A ecocardiografia com perfusão miocárdica em tempo real (EPMTR) permite a quantificação do fluxo sangüíneo miocárdico e, quando realizada durante o estresse, da reserva de fluxo miocárdico (reserva Axß). Essa técnica tem potencial para ser uma importante ferramenta para o diagnóstico não-invasivo da doença arterial coronariana (DAC). Apesar do conhecimento atual das alterações fisiológicas que ocorrem com o uso de agentes vasodilatadores ou catecolaminas na circulação coronariana, não há dados na literatura comparando diretamente o valor da EPMTR, sob estresse pela dobutamina e pela adenosina, para a detecção de DAC em humanos. Os objetivos deste estudo foram: avaliar, em um mesmo grupo de pacientes, a exeqüibilidade e a acurácia da EPMTR, sob estresse pela dobutamina e pela adenosina, para a detecção de estenose arterial coronariana angiograficamente significativa e determinar o valor adicional da análise quantitativa da perfusão miocárdica sobre o eletrocardiograma de 12 derivações, da motilidade segmentar e da análise qualitativa da perfusão miocárdica obtidas durante o estresse pela dobutamina e pela adenosina. Estudamos 54 pacientes (média etária de 60±9 anos, 33 homens) com suspeita clínica de DAC e indicação de angiografia coronariana. Todos os pacientes foram submetidos à EPMTR sob estresse pela adenosina na dose de 140 g/kg/min por seis minutos e, após um intervalo de três a cinco horas, à EPMTR sob estresse pela dobutamina-atropina. O contraste ecocardiográfico utilizado foi o PESDA (Perfluorocarbon-Exposed Sonicated Dextrose and Albumin), administrado por via intravenosa periférica de forma contínua. Para ambas as EPMTR sob estresse pela dobutamina e pela adenosina, foram feitas análises do eletrocardiograma em 12 derivações (ECG), da motilidade segmentar e análise qualitativa e quantitativa da perfusão miocárdica. A quantificação da velocidade do fluxo miocárdico (ß) e do fluxo sangüíneo miocárdico (Axß) foi realizada por meio da utilização do programa computacional QLab 3.0 (Philips Medical Systems, Bothell, WA, USA). Todos os pacientes foram submetidos à angiografia coronariana quantitativa (ACQ) em um intervalo de até 30 dias da EPMTR. Foi considerada DAC a presença de lesão coronariana > 50% do diâmetro luminal. Dos 54 pacientes estudados, 25 (46%) apresentaram lesão coronariana >50% e 29 (54%) não apresentaram lesão coronariana significativa. A exeqüibilidade da quantificação da reserva Axß foi semelhante para a EPMTR sob estresse pela adenosina e pela dobutamina (91% versus 90% dos territórios arteriais; p = ns). A variabilidade da quantificação interobservador para os parâmetros de reserva ß e Axß foi de 6,8% (r = 0,98) e 5,5% (r = 0,97), respectivamente. A variabilidade intra-observador para os mesmos parâmetros foi de 2,1 % (r = 0,99) e 7,4 % (r = 0,95), respectivamente. A análise quantitativa da perfusão miocárdica, obtida pela EPMTR sob estresse pela dobutamina, apresentou sensibilidade de 84%, especificidade de 76% e acurácia de 80% para a detecção de DAC, enquanto que a EPMTR sob estresse pela adenosina apresentou sensibilidade de 88%, especificidade de 72% e acurácia de 80%. O valor incremental das modalidades estudadas para o diagnóstico de DAC foi analisado em modelo que incluiu o ECG, ECG e motilidade segmentar, ECG e motilidade segmentar e perfusão qualitativa e, por último, ECG e motilidade segmentar e perfusão qualitativa e quantitava, tanto para a EPMTR sob estresse pela dobutamina como pela adenosina (2 de 4,9 versus 20,1 versus 23,7 versus 38,4) e (2 de 9,9 versus 20,1 versus 26,7 versus 59,4), respectivamente. Concluímos que a avaliação quantitativa da EPMTR apresenta boa exeqüibilidade. A EPMTR sob estresse pela dobutamina e a pela adenosina apresentam acurácias diagnósticas similares para a detecção de lesão angiograficamente significativa. A análise quantitativa da perfusão miocárdica apresenta valor diagnóstico adicional aos outros parâmetros obtidos durante o estresse pela dobutamina e adenosina. / Real time myocardial contrast echocardiography (RTMCE) has allowed for the quantification of myocardial blood flow reserve (MBFR). This technique is a valuable tool for the noninvasive detection of coronary artery disease (CAD). Both adenosine and dobutamine are currently used stressor agents during RTMCE. Although it has already been shown the effects of these drugs on the coronary physiology, no study has directly compared both agents during RTMCE. The aims of this study were to determine the feasibility and diagnostic accuracy of adenosine versus dobutamine stress RTMCE for the detection of angiographically significant CAD. In addition, we sought to determine the additional value of quantitative RTMCE over the electrocardiogram, wall motion, and qualitative analysis of myocardial perfusion. The study involved 54 patients (60±9 years, 33 men) with suspected CAD. Patients underwent RTMCE at rest and during continuous infusion of 140g/kg/min of adenosine for six minutes, and dobutamine stress. The contrast agent used in the study was PESDA (Perfluorocarbon-Exposed Sonicated Dextrose and Albumin) administered in continuous intravenous infusion. Quantification of plateau of acoustic intensity (A) and microbubble velocity () was performed off line using a specific software (QLab 3.0, Philips Medical Systems, Bothell, WA, USA). Myocardial blood flow was determined as Ax. Quantitative coronary angiography was performed in all patients within 30 days of RTMCE, and CAD was defined as >50% luminal diameter coronary stenosis. There were 25 (46%) patients with CAD and 29 (54%) patients without obstructive lesion. The feasibility of quantitative MBFR was the same for adenosine and dobutamine stress RTMCE (91% versus 90% in all arterial territories; p=ns). The intraobserver variabilities for the measurements of ß and Axß reserve were 2.1% (r = 0.99) and 7.4% (r = 0.95), respectively. The interobserver variabilities for the same parameters were 6.8% (r = 0.98) and 5.5% (r = 0.97), respectively. The sensitivity, specificity and diagnostic accuracy of ß reserve obtained during dobutamine stress RTMCE for detecting CAD were 84%, 76%, and 80%, respectively, and during adenosine stress RTMCE they were 88%, 72% and 80%. The incremental value for the diagnosis of CAD was analyzed in a model that included the EKG, EKG and wall motion, EKG and wall motion and qualitative perfusion analysis and finally, EKG and wall motion and qualitative and quantitative perfusion analysis, for dobutamine and adenosine RTMCE (2= 4,9 versus 20,1 versus 23,7 versus s 38,4) and (2= 9,9 versus 20,1 versus 26,7 versus 59,4), respectively. In conclusion, quantitative RTMCE is a feasible technique in patients with suspected CAD. Dobutamine and adenosine stress RTMCE had similar diagnostic accuracy for the detection of angiographically significant lesion. Quantitative analysis of myocardial perfusion had incremental diagnostic value over the other parameters obtained during both dobutamine and adenosine stress RTMCE.

