Cardiovascular diseases are among the leading causes of deaths worldwide, but the fluid mechanics of many of these conditions and the devices used to treat them are only partially understood. This goal of this dissertation was to develop new experimental techniques that would enable translational research into two of these conditions. The first set of experiments examined <i>in-vitro</i> the changes in Wall Shear Stress (WSS) and Oscillatory Shear Index (OSI) caused by the implantation of coronary stents into the arteries of the heart using Particle Image Velocimetry. These experiments featured one-to-one scaling, commercial stents, and realistic flow and pressure waveforms, and are believed to be the most physiologically accurate stent experiments to date. This work revealed distinct differences in WSS and OSI between the different stent designs tested, and showed that changes in implantation configuration also affected these hemodynamic parameters. Also, the production of vortices near the stent struts during flow reversal was noted, and an inverse correlation between WSS and OSI was described. The second set of experiments investigated Left Ventricular Diastolic Dysfunction (LVDD) using phase contrast magnetic resonance imaging (pcMRI). Using this technique, ten patients with and without LVDD were scanned and a 2D portrait of blood flow through their heart was obtained. To augment this data, pressure fields were calculated from the velocity data using an omni-directional pressure integration scheme coupled with a proper-orthogonal decomposition-based smoothing. This technique was selected from a variety of methods from the literature based on an extensive error analysis and comparison. With this coupled information, it was observed that healthy patients exhibited different flow patterns than diseased patients, and had stronger pressure differences during early filling. In particular, the ratio of early filling pressure to late filling pressure was a statistically significant predictor of diastolic dysfunction. Based on these observations, a novel hypothesis was presented that related the motion of the heart walls to the observed flow patterns and pressure gradients, which may explain the differences observed clinically between healthy and diseased patients. / Ph. D.

No description available.

No description available.

No description available.

No description available.

No description available.

Abstract Left ventricular hypertrophy (LVH), a common complication of elevated blood pressure (BP), is a risk factor for cardiovascular (CV) morbidity and mortality. Adiponectin has been shown to have cardioprotective effects and is inversely associated with LVH. BP can be measured at a clinical visit, as a momentary value. Ambulatory blood pressure (APB) measurement (ABPM) is a method of repeated BP measurements through a defined period, targeted to evaluate the circadian BP profile. High BP and ABPM have been shown to be associated with LVH and left ventricular diastolic dysfunction (LVDD). A high sodium intake has been associated with elevated BP and adverse CV outcome. The aim of this study was to investigate the associations between adiponectin and left ventricular mass index (LVMI), a measure of LVH, ABPM and the development of LVDD during long-term follow-up, ABPM and the change in LVMI during long-term follow-up, and the role of dietary sodium intake in the incidence of AF. Adiponectin has been shown to have vasoprotective, anti-inflammatory and cardioprotective effects. Hypoadiponectinemia has been associated with hypertension, coronary artery disease (CAD) and LVH. In this study, adiponectin levels were inversely associated with LVMI, even after adjustment with conventional risk factors of LVH, in a fairly large sample of middle-aged subjects. Elevated BP and pulse pressure (PP) have been associated with echocardiographic measures of LVDD. In this study, the association between APBM and the development of LVDD during a 20-year follow-up was evaluated. Ambulatory PP (APP) was shown to independently associate with the development of LVDD, even after adjustment with conventional risk factors of LVDD. APBM has been associated with LVH in cross-sectional assessments and has also been shown to have predictive value in future LVMI or LVH. In a few studies the predictive value of APP in future LVMI was observed. In the present study, an increase in APP was shown to predict the change in LVMI during long-term follow-up. In this study, the association between dietary sodium intake and the incidence of AF was evaluated. A high sodium intake predicted the occurrence of AF, which is a novel finding. In conclusion, this study offers novel findings about predictive factors in the entity of cardiac remodelling. / Tiivistelmä Vasemman kammion hypertrofia on yleinen kohonneen verenpaineen seuraus ja sen on todettu olevan sydän- ja verisuonitapahtumien riskitekijä. Adiponektiinin on osoitettu suojaavan vasemman kammion hypertrofialta. Ambulatorinen verenpaineen mittaus on menetelmä, jossa verenpaine mitataan määritellyllä ajanjaksolla toistuvasti, mikä antaa kuvan verenpaineesta vuorokauden eri jaksoissa. Kohonneella ambulatorisella verenpaineella on osoitettu olevan yhteys vasemman kammion hypertrofiaan sekä vasemman kammion diastoliseen vajaatoimintaan. Runsas natriumin saanti on yhteydessä kohonneeseen verenpaineeseen sekä sydän- ja verisuonisairauksiin. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on selvittää yhteyksiä adiponektiinin ja vasemman kammion massaindeksin välillä, ambulatorisen verenpaineen ja vasemman kammion diastolisen vajaatoiminnan kehittymisen välillä, ambulatorisen verenpaineen ja vasemman kammion massaindeksin muutoksen välillä sekä natriumin saannin ja eteisvärinän ilmaantuvuuden välillä. Adiponektiinilla on todettu olevan suotuisia vaikutuksia verisuonistoon, tulehdusreaktion hillintään sekä sydänlihakseen. Matalan adiponektiinitason on osoitettu olevan yhteydessä verenpainetautiin, sepelvaltimotautiin sekä vasemman kammion hypertrofiaan. Tässä tutkimuksessa adiponektiinihormonilla osoitettiin olevan käänteinen yhteys vasemman kammion massaindeksiin, vaikka perinteiset riskitekijät otettiin huomioon. Kohonneella verenpaineella sekä pulssipaineella on osoitettu olevan yhteys vasemman kammion diastoliseen vajaatoimintaan. Tässä tutkimuksessa arvioitiin ambulatorisen verenpaineen merkitystä vasemman kammion diastolisen vajaatoiminnan kehittymisessä. Ambulatorinen pulssipaine osoittautui riskitekijäksi, vaikka perinteiset riskitekijät otettiin huomioon. Ambulatorisella verenpaineella ja pulssipaineella on osoitettu olevan yhteys vasemman kammion hypertrofiaan poikkileikkaustutkimuksissa ja seurantatutkimuksissa. Tässä tutkimuksessa ambulatorisen pulssipaineen nousun havaittiin ennustavan vasemman kammion massaindeksin kasvua pitkäaikaisseurannassa. Tässä tutkimuksessa korkean natriumin saannin todettiin olevan yhteydessä lisääntyneeseen eteisvärinän ilmaantuvuuteen. Tätä yhteyttä ei ole aiemmin todettu muissa tutkimuksissa. Tässä tutkimuksessa löydettiin uusia riskitekijöitä sydämen patologisiin ilmentymiin liittyen.

