposure to tobacco smoke (ETS) promotes morphological and functional changes in the heart, known by the name of cardiac remodeling. The energy metabolism, oxidative stress and inflammation are some of the mechanisms involved in this process, so it becomes important to identify measures that can mitigate them. In this context, açaí (Euterpe oleracea Mart.) may be useful, primarily, because its antioxidant and anti-inflammatory properties. Objective: To evaluate the influence of açaí pulp supplementation on cardiac remodeling in rats ETS, through the analysis of morphological, functional, biochemical and molecular heart variables. Methods: Wistar rats were used, weighing approximately 200 to 250g. The animals were allocated into 6 groups: 1) no ETS and fed with commercial chow (NETSA0, n = 10); 2) no ETS and fed with commercial chow supplemented with 2% açaí pulp (NETSA2, n = 10); 3) no ETS and fed with commercial chow supplemented with 5% açaí pulp (NETSA5, n = 11); 4) ETS and fed with commercial chow (ETSA0, n = 9); 5) ETS and fed with commercial chow supplemented with 2% açaí pulp (ETSA2, n = 10) and 6) ETS and fed with commercial chow supplemented with 5% açaí pulp (ETSA5, n = 9). After two months, measurement of systolic blood pressure, echocardiography, euthanasia for collection of biological material and morphometric study were performed. Serum samples were used to dose cotinine and left ventricular (LV) samples were used to evaluate: energy metabolism [β hydroxyacyl Coenzyme A dehydrogenase (β-OH-acyl CoA-DH), citrate synthase (CS), complex I, complex II, ATP synthase, phosphofructokinase (PFK), lactate dehydrogenase (LDH) and pyruvate dehydrogenase (PDH)], oxidative stress [lipid hydroperoxide (LH), catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GSH-Px) and nuclear factor-erythroid 2-related factor-2 (Nrf2)], inflammation [nuclear factor-kappa B (NF-κB)] and cell death [Caspase-3]. The values are presented as mean ± standard error and comparisons among groups were performed by two-way ANOVA, with significance level of 5%. Results: The ETS animals presented higher serum cotinine concentration; higher LV diastolic diameter, LV systolic diameter, LV mass and LV mass index in echocardiographic data; higher LV weight in morphometric data; lower activity of β-OH-acyl CoA-DH, CS, complexes I and II and ATP synthase, in addition to increased LDH activity in the energy metabolism data; and, finally, increased LH concentration and lower CAT, SOD and GSH-Px activity in oxidative stress data. Regarding the açaí pulp supplementation influence in ETS animals, ETSA5 group presented higher CAT activity than ETSA2 and ETSA0 groups in a dose-dependent manner. Furthermore, the açaí pulp supplementation action was observed in rats (ETS and NETS) fed with 2% dose and showed lower complex II activity when compared to animals that received no supplementation. Already rats (ETS and NETS) which were supplemented with 5% açaí pulp had lower LH concentration than the animals that received the other two diets. Finally, the açaí pulp supplementation influence in NETS animals was observed in NETSA5 group with higher CS activity than NETSA2 and NETSA0 groups in a dose-dependent manner. Conclusion: ETS induces cardiac remodeling in animals and açaí pulp supplementation appears to mitigate the effects of smoking on cardiac oxidative stress in a dose-dependent manner. / CAPES: 40500004

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:36Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-02-26Bitstream added on 2014-06-13T18:29:09Z : No. of bitstreams: 1 pansani_mc_me_botfm.pdf: 511179 bytes, checksum: 423a47c2a1f03384a23d3c4fb3f26440 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Há evidências que pacientes com insuficiência cardíaca são deficientes em muitos micronutrientes, que representam importante papel na manutenção da homeostase do cálcio, no controle do estresse oxidativo e do metabolismo energético-protéico. Estes pacientes podem apresentar necessidades nutricionais que são diferentes daquelas de indivíduos com estado fisiológico normal. A taurina é um destes nutrientes e corresponde a 50% do total de aminoácidos livres do coração. Estudos in vivo mostraram que a deficiência de taurina está associada à cardiomiopatia, à degeneração da retina e ao retardo do crescimento. Foi realizado estudo experimental para analisar a estrutura e a função cardíaca de ratos Wistar com deficiência de taurina induzida por ß-alanina. Foram estudados 34 ratos machos, Wistar, pesando 100g, casualizados em 2 grupos: grupo controle (C), grupo deficiente em taurina (T (-)). O grupo T (-) recebeu 3% de beta-alanina na água para provocar a deficiência de taurina. Após 1 mês de tratamento os animais foram submetidos à avaliação ecocardiográfica, avaliação funcional pelo coração isolado, avaliação morfométrica, avaliação histopatológica, avaliação da atividade das metalloproteinasess e determinação da concentração de taurina no plasma e no tecido cardíaco. A