INTRODUÇÃO: A incidência de doença arterial coronária em candidatos a transplante renal é alta, sendo a principal causa de mortes neste grupo de pacientes. Os resultados obtidos com exames não invasivos usados na detecção de doença arterial coronariana destes pacientes têm-se mostrado variados e, de modo geral, insatisfatórios para uma condição clínica considerada grave. A ressonância magnética cardiovascular é utilizada cada vez mais no estudo de doença arterial coronária na população geral, apresentando bons resultados na identificação de isquemia e de fibrose miocárdica. Entretanto, este método, até o momento, não foi avaliado neste grupo de pacientes. O objetivo deste trabalho é avaliar a capacidade da ressonância magnética cardíaca em detectar doença arterial coronária em candidatos a transplante renal sob dois diferentes aspectos: diagnóstico de lesão coronariana significativa (redução do diâmetro luminal maior ou igual a 70%), avaliada pela alteração da perfusão miocárdica, comparando os resultados com a cintilografia e tendo a angiografia coronária como padrão de referência; e detecção de infarto miocárdico silencioso, comparando com a eletrocardiografia e cintilografia, tendo a ressonância magnética cardiovascular com a técnica de realce tardio como padrão de referência. MÉTODOS: Durante o período de janeiro de 2002 e janeiro de 2004 foram estudados 80 candidatos a transplante renal que apresentavam ao menos um dos seguintes critérios de inclusão: 1. idade igual ou acima de 50 anos; 2. diabete melito; 3. história ou evidência clínica de doença cardiovascular. Todos os pacientes foram encaminhados para serem submetidos a exames de eletrocardiografia, cintilografia, ressonância magnética cardiovascular e angiografia coronária no período máximo de até um ano entre os exames. Na pesquisa de alteração da perfusão miocárdica, comparou-se ressonância magnética cardiovascular com cintilografia em 76 pacientes, tendo a angiografia coronária como padrão de referência na identificação de lesão coronária significativa (estenose igual ou maior que 70% da luz vascular). Na identificação de infarto miocárdico silencioso, comparou-se a ressonância magnética cardiovascular com a eletrocardiografia e cintilografia em 69 pacientes. Os exames foram analisados de modo cego em relação aos resultados dos demais exames. Dados numéricos foram expressos como média, desvio padrão e intervalo de confiança, sendo calculado grau de concordância, testes diagnóstico e de significância entre os métodos. RESULTADOS: Na pesquisa de obstrução coronária significativa, a ressonância magnética cardiovascular apresentou sensibilidade, especificidade e acurácia de 84,1%, 56,3% e 72,4% e a cintilografia miocárdica 65,9%, 68,6% e 67,1%, respectivamente. A ressonância magnética cardiovascular foi significativamente mais sensível que a cintilografia (p=0,039). Na identificação de infarto miocárdico silencioso, o grau de concordância entre a ressonância magnética cardiovascular e o eletrocardiograma foi de 0,28 e entre a ressonância magnética cardiovascular e a cintilografia 0,52. Considerando-se a ressonância magnética cardiovascular como sendo o padrão de referência na identificação de infarto miocárdico silencioso, a sensibilidade, especificidade e acurácia do eletrocardiograma foram de 27,8%, 98% e 79,7% e da cintilografia foram de 66,7%, 87% e 81,2%, respectivamente. CONCLUSÃO: No diagnóstico de lesão coronariana significativa, a ressonância magnética cardiovascular mostrou acurácia similar e maior sensibilidade em relação à cintilografia. Na detecção de infarto miocárdico silencioso, o eletrocardiograma e a cintilografia apresentaram baixa concordância com a ressonância magnética cardiovascular / INTRODUCTION: Coronary artery disease in renal transplant candidates is frequent and is the most common cause of death. Results of standard noninvasive tests for the detection of coronary artery disease in this specific group are incosistent and, overall, considered inadequate for clinical decision making. Cardiovascular magnetic resonance has been used most frequently in the identification of coronary artery disease in the general population with good results in the analysis of myocardial ischemia and fibrosis. However, this method, until now, has not been evaluated for the diagnosis of coronary artery disease in renal transplant candidates. The goal of this study is to assess the capability of cardiovascular magnetic resonance for the detection of coronary artery disease in renal transplant candidates in two different aspects: the diagnosis of significant coronary stenosis (70% or more luminal diameter reduction) assessed by myocardial perfusion abnormalities, comparing the results with scintigraphy and using coronary angiography as the reference method; and the identification of unrecognized myocardial infarction, comparing with electrocardiography and nuclear medicine, using cardiovascular magnetic resonance late enhancement technique as the reference method. METHODS: Between January 2002 and January 2004 we studied 80 renal transplant candidates with at least one of these inclusion criteria: 1. 50 years of age or more, 2. diabetes mellitus, and 3. clinical history or evidence of coronary artery disease. All patients underwent electrocardiogram, nuclear medicine, cardiovascular magnetic resonance and coronary angiography examinations within a maximum period of one year. In the assessment of myocardial perfusion defect, we compared cardiovascular magnetic resonance with scintigraphy in 76 patients with coronary angiography as the reference method in the identification of significant coronary lesion (70% stenosis of the vascular lumen or more). In the identification of unrecognized myocardial infarction, we compared magnetic resonance with electrocardiogram and nuclear medicine in 69 patients. All exams were reviewed by readers blinded to the results of the other exams. Data was presented as mean, standard deviation and confidence interval. Percentual of agreement, diagnostic tests and statistical tests between the exams were calculated. RESULTS: On the assessment of significant coronary stenosis, cardiovascular magnetic resonance showed sensitivity, specificity and accuracy of 84.1%, 56.3%, and 72.4% and nuclear medicine 65.9%, 68.6%, and 67.1%, respectively. Cardiovascular magnetic resonance was significantly more sensitive than scintigraphy medicine (p=0.039). In the identification of unrecognized myocardial infarction, agreement between cardiovascular magnetic resonance and electrocardiogram was 0.28 and between cardiovascular magnetic resonance and scintigraphy was 0.52. Considering cardiovascular magnetic resonance as the reference method in the identification of unrecognized myocardial infarction, the sensitivity, specificity and accuracy of the electrocardiogram were 27.8%, 98% and 79.7%, and for scintigraphy were 66.7%, 87% and 81.2%, respectively. CONCLUSION: In the diagnosis of significant coronary stenosis, cardiovascular magnetic resonance showed similar accuracy and higher sensitivity compared to scintigraphy. In the detection of unrecognized myocardial infarction, the electrocardiogram and scintigraphy presented low agreement with cardiovascular magnetic resonance