No description available.

Le syndrome métabolique (SM) est associé avec une augmentation du risque de survenue d’évènements cardiovasculaires et plus particulièrement d’insuffisance cardiaque à fraction d’éjection préservée (ICFEp). L’ICFEp représente environ 50% des IC totales, cependant, à ce jour, aucun traitement n’a permis de diminuer significativement la mortalité. L’ICFEp associée au SM, bien que d’origine multifactorielle, est caractérisée par une activation du système endothélinergique, une surexpression du récepteur minéralocorticoïde ainsi qu’une dysfonction mitochondriale participant à l’établissement et au maintien de la pathologie. Nous avons évalué dans trois études distinctes les effets à court-terme (1 semaine) et long-terme (3 mois) de trois médicaments ciblant ces systèmes biologiques, sur les dysfonctions cardiovasculaires observées dans un modèle d’ICFEp associée au SM, le rat Zucker fa/fa. Ainsi nous avons utilisé un antagoniste des récepteurs de l’endothéline, le macitentan, un antagoniste du récepteur minéralocorticoide, la finérénone, ainsi que d’une molécule diminuant la dysfonction mitochondriale, l’iméglimine. Dans les trois études à court-terme nous avons retrouvé une amélioration de la dysfonction diastolique, une augmentation de la perfusion cardiaque ainsi qu’une restauration de la relaxation coronaire endothélium dépendante. Ces améliorations étaient associées à une diminution de la production d’espèces réactives de l’oxygène au niveau du ventricule gauche. Dans les trois études à long-terme nous avons obtenus les mêmes résultats sur les fonctions vasculaire et cardiaque avec au niveau structurel une diminution du collagène interstitiel cardiaque. La production d’espèces réactives de l’oxygène était également diminuée avec les trois traitements Cette étude montre que, dans un modèle d’ICFEp associée au SM, le blocage des récepteurs de l’endothéline ou du récepteur minéralocorticoide, ou la prévention de la dysfonction mitochondriale permettent d’améliorer les dysfonctions cardiaque et vasculaire probablement via une diminution du stress oxydant / Metabolic Syndrome (MS) is associated with an increase in cardiovascular adverse events and specifically with heart failure with preserved ejection fraction (HFpEF). HFpEF represents up to 50% of HF however, no treatment effective on mortality has been yet identified. MS related-HFpEF is a multifactorial syndrome in which an increase in endothelin signaling, in mineralocorticoid receptor activation as well as mitochondria dysfunction is found and participate to the pathology. The present goal of the thesis was to evaluate in three different projects the effects of short- (1 week) and long-term (3 months) treatments, each targeting one of these biological systems, on cardiovascular dysfunction observed in a rat model of MS associated HFpEF. We have chosen the endothelin receptors antagonist macitentan, the mineralocorticoid receptor antagonist finerenone and the new glucose-lowering agent imeglimin. Our results clearly show after the short-term studies an improvement in diastolic dysfunction, an increase in myocardial perfusion as well as restoration of endothelium-dependent coronary relaxation with the 3 treatments. All these improvements were associated with a decrease in left ventricular (LV) reactive oxygen species production (ROS). We obtained the same results after the long-term studies with a decrease in LV interstitial collagen deposition. ROS production was also decreased with the 3 components. This study clearly shows that in a rat model of MS related-HFpEF, blocking endothelin receptors or mineralocorticoid receptors as well as preventing mitochondrial dysfunction is associated with an improvement in cardiac and vascular dysfunctions. These improvements probably involve, among other mechanisms, a decrease in oxidative stress.