deficiência de taurina por tratamento com solução de ß-alanina resultou em atrofia cardíaca verificada por afinamento da espessura da parede ventricular, menor peso seco do ventrículo esquerdo e por menores valores de área seccional dos miócitos. Outro achado em nosso estudo foi que o grupo deficiente em taurina apresentou remodelação excêntrica verificada por maior cavidade ventricular (diâmetro sistólico do ventrículo esquerdo), menor espessura da parede posterior do ventrículo esquerdo e menor valor da geometria ventricula... / Micronutrients deficiency is observed in heart failure patients. These micronutrients play important role in maintaining calcium homeostasis, controlling oxidative stress and protein/energy metabolism. Heart failure patients may present different nutritional requirements than those individuals who are healthy. Taurine is one of these nutrients and represents 50% of total free amino acids of the heart. Additionally, in vivo studies have related taurine deficiency to poor growth, cardiomyopathy and retina degeneration. One study was conducted to evaluate the structure and cardiac function of rats with or without taurine deficiency. Thirty-four male Wistar rats (body weight = 100g) were weighed and randomly assigned to 1 of 2 treatments (d 0): Control (C) or taurine-deficient (T (-)). Betaalanine in a concentration of 3% was added to water to induce taurine deficiency in T (-). On d 30, rats were individually submitted to echocardiography, functional assessment of isolated heart, morphometrical, histopathological and metalloproteinase activity evaluation. At the same day individual blood and cardiac tissue samples were collected to determine taurine concentration in plasma and heart. Rats treated T (-) presented cardiac atrophy verified by lower ventricular wall thickness, lesser dry weight of left ventricle, lower myocytes sectional area, eccentric cardiac remodeling verified by larger ventricular cavity (systolic diameter of left ventricle), lower posterior wall thickness of left ventricle and lower ventricular geometry (ratio between the measurements of posterior wall thickness and diastolic diameter of left ventricle). In addition, diastolic function was affect in T (-) rats due to diastole impairment. Rats treated T (-) showed lower velocity of A wave, higher ratio between E and A wave, and tend to have lower isovolumetric relaxation time... (Complete abstract click electronic access below)

Resumo: Tem sido demonstrado que a obesidade promove remodelação cardíaca em ratos. Este estudo investigou a influência da obesidade induzida por dieta hipercalórica (HP) sobre as variáveis nutricionais e o remodelamento cardíaco, considerando a hipertrofia, fibrose intersticial e composição de cadeias pesadas de miosina (MHC), em ratos normotensos Wistar Kyoto (WKY) e ratos espontaneamente hipertensos (SHR). Parcelas de SHR (20) e WKY (20) com 60 dias de idade foram distribuídas em quatro grupos: SHR-C, SHR-OB, WKY-C e WKY-OB. Os grupos C receberam uma dieta normocalórica (C, 3,15 Kcal/g) e os grupos OB foram tratados com uma dieta hipercalórica (4,5 Kcal/g) durante 20 semanas. Dois critérios foram adotados para refinar a composição dos grupos em referência à obesidade, baseados na ingestão alimentar e no peso corporal (PC). As determinações nutricionais incluíram ingestão calórica, eficiência alimentar, PC, adiposidade, glicemia e perfil lipidêmico. A pressão arterial sistólica (PAS) foi mensurada antes e após a intervenção dietética. As análises morfológicas abrangeram a pesagem dos átrios, ventrículos direito e esquerdo e o estudo da umidade procedeu-se em fragmentos cardíacos, hepáticos e pulmonares. Secções histológicas miocárdicas foram utilizadas para cálculo da área seccional do miócito (AM) e fração intersticial de colágeno (FIC). A composição relativa de MHCs foi determinada por eletroforese de gel de poliacrilamida duodecil sulfato de sódio. A composição dos grupos foi submetida à análise estatística pelo teste de proporções binomiais entre e dentro das populações. Algumas variáveis nutricionais e a PAS foram analisadas por MANOVA no modelo de medidas repetidas. Os demais dados foram avaliados por ANOVA e teste de Tukey. Uma interação vigente entre linhagem e tratamento foi notada na composição dos grupos. / Abstract: Obesity has been shown to induce cardiac remodeling in rats. In this study, we investigated the influence of obesity induced by high-fat diet (HFD) on nutritional variables and cardiac remodeling, concerning hypertrophy, interstitial fibrosis and myosin heavy chain composition, in normotensive Wistar Kyoto (WKY) and spontaneously hypertensive (SHR) rats. Sixty-day-old SHR (n=20) and WKY (n=20) were distributed into four groups: SHR-C, SHR-OB, WKY-C e WKY-OB. The C groups received a control diet (C, 3,15 Kcal/g) and the OB groups were treated with a HFD (4,5 Kcal/g) during 20 weeks. Two criteria were adopted to refine the groups composition in reference to obesity based on food consumption