O infarto do miocárdio (IM) é a doença cardiovascular que mais causa morte e invalidez em todo o mundo. O uso de animais experimentais tem auxiliado a compreender melhor a fisiopatologia e as formas de tratamento do IM. Sabendo que as dislipidemias estão associadas com o IM e que o treinamento físico pode ser prescrito para prevenção e tratamento de doenças cardiovasculares, no presente trabalho, investigamos os efeitos de dois tipos de treinamentos físicos em um modelo experimental de dislipidemia e isquemia miocárdica. Camundongos selvagens (WT) e knockout para o receptor LDL (LDL-/-) foram divididos em oito grupos: a) LDLr-/- sedentário (LDL-S); b) LDLr-/- infartado sedentário (LDL-IM-S); c) LDLr-/- infartado submetido a treinamento contínuo (LDL-IM-C); d) LDLr-/- infartado submetido a treinamento intervalado (LDL-IM-I); e) WT sedentário (WT-S); f) WT infartado sedentário (WT-IM-S); g) WT infartado submetido a treinamento contínuo (WT-IM-C); h) WT infartado submetido a treinamento intervalado (WT-IM-I). Após 60 dias da ligadura da artéria coronária descendente, o treino contínuo constou de corrida a 60% do máximo e o intervalado de 8 tiros de 4min a 80% do máximo e recuperação de 4min a 40% do máximo. Nos animais WT infartados, ambos os treinamentos aumentaram a tolerância ao esforço e provocaram diminuição do balanço simpatovagal e aumento do índice alfa em magnitudes semelhantes. O treinamento intervalado reduziu o número de fibras do tipo II em relação aos grupos WT-S e WT-IM-C, bem como reduziu a quantidade de fibras do tipo II-X em relação aos WT-S. A área de secção transversa das fibras do tipo I foi maior no grupo WT-IM-I do que no WT-IM-S e WT-S. A razão capilar/fibra foi maior nos animais do grupo WT-I do que no WT-S. A fração de ejeção e a fração de encurtamento foi menor no grupo LDL-IM-I em relação aos demais, mas sem diferenças entre os grupos WT-S, WT-IM-C e WT-IM-I. Nos animais LDL-/-, o LDL foi maior e o VLDL menor no grupo LDL-IM-C em relação aos demais. O HDLtg(%) foi superior no LDL-C em relação ao LDL-S. O HDLc (mg e %) do LDL-IM-I foi maior que o do grupo LDL-IM-C, sendo que o HDLc (mg) do LDL-IM-I foi, ainda maior do que o grupo LDL-S. O triglicérides total foi menor no grupo LDL-IM-C do que no LDL-S. Somente o grupo LDL-IM-I diminuiu a FC de repouso em relação ao grupo LDL-IM-S. A PA diastólica foi menor no grupo LDL-IM-S em relação ao LDL-S, enquanto que o grupo LDL-IM-I apresentou PA diastólica maior do que o grupo LDL-IM-C. A variância do intervalo de pulso foi maior no grupo LDL-S somente em relação ao grupo LDL-IM-I. Em conjunto nossos resultados demonstraram que os animais LDL possuem diferenças funcionais e fisiológicas importantes em relação ao WT, especialmente na morfologia muscular, na hemodinâmica e no controle autonômico. Que o IM acarretou prejuízos em ambas as linhagens investigadas e que os dois tipos de TF atenuaram semelhantemente esses prejuízos em grande parte das variáveis analisadas / Myocardial infarction (MI) is a major cause of death and disability worldwide. The use of experimental animals has supported to better understand the pathophysiology and treatment forms of myocardial infarction (MI). Knowing that the dyslipidemia associated with IM and that physical training can be prescribed for prevention and treatment of cardiovascular diseases, the present study investigated the effects of two types of physical training on an experimental model of dyslipidemia and myocardial ischemia. Wild mice (WT) and LDL receptor knockout (LDL-/- ) were divided into eight groups: a) LDLr-/- sedentary (LDL-S), b) LDLr-/- myocardium infarction sedentary (LDL-MI-S), c) LDLr-/- myocardium infarction submitted to continuous training (LDL-MI-C), d) LDLr-/- myocardium infarction submitted to interval training (LDLMI- I), e) sedentary WT (WT-S); f) WT myocardium infarction sedentary (WT-MI-S); g) WT myocardium infarction submitted to continuous training (WT-MI-C), h) WT myocardium infarction submitted to interval training (WT-IM-I). After 60 days of descending coronary artery ligation, the continuous training consisted of running at 60% of maximum, while the interval training consisted of eight sprints of 4 min at 80% of maximum and a 4 min recovery at 40% of maximum. In infarcted WT animals, both training programs increased exercise tolerance and promoted decrease of sympathetic-vagal balance and increase of alpha index in similar magnitudes. Nevertheless, the interval training reduced the number of type II fibers in infarcted WT animals compared to WT-S and WT-MI-C groups, as well as reduced the amount of fiber type II-X compared to WT-S. The cross-sectional area of the fiber type I was higher in the WTMI- I animals than in WT-MI-S and S-WT groups. The reason capillary/fiber was higher in group WT-I than in the WT-S. Ejection fraction and shortening fraction were lower in LDL-MII compared to the others, but with no differences among the WT-S, WT-IMI-C and WT-MI-I groups. About the LDL-/- animals, the LDL was higher and VLDL was lower in the group LDL-MI-C in relation to the others. The HDLtg (%) was higher in LDL-C compared to LDL-S. The HDLc (mg and %) of LDL-MI-I was higher than the LDL-MI-C group, and the HDLc (mg) of LDL-MI-I was even higher than LDL-S group. The total triglycerides was lower in LDL- MIC than in LDL-S animals. Only in LDL-MI-I group the resting HR was decreased in comparison to LDL-MI-S. The diastolic blood pressure was lower in LDL-MI-S in relation to LDL-S, while the LDL-MI-I group presented a higher diastolic BP than the LDL-MI-C group. The pulse interval variance was greater in LDL-S than in LDL-MI-I only. In conclusion, our results demonstrate that LDL animals have important functional and physiological differences compared to WT, especially in relation to muscle morphology, hemodynamic and autonomic cardiovascular control. Furthermore, MI leads to damage in both investigated strains and the two types of physical training attenuate similarly the impairment of most of the analyzed variables