<p>Hintergrund: Es gibt nur begrenzte Kenntnisse über Surrogat-Parameter für eine Verschlechterung der körperlichen Funktionsfähigkeit (SF-36) im Verlauf bei Patienten mit diastolischer Dysfunktion/Herzinsuffizienz bzw. mit Risikofaktoren hierfür. Diese Arbeit untersuchte die Assoziation neurohumoraler Aktivierung mit physischer Lebensqualität (SF-36) im Ein-Jahres-Verlauf.</p> <p> Methoden: In der bevölkerungsbasierten Diast-CHF-Studie wurden n=1937 Patienten mit Risikofaktoren für eine diastolische Herzinsuffizienz oder bereits diagnostizierter Herzinsuffizienz eingeschlossen. Für die Fragestellung wurden n=855 Patienten analysiert (Einschlusskriterien: LVEF≥50%, vorhandene Daten für LQ zu beiden Messzeitpunkten im Ein-Jahres-Verlauf (SF-36)). Alle Patienten wurden dichotomisiert in eine Gruppe mit unveränderter/verbesserter (PhF+) vs. verschlechterter körperlicher Funktionsfähigkeit (PhF-) nach einem Jahr (1-FU) im Vergleich zu den erhobenen Baseline-Werten. Verschlechterte körperliche Lebensqualität (PhF-) wurde definiert als eine Verschlechterung um mindestens eine halbe Standardabweichung gegenüber den Werten aus der Baseline. Bei allen Patienten wurden Blutentnahmen, detaillierte echokardiographische Untersuchungen sowie ein 6-Minuten-Gehtest (6-MWD) durchgeführt.</p><p> Ergebnisse: Die analysierte Population (n=855) setzte sich aus n=718 (84%) mit PhF+ sowie n=137 (16%) mit PhF- zusammen. PhF+/PhF-: Alter: 65,6±7,3/69,4±7,7 (p<0,001), BMI: 28,6±4,6/30,4±5,1 (p<0,001), LVEF: 61,6±6,2/61,9±5,8% (p=0,646), 6-MWD: 524,4±109,5/486,0±86,8 (p<0,001), NT-proBNP: 129,8/220,3 (p=0,030), MR-proADM: 0,58/0,69 (p=0,001), MR-proANP: 95,1/121,5 (p=0,009), CT-proET1: 54,6/62,4 (p=0.001). E/é: 9,8/10,9 (p=0,003), LAVI: 23,9/26,3 (p=0,007) und LVMI: 115,1/120,2 (p=0,045). Aus den Ergebnissen der linearen und logistischen Regression ging hervor, dass insbesondere das MR-proADM eine signifikante Assoziation zum Ein-Jahres-Verlauf körperlichen Funktionsfähigkeit (p<0,001) zeigte. Diese Assoziation war unabhängig von Parametern wie Alter, BMI und E/é.</p><p> Fazit: Neurohormone scheinen sich als Surrogat-Parameter für eine Verschlechterung der physischen Lebensqualität im Verlauf bei Patienten mit diastolischer Dysfunktion/Herzinsuffizienz oder kardiovaskulären Risikofaktoren hierfür zu eignen.