and body weight (BW). Nutritional determinations included energy intake, feed efficiency, BW, adiposity, glycemia and lipid profile. Systolic blood pressure (SBP) was measured before and after diet intervention. Morphological analysis involved atria, right and left ventricles weights and humidity study was realized with cardiac, liver and lung pieces. Using myocardial histological sections, myocyte cross sectional areas (MA) and collagen interstitial fraction (CIF) were measured. Relative myosin heavy chain (MHC) composition was determined using sodium dodecyl sulfatepolyacrylamide gel electrophoresis. The groups compositions were submitted to statistical analysis by the binomial proportional test between and within populations. Some nutritional variables and SBP were analyzed by two-way MANOVA in repeated measures model. Other data were evaluated by two-way ANOVA and Tukey test. An interaction between strain and treatment was noted to groups composition. Alimentar efficiency was increased only in the WKYOB and glycemic tolerance was impaired in both OB groups. HFD induced an increase of BW (WKY-C 481.6±39.4 g; WKY-OB 611.4±48.2 g; p<0.05; SHRC 370.3±16.0 g; SHR-OB 410.8±9.3 g; p<0.05) and adiposity in both strains. / Orientador: Antonio Carlos Cicogna / Coorientador: Maeli Dal Pai Silva / Banca: Patricia Chakur Brum / Banca: Marina Politi Okoshi / Mestre

Resumo: Há evidências que pacientes com insuficiência cardíaca são deficientes em muitos micronutrientes, que representam importante papel na manutenção da homeostase do cálcio, no controle do estresse oxidativo e do metabolismo energético-protéico. Estes pacientes podem apresentar necessidades nutricionais que são diferentes daquelas de indivíduos com estado fisiológico normal. A taurina é um destes nutrientes e corresponde a 50% do total de aminoácidos livres do coração. Estudos in vivo mostraram que a deficiência de taurina está associada à cardiomiopatia, à degeneração da retina e ao retardo do crescimento. Foi realizado estudo experimental para analisar a estrutura e a função cardíaca de ratos Wistar com deficiência de taurina induzida por ß-alanina. Foram estudados 34 ratos machos, Wistar, pesando 100g, casualizados em 2 grupos: grupo controle (C), grupo deficiente em taurina (T (-)). O grupo T (-) recebeu 3% de beta-alanina na água para provocar a deficiência de taurina. Após 1 mês de tratamento os animais foram submetidos à avaliação ecocardiográfica, avaliação funcional pelo coração isolado, avaliação morfométrica, avaliação histopatológica, avaliação da atividade das metalloproteinasess e determinação da concentração de taurina no plasma e no tecido cardíaco. A deficiência de taurina por tratamento com solução de ß-alanina resultou em atrofia cardíaca verificada por afinamento da espessura da parede ventricular, menor peso seco do ventrículo esquerdo e por menores valores de área seccional dos miócitos. Outro achado em nosso estudo foi que o grupo deficiente em taurina apresentou remodelação excêntrica verificada por maior cavidade ventricular (diâmetro sistólico do ventrículo esquerdo), menor espessura da parede posterior do ventrículo esquerdo e menor valor da geometria ventricula... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Micronutrients deficiency is observed in heart failure patients. These micronutrients play important role in maintaining calcium homeostasis, controlling oxidative stress and protein/energy metabolism. Heart failure patients may present different nutritional requirements than those individuals who are healthy. Taurine is one of these nutrients and represents 50% of total free amino acids of the heart. Additionally, in vivo studies have related taurine deficiency to poor growth, cardiomyopathy and retina degeneration. One study was conducted to evaluate the structure and cardiac function of rats with or without taurine deficiency. Thirty-four male Wistar rats (body weight = 100g) were weighed and randomly assigned to 1 of 2 treatments (d 0): Control (C) or taurine-deficient (T (-)). Betaalanine in a concentration of 3% was added to water to induce taurine deficiency in T (-). On d 30, rats were individually submitted to echocardiography, functional assessment of isolated heart, morphometrical, histopathological and metalloproteinase activity evaluation. At the same day individual blood and cardiac tissue samples were collected to determine taurine concentration in plasma and heart. Rats treated T (-) presented cardiac atrophy verified by lower ventricular wall thickness, lesser dry weight of left ventricle, lower myocytes sectional area, eccentric cardiac remodeling verified by larger ventricular cavity (systolic diameter of left ventricle), lower posterior wall thickness of left ventricle and lower ventricular geometry (ratio between the measurements of posterior wall thickness and diastolic diameter of left ventricle). In addition, diastolic function was affect in T (-) rats due to diastole impairment. Rats treated T (-) showed lower velocity of A wave, higher ratio between E and A wave, and tend to have lower isovolumetric relaxation time... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Sergio A.R. de Paiva / Coorientador: Leonardo A.M. Zornoff / Banca: Paula Schmidt Azavedo Gaiolla / Banca: Anderson Marliere Navarro / Mestre