A perda da permeabilidade seletiva de membrana celular causada pela isquemia leva ao acúmulo de sódio e edema miocárdico. Este fenômeno tem implicações importantes na estrutura e função do ventrículo esquerdo, nas primeiras horas após infarto do miocárdio. Objetivou-se investigar a hipótese de que, durante as primeiras horas após oclusão coronária prolongada e restabelecimento de fluxo completo, a taxa de acúmulo de sódio miocárdico é determinado pela integridade da microvasculatura. Utilizou-se imagem de ressonância magnética do sódio-23 em 3 dimensões, para monitorizar as alterações do conteúdo de sódio miocárdico no tempo, em um modelo canino in vivo e com tórax fechado (n = 19) de infarto do miocárdio e reperfusão. Seis animais apresentaram fibrilação ventricular durante a oclusão ou imediatamente após reperfusão coronária, não completando o protocolo. Em quatro experimentos não se detectou nenhuma área de infarto, por nenhum dos métodos utilizados. Um animal foi submetido a oclusão coronária permanente. Os oito animais restantes constituíram o grupo de infartos reperfundidos. Destes, infartos com obstrução microvascular (n = 4), detectados por microesfera radioativa e por imagem por ressonância magnética do hidrogênio realçada com contraste, mostraram uma taxa menor de acúmulo de sódio, assim como um menor fluxo sangüíneo 20 minutos e 6 horas após reperfusão. A ausência de obstrução microvascular nos infartos (n = 4) esteve associada a taxas maiores de acúmulo do sódio e maior restabelecimento do fluxo sangüíneo miocárdico. Além disso, o tamanho do infarto por imagem por ressonância magnética do sódio-23 apresentou boa correlação com o tamanho do infarto pela anatomopatologia (cloreto de trifeniltetrazólio ou TTC) e pela imagem de ressonância do hidrogênio realçada por contraste (hiperintensificação ou realce tardio) 9 horas após reperfusão. Conclui-se que, em infartos do miocárdio reperfundidos, o acúmulo de sódio é dependente da integridade microvascular e está diminuído em regiões de obstrução microvascular, comparado com regiões miocárdicas com microvasculatura patente. A imagem por ressonância do sódio-23 pode ser um instrumento útil para a monitorização in vivo do conteúdo do sódio no infarto agudo do miocárdio. / Loss of membrane permeability caused by ischemia leads to cellular sodium accumulation and myocardial edema. This phenomenon has important implications to left ventricular structure and function in the first hours after myocardial infarction. We hypothesized that during this period of time, after prolonged coronary occlusion and complete reflow, the rate of myocardial sodium accumulation is governed by microvascular integrity. We used 3-dimensional 23 Na magnetic resonance imaging to monitor myocardial sodium content changes over time in an in vivo closed-chest canine model (n = 19) of myocardial infarction and reperfusion. Six animals had ventricular fibrillation during occlusion or immediately after coronary reperfusion, and did not finish the protocol. Myocardial infarction was not detected in four experiments, by any of utilized methods. In one experiment, we produced permanent coronary occlusion. The remaining eight animals constituted the reperfused myocardial infarction group. From those, infarcts with microvascular obstruction n = 4) defined by both radioactive microsphere and contrast-enhanced 1 H magnetic resonance imaging showed a slower rate of sodium accumulation as well as lower blood flow at 20 minutes and 6 hours after reperfusion. Conversely, the absence of microvascular obstruction (n = 4) was associated with faster rates of sodium accumulation and greater blood flow restoration. In addition, infarct size by 23 Na magnetic resonance imaging correlated best with infarct size by triphenyltetrazolium chloride and contrast-enhanced 1 H magnetic resonance imaging at 9 hours after reperfusion. We conclude that in reperfused myocardial infarction, sodium accumulation is dependent on microvascular integrity and is slower in regions of microvascular obstruction compared with those with patent microvasculature. Finally, 23 Na magnetic resonance imaging can be a useful tool for monitoring in vivo myocardial sodium content in acute myocardial infarction.

As doenças cardíacas são a principal causa de morte em todo o mundo. Os hormônios tireoidianos desempenham um papel chave no metabolismo miocárdico e na fisiologia do sistema cardiovascular. A doença cardíaca aguda ou crônica promove uma queda sistêmica da concentração dos hormônios tireoidianos que se associa a um prognóstico pior da doença e aumento da sua mortalidade. Essa redução dos hormônios tireoidianos pode ocorrer na presença de função normal da tireóide, entidade clínica conhecida por síndrome da doença não-tireoidiana ou síndrome do enfermo eutireoideo (SEE). A participação do músculo cardíaco na patogênese da SEE é desconhecida. O entendimento do papel do músculo cardíaco na SEE é essencial para o tratamento das doenças cardíacas. Este estudo se propõe a avaliar a variação dos hormônios tireoidianos promovida pelo metabolismo cardíaco nos pacientes submetidos a cirurgias cardíacas com diferentes graus de isquemia miocárdica aguda, bem como estudar os principais mecanismos envolvidos nessa variação. Para avaliar a variação sistêmica de hormônios tireoideanos induzida pela cirurgia cardíaca com e sem circulação extracorpórea (CEC), 35 pacientes com estenose aórtica grave e doença coronariana submetidos à cirurgia com CEC e 12 pacientes submetidos à cirurgia de revascularização miocárdica sem CEC tiveram as concentrações sistêmicas dos hormônios tireoidianos dosadas no início do procedimento cirúrgico, imediatamente antes do clampeamento da aorta, 3 minutos após o desclampeamento da aorta, 6 e 24h após o procedimento. Além disso, a avaliação da participação isolada do coração foi feita pela dosagem dos hormônios tireoidianos na raiz da aorta e no seio coronário antes e após a isquemia miocárdica aguda induzida pelo clampeamento da aorta. Foram ainda quantificadas, em amostras do tecido miocárdico colhidas após a CEC, a expressão do gene das desiodades, enzimas responsáveis pela conversão dos hormônios tireoidianos nos tecidos periféricos. Essas medidas sanguíneas foram comparadas, bem como a expressão das desiodases presentes no músculo cardíaco, relacionando a sua expressão à variação transcardíaca dos hormônios tireoidianos. O estudo demonstrou uma queda significativa de 37,6% da concentração periférica de T3 associada a uma elevação de 261,6% do rT3 e manutenção das concentrações séricas de T4 livre ao longo do acompanhamento perioperatório nos três grupos. Os resultados não mostraram diferença da variação periférica dos hormônios tireoidianos entre os grupos. Nas amostras centrais, observou-se uma redução transcardíaca de 4,6% de T3 com incremento de 6,9% do rT3, sem alterações do T4 total no grupo estenose aórtica antes do início da CEC. Esse comportamento, no entanto, não foi visto nos pacientes com doença arterial coronariana antes da CEC. Após cerca de 3 minutos de reperfusão miocárdica depois do término da CEC, as variações de concentração de T3 e de rT3 entre a aorta e o seio coronário se perderam. A análise do mRNA do tecido miocárdico indicou expressão significativa da desiodase tipo III com ausência de expressão da desiodase tipo II nos três grupos, sem diferença significativa entre elas. Dessa forma, pode-se concluir que as cirurgias cardíacas com CEC ou sem CEC estão associadas ao desenvolvimento da SEE e que a intensidade desse distúrbio metabólico é similar nos três tipos de procedimento, independente da CEC. Em relação à contribuição do coração para este fenômeno, a expressão das enzimas relacionadas à síndrome no tecido cardíaco foi observada em todos os grupos estudados, mas somente o grupo estenose aórtica demonstrou variação hormonal transcardíaca pré-CEC, com a isquemia miocárdica possivelmente neutralizando esse efeito após a CEC. É possível que a isquemia crônica provavelmente devido à