Orientador: Sergio Alberto Rupp de Paiva / Resumo: Introdução: A exposição à fumaça do cigarro (EFC) promove alterações morfológicas e funcionais no coração, conhecidas pelo nome de remodelação cardíaca. O metabolismo energético, o estresse oxidativo e a inflamação são alguns dos mecanismos que modulam este processo, assim, torna-se relevante identificar medidas que possam atenuá-los. Neste contexto, o açaí (Euterpe oleracea Mart.) pode ser útil, principalmente, devido suas propriedades antioxidantes e anti-inflamatórias. Objetivo: Avaliar a influência da suplementação de polpa de açaí sobre a remodelação cardíaca em ratos EFC, por meio da análise de variáveis morfológicas, funcionais, bioquímicas e moleculares cardíacas. Material e Métodos: Foram utilizados ratos Wistar machos, pesando aproximadamente entre 200 e 250g. Os animais foram alocados em 6 grupos: 1) Grupo não EFC e alimentado com ração comercial (NEFCA0, n=10); 2) Grupo não EFC e alimentado com ração comercial suplementada com 2% de polpa de açaí (NEFCA2, n=10); 3) Grupo não EFC e alimentado com ração comercial suplementada com 5% de polpa de açaí (NEFCA5, n=11); 4) Grupo EFC e alimentado com ração comercial (EFCA0, n=9); 5) Grupo EFC e alimentado com ração comercial suplementada com 2% de polpa de açaí (EFCA2, n=10) e 6) Grupo EFC e alimentado com ração comercial suplementada com 5% de polpa de açaí (EFCA5, n=9). Após 2 meses, foram realizados: aferição da pressão arterial sistólica, estudo ecocardiográfico, eutanásia para coleta do material biológico e estudo mo... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Background: Exposure to tobacco smoke (ETS) promotes morphological and functional changes in the heart, known by the name of cardiac remodeling. The energy metabolism, oxidative stress and inflammation are some of the mechanisms involved in this process, so it becomes important to identify measures that can mitigate them. In this context, açaí (Euterpe oleracea Mart.) may be useful, primarily, because its antioxidant and anti-inflammatory properties. Objective: To evaluate the influence of açaí pulp supplementation on cardiac remodeling in rats ETS, through the analysis of morphological, functional, biochemical and molecular heart variables. Methods: Wistar rats were used, weighing approximately 200 to 250g. The animals were allocated into 6 groups: 1) no ETS and fed with commercial chow (NETSA0, n = 10); 2) no ETS and fed with commercial chow supplemented with 2% açaí pulp (NETSA2, n = 10); 3) no ETS and fed with commercial chow supplemented with 5% açaí pulp (NETSA5, n = 11); 4) ETS and fed with commercial chow (ETSA0, n = 9); 5) ETS and fed with commercial chow supplemented with 2% açaí pulp (ETSA2, n = 10) and 6) ETS and fed with commercial chow supplemented with 5% açaí pulp (ETSA5, n = 9). After two months, measurement of systolic blood pressure, echocardiography, euthanasia for collection of biological material and morphometric study were performed. Serum samples were used to dose cotinine and left ventricular (LV) samples were used to evaluate: energy metabolism [β hy... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Introdução O papel das alterações hemodinâmicas sobre o remodelamento do ventrículo esquerdo tem sido pouco estudado, especialmente na hipertrofia cardíaca por sobrecarga de volume. A queda da pressão arterial sistêmica e o aumento da pressão de enchimento do ventrículo esquerdo afetam negativamente a pressão de perfusão miocárdica e podem, assim, prejudicar a perfusão subendocárdica, preferencialmente. As conseqüências para o remodelamento do ventrículo esquerdo ainda não foram determinadas. Objetivos Os objetivos do presente estudo foram investigar o papel da pressão de perfusão coronariana (PPC) no remodelamento subendocárdico e os possíveis efeitos sobre a função cardíaca em um modelo de fístula aorto-cava. Métodos Ratos machos Wistar, pesando 330-350 g, foram submetidos ao modelo de fístula aorto-cava (grupo FAC) ou à cirurgia fictícia - sham (grupo SH). Duas avaliações hemodinâmicas foram realizadas: hemodinâmica inicial, com uma semana de cirurgia e hemodinâmica final, com oito semanas de cirurgia. Duas regiões do ventrículo esquerdo foram examinadas: a região subendocárdica (SE) e a região não subendocárdica (não SE). O fluxo miocárdico foi determinado com microesferas coloridas na semana 1. A expressão e a atividade de metaloproteinase (MMP), o estresse oxidativo, os níveis de citocinas, a atividade de mieloperoxidase e a fração de volume do colágeno foram determinados na semana 8. A estrutura e a função cardíacas foram avaliadas com ecocardiografia realizada na semana 8. Resultados Comparado ao grupo SH, FAC apresentou PPC inicial (86+ - 3 mmHg vs. 52 + - 5 mmHg; P <0,0001) e PPC final (86+ - 2 mmHg vs. 54 + - 4 mmHg, P <0,0001) menores e +dP/dt (5917+ - 266 mmHg/s vs. 4511 + - 285 mmHg/s; P = 0,0021) e - dP/dt (5639 + - 396 mmHg/s vs. 4343 + - 274 mmHg/s; P = 0,0121) finais menores. Também, a fração de encurtamento (55,8 + - 1,2% vs. 45,1 + - 2,1%; P = 0,0014) e a espessura relativa de parede do ventrículo esquerdo (0,72 + - 0,02 vs. 0,58 + - 0,03; P = 0,0058) foram menores. Ainda em FAC, o fluxo miocárdico foi menor em SE (2,7 + - 0,5 mL/min/g) comparado a não SE (4,8 + - 0,8 mL/min/g) e também menor comparado a SE (6,7 + - 0,4 mL/min/g) e não SE (7,5 + - 0,5 mL/min/g) de SH. A expressão e a atividade da MMP-2 predominaram em SE de FAC, particularmente nos animais com PPC <60 mmHg. Aumento dos níveis de IL-1beta e IL-6 foram também predominantes em SE de FAC. Já a atividade da mieloperoxidase e os níveis de TNF-alfa e IL-10 foram comparáveis entre os grupos. Comparado a SH, FAC apresentou maior fração de volume do colágeno tanto em SE (1,1+ - 0,1% vs. 7,7 + - 0,4%; P <0,0001) quanto em não SE (1,0 + - 0,1% vs. 4,9 + - 0,3%, P <0,0001). Das variáveis hemodinâmicas, a análise multivariada demonstrou que a PPC inicial foi a única associada de forma independente com a fibrose SE (R2 = 0,76; P <0,0001), com a +dP/dt (R2= 0,55; P = 0,0004) e com a -dP/dt (R2= 0,91; P <0,0001). Houve correlação da PPC final com a expressão (R2 = 0,55; P <0,0001) e a atividade da MMP-2 (R2 = 0,88; P <0,0001) e da fibrose SE com a +dP/dt (R2 = 0,55; P = 0,0004) e com a -dP/dt (R2 = 0,85; P <0,0001). Conclusão Na fístula, a diminuição da PPC está associada a dano em SE, representado por isquemia, estresse oxidativo, aumento de citocinas e de MMP-2, com desenvolvimento de fibrose. O remodelamento de SE interfere negativamente na função do ventrículo esquerdo. / Introdution The role of hemodynamic changes in left ventricular remodeling has been poorly investigated, especially in the context of volume overload cardiac hypertrophy. Low diastolic blood pressure and high left ventricular filling pressure are expected to negatively affect coronary driving pressure and thereby put in jeopardy subendocardial perfusion, in particular. The consequences to global left ventricular remodeling remain undetermined. Objectives The aim of this study was to investigate the role of coronary driving pressure (CDP) in the development of subendocardial remodeling and the conceivable effects on cardiac function, using a rat model of aortocaval fistula. Methods Wistar rats weighting 330-350 g were submitted to aortocaval fistula (ACF group) or sham (SH group) operations. Two hemodynamic measurements were determined following surgery: initial, at week 1; and final, at week 8. Two distinct myocardial layers were examined: the subendocardium (SE) and the non-subendocardium (non SE). Myocardial blood flow was determined at week 1. Metalloproteinase expression and activity, oxidative stress, cytokine levels, myeloperoxidase activity, and fibrosis deposition were assessed at week 8. Cardiac structure and function were determined by means of echocardiography at week 8. Results Compared with SH, ACF showed lower initial (86 + - 3 mmHg vs. 52 + - 5 mmHg; P <0.0001) and final (86+ - 2 mmHg vs. 54 + - 4 mmHg, P <0.0001) CDP and lower final +dP/dt (5917 + - 266 mmHg/s vs. 4511+ - 285 mmHg/s; P = 0.0021) and -dP/dt (5639?396 mmHg/s vs. 4343 + - 274 mmHg/s; P = 0.0121). Left ventricular fractional shortening (55.8 + - 1.2% vs. 45.1+ - 2.1%; P = 0.0014) and relative wall thickness were also lower (0.72 + - 0.02 vs. 0.58 + - 0.03; P = 0.0058). ACF showed lower myocardial blood flow in SE (2.7 + - 0.5 mL/min/g) as compared with non SE (4.8 + - 0.8 mL/min/g) and as compared with both SE (6.7 + - 0.4 mL/min/g) and non SE (7.5 + - 0.5 mL/min/g) regions in SH. Metalloproteinase-2 expression and activity predominated in SE of ACF animals, particularly in those with CDP <60 mmHg. Increased levels of IL-6 and IL-1beta also predominated in SE of ACF. Otherwise, myeloperoxidase activity, and TNF-alfa and IL-10 levels were similar in both groups. Compared with SH, ACF showed higher collagen volume fraction in SE (1.1 + - 0.1% vs. 7.7 + - 0.4%; P <0.0001) and non SE (1.0 + - 0.1% vs. 4.9 + - 0.3%, P <0.0001) regions. Multivariate analyses disclosed initial CDP as the only hemodynamic parameter independently associated with SE fibrosis (R2 = 0.76; P <0.0001) and with +dP/dt (R2= 0.55; P = 0.0004) and -dP/dt (R2= 0.91; P <0.0001). Final CDP correlated with both the expression (R2 = 0.55; P <0.0001) and the activity of metalloproteinase-2 (R2 = 0.88; P <0.0001) and SE fibrosis correlated with both +dP/dt (R2 = 0.55; P = 0.0004) and -dP/dt (R2 = 0.85; P <0.0001). Conclusion Low coronary driving pressure early in the course of ACF is associated with SE damage characterized by ischemia, oxidative stress, increase in cytokines and MMP-2, the development of fibrosis and by this mechanism interferes negatively in left ventricular function.