hipertrofia miocárdica, e não a isquemia aguda causada pela CEC, tenha uma capacidade de modificar as concentrações dos hormônios tireoidianos / Heart diseases are the main cause of death over the world and thyroid hormones are key elements in myocardial metabolism and cardiovascular physiology. In heart disease patients, low thyroid hormone levels lead to a worse prognosis and increase in the mortality, even with regular thyroid function, in a condition known as Euthyroid Sick Syndrome (ESS). There is no evidence that myocardial tissue is involved in ESS pathophysiology. The better understanding of heart role might be important to optimal treatment of heart disease. The current study aims to evaluate thyroid hormones variation induced by myocardial metabolism in patients submitted to several acute myocardial ischemic intensities and study the main mechanisms associated to this condition. To reach this objective, 35 stable severe aortic stenosis coronary artery disease submitted to in-pump cardiac surgery and 12 patients submitted to off-pump myocardial revascularization surgery were analyzed at the procedure beginning, before aortic clamping, 3 minutes after aortic cross-clamp release, six and 24h after procedure by measuring thyroid hormones concentration in systemic circulation. Therefore, cardiac metabolism was evaluated alone by the thyroid hormones concentration measurement in aortic root and coronary sinus just before and after myocardial ischemia induced by aortic clamping, as well the gene expression of thyroid hormones metabolism related enzyme in myocardial tissue samples. There was a significant 37.6% reduction in T3 systemic concentration, a 261.6% elevation in rT3 and no variation in free T4 systemic values during the observation time in three groups. However, there were no statistically differences among the groups. Central analysis showed a 4.6% significant reduction in T3 and 6.9% increase in rT3 in coronary sinus, compared to aortic root, in aortic stenosis group before cardiopulmonary bypass. The same behavior was not observed in coronary artery disease before aortic cross clamping. After cardiopulmonary bypass, no differences were seen in any group. However, Deiodinase Type III, which is responsible for the T3 concentration decrease, gene RNA-m expression was detected in all myocardial tissue biopsies, and the Deiodinase Type II, which produces T3 from T4, was absent in myocardial tissue during the heart surgery. In conclusion, in- or off-pump heart surgeries are associated to similar systemic ESS intensities and to ESS-enzyme related gene expressions in myocardial tissue. However, myocardial metabolism in aortic stenosis patients is able to change thyroid hormones concentrations, probably due to myocardial hypertrophy and chronic ischemia assault, which were no observed in coronary disease patients

A perda da permeabilidade seletiva de membrana celular causada pela isquemia leva ao acúmulo de sódio e edema miocárdico. Este fenômeno tem implicações importantes na estrutura e função do ventrículo esquerdo, nas primeiras horas após infarto do miocárdio. Objetivou-se investigar a hipótese de que, durante as primeiras horas após oclusão coronária prolongada e restabelecimento de fluxo completo, a taxa de acúmulo de sódio miocárdico é determinado pela integridade da microvasculatura. Utilizou-se imagem de ressonância magnética do sódio-23 em 3 dimensões, para monitorizar as alterações do conteúdo de sódio miocárdico no tempo, em um modelo canino in vivo e com tórax fechado (n = 19) de infarto do miocárdio e reperfusão. Seis animais apresentaram fibrilação ventricular durante a oclusão ou imediatamente após reperfusão coronária, não completando o protocolo. Em quatro experimentos não se detectou nenhuma área de infarto, por nenhum dos métodos utilizados. Um animal foi submetido a oclusão coronária permanente. Os oito animais restantes constituíram o grupo de infartos reperfundidos. Destes, infartos com obstrução microvascular (n = 4), detectados por microesfera radioativa e por imagem por ressonância magnética do hidrogênio realçada com contraste, mostraram uma taxa menor de acúmulo de sódio, assim como um menor fluxo sangüíneo 20 minutos e 6 horas após reperfusão. A ausência de obstrução microvascular nos infartos (n = 4) esteve associada a taxas maiores de acúmulo do sódio e maior restabelecimento do fluxo sangüíneo miocárdico. Além disso, o tamanho do infarto por imagem por ressonância magnética do sódio-23 apresentou boa correlação com o tamanho do infarto pela anatomopatologia (cloreto de trifeniltetrazólio ou TTC) e pela imagem de ressonância do hidrogênio realçada por contraste (hiperintensificação ou realce tardio) 9 horas após reperfusão. Conclui-se que, em infartos do miocárdio reperfundidos, o acúmulo de sódio é dependente da integridade microvascular e está diminuído em regiões de obstrução microvascular, comparado com regiões miocárdicas com microvasculatura patente. A imagem por ressonância do sódio-23 pode ser um instrumento útil para a monitorização in vivo do conteúdo do sódio no infarto agudo do miocárdio. / Loss of membrane permeability caused by ischemia leads to cellular sodium accumulation and myocardial edema. This phenomenon has important implications to left ventricular structure and function in the first hours after myocardial infarction. We hypothesized that during this period of time, after prolonged coronary occlusion and complete reflow, the rate of myocardial sodium accumulation is governed by microvascular integrity. We used 3-dimensional 23 Na magnetic resonance imaging to monitor myocardial sodium content changes over time in an in vivo closed-chest canine model (n = 19) of myocardial infarction and reperfusion. Six animals had ventricular fibrillation during occlusion or immediately after coronary reperfusion, and did not finish the protocol. Myocardial infarction was not detected in four experiments, by any of utilized methods. In one experiment, we produced permanent coronary occlusion. The remaining eight animals constituted the reperfused myocardial infarction group. From those, infarcts with microvascular obstruction n = 4) defined by both radioactive microsphere and contrast-enhanced 1 H magnetic resonance imaging showed a slower rate of sodium accumulation as well as lower blood flow at 20 minutes and 6 hours after reperfusion. Conversely, the absence of microvascular obstruction (n = 4) was associated with faster rates of sodium accumulation and greater blood flow restoration. In addition, infarct size by 23 Na magnetic resonance imaging correlated best with infarct size by triphenyltetrazolium chloride and contrast-enhanced 1 H magnetic resonance imaging at 9 hours after reperfusion. We conclude that in reperfused myocardial infarction, sodium accumulation is dependent on microvascular integrity and is slower in regions of microvascular obstruction compared with those with patent microvasculature. Finally, 23 Na magnetic resonance imaging can be a useful tool for monitoring in vivo myocardial sodium content in acute myocardial infarction.