Orientador: Maeli Dal Pai Silva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-16T01:17:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pacagnelli_FrancisLopes_D.pdf: 1401463 bytes, checksum: 3ec8f4739f24048aabeda5c455e32e8f (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Introdução: A sobrecarga pressórica imposta pela estenose da valva aórtica (EAo) progride para disfunção ventricular e Insuficiência Cardíaca (IC). Na IC ocorre Remodelação Cardíaca (RC) e mudanças dos tipos de fibras do músculo esquelético. Os mecanismos moleculares que são responsáveis pelas alterações das fibras musculares na IC ainda não foram descritos. Os fatores de regulação miogênica (MRF), uma família de fatores transcricionais que controlam vários genes músculoespecíficos, podem estar relacionados com essa miopatia. Entre os MRFs, a MyoD está relacionada com aumento do TNF-? e diminuição do IGF-I e a miogenina com o metabolismo oxidativo. Estudos têm enfatizado os efeitos do Treinamento Físico (TF) sobre a RC e músculo esquelético na IC. A hipótese deste estudo é que a IC pode alterar os MRFs e que a aplicação do TF antes de se instalar a IC promoverá melhora na RC e reverterão às alterações fenotípicas do músculo esquelético, os MRFs e seus possíveis mecanismos de controle. Objetivos: Avaliar os efeitos do TF durante a transição entre disfunção ventricular e IC induzida por EAo pela avaliação da RC e do músculo estriado esquelético. Métodos: Após 18 semanas de EAo, quando os animais apresentaram disfunção ventricular estes foram submetidos a um TF durante 10 semanas em uma esteira. A IC foi avaliada por parâmetros clínicos e a RC por dados morfológicos e ecocardiograma. Foram avaliados no músculo soleus os tipos de fibras, as miosinas de cadeia pesada (MHC), a atividade da Citrato Sintase (CS), a expressão gênica e protéica do IGF-I, MyoD e miogenina e os níveis séricos de TNF- ?. Resultados: O grupo EAo28 apresentou sinais de IC (taquipnéia, ascite, trombo em átrio esquerdo, derrame pleural) e o grupo EAoTF apresentou diminuição da intensidade destes. A RC foi amenizada com o TF e ocorreu aumento da porcentagem de encurtamento do endocárdio (EAo28=40,90 ± 16,18% vs. EAoTF=52,27 ± 11,60%) e velocidade de encurtamento da parede posterior (EAo28=24,31 ± 6,05mm/s vs. EAoTF=30,96 ± 3,94mm/s). Os diâmetros sistólicos e diastólicos (EAo28=5,70 ± 1,95mm vs. EAoTF=4,03 ± 1,37mm; EAo28=9,33 ± 1,30mm vs. EAoTF=8,27 ± 1,03mm, respectivamente), as relações diâmetro do átrio esquerdo/diâmetro da aorta (EAo28=2,18±0,28mm vs. EAoTF=1,88±0,26mm) e ondas E/A mitral (EAo28=5,20 ± 3,02 vs. EAoTF=2,86 ± 2,84) diminuíram. O TF alterou o fenótipo muscular com aumento das fibras do tipo I (EAo28=8,47 ± 6,02% vs. EAoTF=13,0 ± 6,11%) e diminuição das fibras do tipo IIa no EAoTR em relação ao EAo28 (EAo28=22,08 ± 10,28% vs. EAoTF=13,95 ± 2,94%). Não houve alterações nos níveis de TNF- ?, na atividade da CS, na expressão gênica e protéica do IGF-I, MyoD e miogenina na IC e após o TF. Conclusão: O TF melhorou a RC, diminuiu os sinais clínicos da IC e reverteu às alterações fenotípicas do músculo soleus, sem alterar os MRFs, TNF-? e metabolismo oxidativo durante a transição entre disfunção ventricular e IC em ratos com estenose aórtica. Os MRFs parecem não estar relacionados à modulação do fenótipo muscular e a sua reversão pelo TF na EAo. / Abstract: Background: Pressure overload imposed by aortic valve stenosis (AS) progresses to ventricular dysfunction and heart failure (HF). In HF occurs Cardiac Remodeling (CR) and changes in fiber types of skeletal muscle. The molecular mechanisms that are responsible for changes in muscle fibers in HF has not been described. The myogenic regulatory factors (MRF), a family of transcriptional factors that control several musclespecific genes, may be associated with this myopathy. Among the MRFs, MyoD is related to increase of TNF-? and decrease of IGF-I and myogenin with oxidative metabolism. Studies have emphasized the effects of physical training (PT) on the CR and skeletal muscle in HF. Our hypothesis is that the HF can change the MRFs and the application of the PT before installing the HF will promote improvement in CR and revert the phenotypic changes of skeletal muscle, the MRFs and their possible control mechanisms. Objectives: Evaluate the effects of PT during the transition between ventricular dysfunction and HF induced by AS through assessment of CR and skeletal muscle. Methods: After 18 weeks of AS, when the animals presented ventricular dysfunction, they were submitted to a PT on a treadmill during 10 weeks. HF was evaluated by clinical parameters and, the CR, by morphological data and echocardiogram. We evaluated fiber types in soleus muscle, the myosin heavy chain (MHC), the activity of citrate synthase (CS), the gene and protein expression of IGF-I, MyoD and myogenin and the serum levels of TNF-?. Results: The AS28 group presented signs of HF (tachypnea, ascites, thrombus in left atrium, pleural effusion) and ASPT group presented reduced intensity of these. CR was reduced with the PT and it increased the percentage of