As doenças cardíacas são a principal causa de morte em todo o mundo. Os hormônios tireoidianos desempenham um papel chave no metabolismo miocárdico e na fisiologia do sistema cardiovascular. A doença cardíaca aguda ou crônica promove uma queda sistêmica da concentração dos hormônios tireoidianos que se associa a um prognóstico pior da doença e aumento da sua mortalidade. Essa redução dos hormônios tireoidianos pode ocorrer na presença de função normal da tireóide, entidade clínica conhecida por síndrome da doença não-tireoidiana ou síndrome do enfermo eutireoideo (SEE). A participação do músculo cardíaco na patogênese da SEE é desconhecida. O entendimento do papel do músculo cardíaco na SEE é essencial para o tratamento das doenças cardíacas. Este estudo se propõe a avaliar a variação dos hormônios tireoidianos promovida pelo metabolismo cardíaco nos pacientes submetidos a cirurgias cardíacas com diferentes graus de isquemia miocárdica aguda, bem como estudar os principais mecanismos envolvidos nessa variação. Para avaliar a variação sistêmica de hormônios tireoideanos induzida pela cirurgia cardíaca com e sem circulação extracorpórea (CEC), 35 pacientes com estenose aórtica grave e doença coronariana submetidos à cirurgia com CEC e 12 pacientes submetidos à cirurgia de revascularização miocárdica sem CEC tiveram as concentrações sistêmicas dos hormônios tireoidianos dosadas no início do procedimento cirúrgico, imediatamente antes do clampeamento da aorta, 3 minutos após o desclampeamento da aorta, 6 e 24h após o procedimento. Além disso, a avaliação da participação isolada do coração foi feita pela dosagem dos hormônios tireoidianos na raiz da aorta e no seio coronário antes e após a isquemia miocárdica aguda induzida pelo clampeamento da aorta. Foram ainda quantificadas, em amostras do tecido miocárdico colhidas após a CEC, a expressão do gene das desiodades, enzimas responsáveis pela conversão dos hormônios tireoidianos nos tecidos periféricos. Essas medidas sanguíneas foram comparadas, bem como a expressão das desiodases presentes no músculo cardíaco, relacionando a sua expressão à variação transcardíaca dos hormônios tireoidianos. O estudo demonstrou uma queda significativa de 37,6% da concentração periférica de T3 associada a uma elevação de 261,6% do rT3 e manutenção das concentrações séricas de T4 livre ao longo do acompanhamento perioperatório nos três grupos. Os resultados não mostraram diferença da variação periférica dos hormônios tireoidianos entre os grupos. Nas amostras centrais, observou-se uma redução transcardíaca de 4,6% de T3 com incremento de 6,9% do rT3, sem alterações do T4 total no grupo estenose aórtica antes do início da CEC. Esse comportamento, no entanto, não foi visto nos pacientes com doença arterial coronariana antes da CEC. Após cerca de 3 minutos de reperfusão miocárdica depois do término da CEC, as variações de concentração de T3 e de rT3 entre a aorta e o seio coronário se perderam. A análise do mRNA do tecido miocárdico indicou expressão significativa da desiodase tipo III com ausência de expressão da desiodase tipo II nos três grupos, sem diferença significativa entre elas. Dessa forma, pode-se concluir que as cirurgias cardíacas com CEC ou sem CEC estão associadas ao desenvolvimento da SEE e que a intensidade desse distúrbio metabólico é similar nos três tipos de procedimento, independente da CEC. Em relação à contribuição do coração para este fenômeno, a expressão das enzimas relacionadas à síndrome no tecido cardíaco foi observada em todos os grupos estudados, mas somente o grupo estenose aórtica demonstrou variação hormonal transcardíaca pré-CEC, com a isquemia miocárdica possivelmente neutralizando esse efeito após a CEC. É possível que a isquemia crônica provavelmente devido à hipertrofia miocárdica, e não a isquemia aguda causada pela CEC, tenha uma capacidade de modificar as concentrações dos hormônios tireoidianos / Heart diseases are the main cause of death over the world and thyroid hormones are key elements in myocardial metabolism and cardiovascular physiology. In heart disease patients, low thyroid hormone levels lead to a worse prognosis and increase in the mortality, even with regular thyroid function, in a condition known as Euthyroid Sick Syndrome (ESS). There is no evidence that myocardial tissue is involved in ESS pathophysiology. The better understanding of heart role might be important to optimal treatment of heart disease. The current study aims to evaluate thyroid hormones variation induced by myocardial metabolism in patients submitted to several acute myocardial ischemic intensities and study the main mechanisms associated to this condition. To reach this objective, 35 stable severe aortic stenosis coronary artery disease submitted to in-pump cardiac surgery and 12 patients submitted to off-pump myocardial revascularization surgery were analyzed at the procedure beginning, before aortic clamping, 3 minutes after aortic cross-clamp release, six and 24h after procedure by measuring thyroid hormones concentration in systemic circulation. Therefore, cardiac metabolism was evaluated alone by the thyroid hormones concentration measurement in aortic root and coronary sinus just before and after myocardial ischemia induced by aortic clamping, as well the gene expression of thyroid hormones metabolism related enzyme in myocardial tissue samples. There was a significant 37.6% reduction in T3 systemic concentration, a 261.6% elevation in rT3 and no variation in free T4 systemic values during the observation time in three groups. However, there were no statistically differences among the groups. Central analysis showed a 4.6% significant reduction in T3 and 6.9% increase in rT3 in coronary sinus, compared to aortic root, in aortic stenosis group before cardiopulmonary bypass. The same behavior was not observed in coronary artery disease before aortic cross clamping. After cardiopulmonary bypass, no differences were seen in any group. However, Deiodinase Type III, which is responsible for the T3 concentration decrease, gene RNA-m expression was detected in all myocardial tissue biopsies, and the Deiodinase Type II, which produces T3 from T4, was absent in myocardial tissue during the heart surgery. In conclusion, in- or off-pump heart surgeries are associated to similar systemic ESS intensities and to ESS-enzyme related gene expressions in myocardial tissue. However, myocardial metabolism in aortic stenosis patients is able to change thyroid hormones concentrations, probably due to myocardial hypertrophy and chronic ischemia assault, which were no observed in coronary disease patients

O infarto do miocárdio (IM) é a doença cardiovascular que mais causa morte e invalidez em todo o mundo. O uso de animais experimentais tem auxiliado a compreender melhor a fisiopatologia e as formas de tratamento do IM. Sabendo que as dislipidemias estão associadas com o IM e que o treinamento físico pode ser prescrito para prevenção e tratamento de doenças cardiovasculares, no presente trabalho, investigamos os efeitos de dois tipos de treinamentos físicos em um modelo experimental de dislipidemia e isquemia miocárdica. Camundongos selvagens (WT) e knockout para o receptor LDL (LDL-/-) foram divididos em oito grupos: a) LDLr-/- sedentário (LDL-S); b) LDLr-/- infartado sedentário (LDL-IM-S); c) LDLr-/- infartado submetido a treinamento contínuo (LDL-IM-C); d) LDLr-/- infartado submetido a treinamento intervalado (LDL-IM-I); e) WT sedentário (WT-S); f) WT infartado sedentário (WT-IM-S); g) WT infartado submetido a treinamento contínuo (WT-IM-C); h) WT infartado submetido a treinamento intervalado (WT-IM-I). Após 60 dias da ligadura da artéria coronária descendente, o treino contínuo constou de corrida a 60% do máximo e o intervalado de 8 tiros de 4min a 80% do máximo e recuperação de 4min a 40% do máximo. Nos animais WT infartados, ambos os treinamentos aumentaram a tolerância ao esforço e provocaram diminuição do balanço simpatovagal e aumento do índice alfa em magnitudes semelhantes. O treinamento intervalado reduziu o número de fibras do tipo II em relação aos grupos WT-S e WT-IM-C, bem como reduziu a quantidade de fibras do tipo II-X em relação aos WT-S. A área de secção transversa das fibras do tipo I foi maior no grupo WT-IM-I do que no WT-IM-S e WT-S. A razão capilar/fibra foi maior nos animais do grupo WT-I do que no WT-S. A fração de ejeção e a fração de encurtamento foi menor no grupo LDL-IM-I em relação aos demais, mas sem diferenças entre os grupos WT-S, WT-IM-C e WT-IM-I. Nos animais LDL-/-, o LDL foi maior e o VLDL menor no grupo LDL-IM-C em relação aos demais. O HDLtg(%) foi superior no LDL-C em relação ao LDL-S. O HDLc (mg e %) do LDL-IM-I foi maior que o do grupo LDL-IM-C, sendo que o HDLc (mg) do LDL-IM-I foi, ainda maior do que o grupo LDL-S. O triglicérides total foi menor no grupo LDL-IM-C do que no LDL-S. Somente o grupo LDL-IM-I diminuiu a FC de repouso em relação ao grupo LDL-IM-S. A PA diastólica foi menor no grupo LDL-IM-S em relação ao LDL-S, enquanto que o grupo LDL-IM-I apresentou PA diastólica maior do que o grupo LDL-IM-C. A variância do intervalo de pulso foi maior no grupo LDL-S somente em relação ao grupo LDL-IM-I. Em conjunto nossos resultados demonstraram que os animais LDL possuem diferenças funcionais e fisiológicas importantes em relação ao WT, especialmente na morfologia muscular, na hemodinâmica e no controle autonômico. Que o IM acarretou prejuízos em ambas as linhagens investigadas e que os dois tipos de TF atenuaram semelhantemente esses prejuízos em grande parte das variáveis analisadas / Myocardial infarction (MI) is a major cause of death and disability worldwide. The use of experimental animals has supported to better understand the pathophysiology and treatment forms of myocardial infarction (MI). Knowing that the dyslipidemia associated with IM and that physical training can be prescribed for prevention and treatment of cardiovascular diseases, the present study investigated the effects of two types of physical training on an experimental model of dyslipidemia and myocardial ischemia. Wild mice (WT) and LDL receptor knockout (LDL-/- ) were divided into eight groups: a) LDLr-/- sedentary (LDL-S), b) LDLr-/- myocardium infarction sedentary (LDL-MI-S), c) LDLr-/- myocardium infarction submitted to continuous training (LDL-MI-C), d) LDLr-/- myocardium infarction submitted to interval training (LDLMI- I), e) sedentary WT (WT-S); f) WT myocardium infarction sedentary (WT-MI-S); g) WT myocardium infarction submitted to continuous training (WT-MI-C), h) WT myocardium infarction submitted to interval training (WT-IM-I). After 60 days of descending coronary artery ligation, the continuous training consisted of running at 60% of maximum, while the interval training consisted of eight sprints of 4 min at 80% of maximum and a 4 min recovery at 40% of maximum. In infarcted WT animals, both training programs increased exercise tolerance and promoted decrease of sympathetic-vagal balance and increase of alpha index in similar magnitudes. Nevertheless, the interval training reduced the number of type II fibers in infarcted WT animals compared to WT-S and WT-MI-C groups, as well as reduced the amount of fiber type II-X compared to WT-S. The cross-sectional area of the fiber type I was higher in the WTMI- I animals than in WT-MI-S and S-WT groups. The reason capillary/fiber was higher in group WT-I than in the WT-S. Ejection fraction and shortening fraction were lower in LDL-MII compared to the others, but with no differences among the WT-S, WT-IMI-C and WT-MI-I groups. About the LDL-/- animals, the LDL was higher and VLDL was lower in the group LDL-MI-C in relation to the others. The HDLtg (%) was higher in LDL-C compared to LDL-S. The HDLc (mg and %) of LDL-MI-I was higher than the LDL-MI-C group, and the HDLc (mg) of LDL-MI-I was even higher than LDL-S group. The total triglycerides was lower in LDL- MIC than in LDL-S animals. Only in LDL-MI-I group the resting HR was decreased in comparison to LDL-MI-S. The diastolic blood pressure was lower in LDL-MI-S in relation to LDL-S, while the LDL-MI-I group presented a higher diastolic BP than the LDL-MI-C group. The pulse interval variance was greater in LDL-S than in LDL-MI-I only. In conclusion, our results demonstrate that LDL animals have important functional and physiological differences compared to WT, especially in relation to muscle morphology, hemodynamic and autonomic cardiovascular control. Furthermore, MI leads to damage in both investigated strains and the two types of physical training attenuate similarly the impairment of most of the analyzed variables

[ES] Una mejor comprensión de los mecanismos subyacentes a las arritmias ventriculares, así como una mejora de las terapias eléctricas y farmacológicas asociadas, son un factor clave para prevenir la muerte súbita cardíaca en pacientes con cardiopatías estructurales y eléctricas. Una miocardiopatía importante que puede provocar arritmias ventriculares potencialmente mortales es la insuficiencia cardíaca (HF). Los pacientes con HF a menudo sufren también de bloqueo de rama izquierda (LBBB) que deteriora su condición. Actualmente, el tratamiento más eficaz para estos pacientes es la terapia de resincronización cardíaca (CRT). Sin embargo, no se alcanza una respuesta positiva en todos los casos, por lo que es necesario un mayor estudio para mejorar este tratamiento. Una segunda patología cardíaca que también produce arritmias letales es la isquemia miocárdica. Evidencia experimental ha demostrado que las alteraciones electrofisiológicas en el miocardio ventricular constituyen un sustrato para la generación de arritmias durante la fase aguda de isquemia. Estas alteraciones son inducidas por los tres componentes isquémicos principales: hipercalemia, hipoxia y acidosis. Sin embargo, la influencia de cada componente en los mecanismos de inicio y mantenimiento de las arritmias no se comprende aún con claridad. Una primera parte de esta tesis doctoral, se centra en la optimización de la CRT durante su aplicación en un corazón que padece HF y LBBB. Para esto, se modificó el modelo de potencial de acción (AP) de O'Hara para simular una velocidad de conducción realista tanto en condiciones sanas como patológicas. Además, se estimó e incorporó un sistema de His-Purkinje (HPS) dentro de un modelo biventricular/torso humano 3D para simular un LBBB realista. A continuación, se desarrolló un conjunto de simulaciones computacionales para diferentes configuraciones de la CRT a fin de determinar la posición y el instante de estimulación óptimo que conducen a la duración más corta del QRS. Posteriormente, los resultados se compararon con otros criterios de optimización. Los principales hallazgos de este estudio mostraron la necesidad de definir criterios de optimización mejores o complementarios, como un índice basado en el tiempo hasta alcanzar el 90% del área del QRS sugerido en este trabajo, para alcanzar