shortening of the endocardium (AS28=40,90 ± 16,18% vs. ASPT=52,27 ± 11,60%) and shortening velocity of the posterior wall (AS28=24,31 ± 6,05 mm/s vs. ASPT=30,96 ± 3,94 mm/s). The systolic and diastolic diameters (AS28=5,70 ± 1,95 mm vs. ASPT=4,03 ± 1,37 mm; AS28=9,33 ± 1,30 mm vs. ASPT=8,27 ± 1,03 mm, respectively) relations of left atrium diameter/aortic diameter (AS28=2,18 ± 0,28 mm vs. ASPT= 1,88 ± 0,26 mm) and E/A wave mitral (AS28=5,20 ± 3,02 vs. ASPT=2,86 ± 2,84) decreased. The PT changed the muscle phenotype increasing fiber type I (AS28= 8,47 ± 6,02% vs. ASPT=13,0 ± 6,11%) and decreasing fibers type IIa in ASPT in relation to AS28 (AS28=22,08 ± 10,28% vs. ASPT=13,95 ± 2,94%). There were no changes in levels of TNF-? in CS activity, gene expression and protein of IGF-I, MyoD and myogenin in HF and after PT. Conclusion: PT improved CR, decreased clinical signs of HF and reversed the phenotypic changes of the soleus muscle without altering the MRFs, TNF-? and oxidative metabolism during the transition between ventricular dysfunction and HF in rats with aortic stenosis. The MRFs seems not to be related to the modulation of muscle phenotype and its reversal by PT in the AS. / Doutorado / Biologia Celular / Doutor em Biologia Celular e Estrutural

Injectable biomaterials have emerged as a treatment for myocardial infarction (MI). They can be applied either as an enhancement for cell therapy or as a stand-alone treatment for MI. The main focus of this study was to apply circulating angiogenic cells (CACs) with or without an injectable collagen matrix for MI treatment in a mouse model. Furthermore, a collagen-chitosan matrix was tested for modulating the myocardial maladaptive remodeling post-MI. First, the in vivo thermo-gelling and retention properties of the collagen matrix were validated using positron emission tomography (PET) tracer and quantum dot (Qdot) labelled matrix in MI mouse hearts. The therapeutic potential of the matrix ± CACs was then tested in a mouse MI model. The results showed that CACs-only and matrix-only treatments were associated with cardiac function preservation. However, in combination, CAC + matrix therapy had a synergistic effect and significantly improved cardiac function (echocardiography), perfusion and viability (PET scan), increased cell engraftment and arteriole density, and reduced the infarct size. CAC-matrix interaction through the integrin alpha2 receptor was essential for the observed therapeutic effect. In a third study, the addition of chitosan (a polysaccharide) to the collagen matrix was shown to reduce maladaptive remodeling post-MI by limiting cardiac fibroblast-to-myofibroblast differentiation and scar formation. In conclusion, these collagen-based hydrogels hold promise to enhance cardiac repair as a delivery scaffold for therapeutic cells, and/or as a stand-alone treatment, which can actively modulate the environment including the fibrotic process after MI.

O infarto agudo do miocárdio (IAM) é a principal causa de mortalidade mundial. O IAM é acompanhado de remodelamento cardíaco, caracterizado por alterações gênicas, moleculares e celulares, com consequentes alterações no tamanho, forma e função do coração, e resultante disfunção ventricular e insuficiência cardíaca. Evidências experimentais e clínicas indicam que a prevenção ou o tratamento do remodelamento cardíaco beneficiam a função ventricular. A LDE é uma nanopartícula lipídica, com estrutura semelhante à lipoproteína de baixa densidade (LDL). A LDE tem a capacidade de se concentrar em células com superexpressão de receptores de LDL, como em processos proliferativos e inflamatórios, sendo utilizada com um direcionador de fármacos a sítios específicos. Nosso laboratório demonstrou que o tratamento com metotrexato (MTX), um fármaco antiproliferativo e imunossupressor, associado à LDE reduziu acentuadamente as lesões ateroscleróticas na aorta de coelhos submetidos à dieta hipercolesterolêmica. Esses resultados nos levaram à hipótese de que a LDE-MTX possa ser utilizada para minimizar o processo inflamatório pós-IAM, determinante para o remodelamento cardíaco, e seus efeitos deletérios. O objetivo do trabalho foi investigar o efeito do tratamento da LDE-MTX sobre o remodelamento cardíaco em ratos submetidos ao IAM. Ratos machos Wistar (300-400g) foram submetidos ao modelo cirúrgico de IAM ou à cirurgia fictícia (SHAM). Os grupos foram divididos entre: SHAM (solução fisiológica), IAM-LDE, IAMMTXc (metotrexato comercial), IAM-LDE-MTX. Os animais foram tratados uma vez por semana na dose de 1 mg/kg intraperitonealmente, por 6 semanas. Após 24 horas do IAM e ao final do seguimento, foi realizado o ecocardiograma. O coração, o pulmão, o fígado e os rins foram coletados para obtenção do peso relativo dos órgãos. O tamanho do IAM foi estimado pela média dos tamanhos dos IAM externo e interno. A avaliação da necrose dos miócitos, processo inflamatório, diâmetro dos miócitos e fibrose miocárdica nas regiões subendocárdica (SE) e intersticial (INT) foi realizada na região remota ao IAM. Marcadores de estresse oxidativo, inflamação, fibrose, angiogênese e os receptores de lipoproteínas foram quantificados por PCR em tempo real. O tratamento com LDE-MTX diminuiu a dilatação do VE, hipertrofia cardíaca, volumes sistólicos e diastólicos, espessura do septo interventricular e da parede posterior e massa do VE, comparado aos grupos IAM-LDE e IAM-MTXc. Além disso, houve uma melhora de aproximadamente 40% da função sistólica do VE em relação aos demais grupos IAM. O tratamento com LDE-MTX não alterou a função diastólica. O peso relativo do coração e do pulmão foi menor no grupo IAM-LDE-MTX quando comparado ao IAM-LDE. Na histomorfometria, houve diminuição no tamanho do infarto no grupo IAM-LDE-MTX quando comparado com IAMLDE. A necrose, infiltrado inflamatório e fração de volume do colágeno nas regiões INT e SE foram menores no IAM-LDE-MTX em relação aos grupos IAM-LDE e IAM-MTXc, assim como o diâmetro dos miócitos. A expressão gênica dos marcadores de estresse oxidativo e fibrose foi menor no grupo IAM-LDE-MTX quando comparado ao grupo IAM-MTXc. Com relação à inflamação, o grupo IAM-LDE-MTX apresentou menor expressão do gene para TNF-alfa quando comparado aos grupos IAM-MTXc e SHAM. No que se refere ao receptor de lipoproteína, nos grupos IAM-LDE-MTX houve menor expressão do gene para receptor de lipoproteína de baixa densidade (LDLR) quando comparado ao grupo tratado com MTXc. Não foi observada toxicidade em nenhum grupo. Os resultados deste estudo indicam que o tratamento com LDE-MTX melhora significantemente a função cardíaca e atenua o remodelamento cardíaco em modelo experimental cirúrgico para IAM / Acute myocardial infarction (AMI) is the main cause of worldwide mortality. AMI is accompanied by cardiac remodeling, characterized by genetic, molecular and cellular alterations, with consequent changes in the size, shape and function of the heart, resulting in ventricular dysfunction and heart failure. Experimental and clinical evidence indicate that prevention or treatment of cardiac remodeling benefits the ventricular function. LDE is a lipid nanoparticle with a structure similar to low density lipoprotein (LDL). LDE has the ability to concentrate in cells with overexpression of LDL receptors, such as in proliferative and inflammatory processes, and is used with a drugtargeting agent at specific sites. Our laboratory demonstrated that the treatment with methotrexate (MTX), an antiproliferative and immunosuppressive drug, associated to LDE markedly reduced atherosclerotic lesions in aorta of rabbits submitted to the hypercholesterolemic diet. These results led us to the hypothesis that LDEMTX could be used to minimize the post-AMI inflammatory process, determinant for cardiac remodeling, and their deleterious effects. The aim of this study was to investigate the effect of LDE-MTX treatment on cardiac remodeling in rats submitted to AMI. Male Wistar rats (300-400g) were submitted to the surgical model of AMI or Sham surgery. The groups were divided into: SHAM (saline solution), AMI-LDE, AMI-MTXc (commercial methotrexate), AMI-LDE-MTX. The animals were treated once a week at a dose of 1 mg/kg intraperitoneally, for 6 weeks. After 24 hours of AMI and at the end of the follow-up, the echocardiogram was performed. The heart, lung, liver and kidneys were collected to obtain the relative weight of the organs. Infaction size was estimated by mean extern and intern size of IAM. Evaluation of myocyte necrosis, inflammatory process, myocyte diameter and myocardial fibrosis in the subendocardial (SE) and interstitial (INT) areas was performed in remote area from AMI. Markers of oxidative stress, inflammation, fibrosis, angiogenesis and lipoprotein receptors were quantified by quantitative real-time PCR. Treatment with LDE-MTX decreased LV dilation, cardiac hypertrophy, systolic and diastolic volumes, interventricular septum and posterior wall thickness and LV mass, compared to AMI-LDE and AMI-MTXc groups. In addition, there was an improvement of approximately 40% of LV systolic function compared to other AMI groups. Treatment with LDE-MTX did not alter diastolic function. The relative weight of the heart and lung were lower in the AMI-LDE-MTX group when compared to the AMI-LDE. In morphometry, infarct size decreased in the AMI-LDE-MTX group when compared to AMI-LDE. Necrosis, inflammatory infiltrate and collagen volume fraction in the INT and SE regions were lower in AMI-LDEMTX than in AMI-LDE and AMI-MTXc groups, as well as the myocyte diameter. The gene expression of oxidative stress and fibrosis markers were lower in the AMI-LDE-MTX group when compared to the AMI-MTXc. Regarding inflammation, the AMI-LDE-MTX group had lower expression of the TNF-alfa gene when compared to the AMI-MTXc group and the SHAM group. As regards the lipoprotein receptor, in the AMI-LDE-MTX there was lower expression of the gene for low-density lipoprotein (LDLR) receptor compared to MTXc treated animals. No toxicity was observed in any groups. The results of this study indicate that treatment with LDE-MTX significantly improves cardiac function and attenuates cardiac remodeling in an experimental surgical model for AMI