la mejor sincronía eléctrica ventricular durante la aplicación de la CRT. Además, nuestros resultados también muestran que el septo superior cercano al tracto de salida es un sitio alternativo para la estimulación del ventrículo derecho, lo cual evita los problemas de perforación de la pared apical durante el procedimiento típico de la CRT. Por último, para obtener mejores resultados de la CRT se deben considerar protocolos de estimulación endocárdica en el ventrículo izquierdo. En la segunda parte de esta tesis se investigó los efectos de los tres componentes principales de la isquemia sobre la vulnerabilidad a una reentrada, así como el papel del HPS y sus mecanismos de acción en la generación y mantenimiento de arritmias ventriculares. Para lograr este objetivo, en primer lugar, se modificó el modelo AP ventricular para simular de forma realista las principales alteraciones provocadas por la isquemia miocárdica aguda. Las simulaciones se realizaron en un modelo biventricular humano 3D, acoplado en un torso virtual, que incluye una geometría realista de las zonas isquémicas central y de borde, así como un HPS detallado. Se simularon cuatro escenarios de severidad isquémica correspondientes a diferentes minutos de oclusión de la arteria coronaria para evaluar los efectos de la evolución de la isquemia en el tiempo. Luego, se evaluó la influencia individual de la hipercalemia, hipoxia y acidosis en el ancho de la ventana vulnerable (VW) a reentradas durante siete escenarios de isquemia aguda. Finalmente, se repitió este último conjunto de simulaciones isquémicas utilizando el modelo anatómico sin el HPS para evaluar el efecto de este último en la VW. Los resultados muestran que una condición isquémica moderada es el peor escenario para la generación de una reentrada. La hipoxia es el componente isquémico con el efecto más significativo en el ancho de la VW. Además, el flujo de corriente retrógrado desde el miocardio hacia el HPS en la región isquémica, los bloqueos de conducción en secciones discretas del HPS y el grado de hiperkalemia que afecta a las células de Purkinje, son sugeridos como mecanismos que podrían favorecer la aparición de arritmias ventriculares. / [EN] A better understanding of the mechanisms underlying ventricular arrhythmias, as well as an improvement of the associated electrical and pharmacological therapies, are a key factor to prevent sudden cardiac death in patients with structural and electrical heart diseases. An important cardiomyopathy that can lead to life-threatening ventricular arrhythmias is heart failure (HF). Patients with HF also often suffer from left bundle branch block (LBBB), which worsens their condition. Currently, the most effective treatment to these patients is cardiac resynchronization therapy (CRT). However, many patients are non-responders, so further studies are needed to improve this treatment. A second cardiac pathology that also produces lethal arrhythmias is myocardial ischemia. Substantial experimental evidence has shown that electrophysiological alterations in the ventricular myocardium constitute a substrate for the generation of arrhythmias during the acute phase of ischemia. These alterations are induced by the three main ischemic components: hyperkalemia, hypoxia and acidosis. However, the influence of each component in the mechanisms of arrhythmia initiation and maintenance is still not completely understood. In the first section of this doctoral thesis, we focus on the optimization of CRT during its application in a heart suffering from HF and LBBB. For this purpose, we modified the O'Hara action potential (AP) model to simulate a realistic conduction velocity both in healthy and pathological conditions. In addition, a His-Purkinje system (HPS) was generated and incorporated into a 3D human biventricular/torso model to simulate realistic LBBB. A set of computational simulations were performed for different CRT configurations to determine the optimal pacing leads location and delay values leading to the shortest QRS duration. Subsequently, results were compared with other optimization criteria. The main findings of this study showed the need of better or complementary optimization criteria, such as an index based on the time to reach the 90% of the QRS area suggested in this work, to reach the best ventricular electrical synchrony during the CRT application. In addition, our results also show that the upper septum close to the outflow tract is an alternative site for the right ventricle (RV) stimulation, which avoids the perforation problems of the RV apical wall during the typical CRT procedure. Finally, protocols of left ventricle endocardial pacing should be considered to obtain better CRT results. In the second section of this thesis, we investigated the effects of the three main components of ischemia on the vulnerability to reentry, as well as the role of the HPS and its mechanisms of action in the generation and maintenance of ventricular arrhythmias. In order to achieve our goal, we first modified the ventricular AP model to realistically simulate the major alterations caused by acute myocardial ischemia. Simulations were performed in a 3D human biventricular model, embedded in a virtual torso, which includes a realistic geometry of the central and border ischemic zones, as well as a detailed HPS. Four scenarios of ischemic severity corresponding to different minutes after coronary artery occlusion were simulated to evaluate the effects of the evolution of ischemia over time. Then, the individual influence of hyperkalemia, hypoxia and acidosis in the width of the vulnerable window (VW) for reentry was assessed during seven scenarios of acute ischemia. Finally, this last set of ischemic simulations was repeated using the anatomical model without the HPS to evaluate the effect of the latter in the VW. Results show that a moderate ischemic condition is the worst scenario for reentry generation. Hypoxia is the ischemic component with the most significant effect on the width of the VW. Furthermore, the retrograde current flow from the myocardium to the HPS in the ischemic region, conduction blocks in discrete sections of the HPS, and the degree of hyperkalemia affecting the Purkinje cells, are suggested as HPS mechanisms that could favor the triggering of ventricular arrhythmias. / [CA] Una millor comprensió dels mecanismes subjacents a les arrítmies ventriculars, així com una millora de les teràpies elèctriques i farmacològiques associades, són un factor clau per a previndre la mort sobtada cardíaca en pacients amb cardiopaties estructurals i elèctriques. Una miocardiopatia important que pot provocar arrítmies ventriculars potencialment mortals és la insuficiència cardíaca (HF). Els pacients amb HF sovint pateixen també de bloqueig de branca esquerra (LBBB) que deteriora la seua condició. Actualment, el tractament més eficaç per a aquests pacients és la teràpia de resincronització cardíaca (CRT). No obstant això, no s'aconsegueix una resposta positiva en tots els casos, per la qual cosa és necessari un major estudi per a millorar aquest tractament. Una segona patologia cardíaca que també produeix arrítmies letals és la isquèmia miocàrdica. Evidència experimental ha demostrat que les alteracions electrofisiològiques en el miocardi ventricular constitueixen un substrat per a la generació d'arrítmies durant la fase aguda d'isquèmia. Aquestes alteracions són induïdes pels tres components isquèmics principals: hipercalèmia, hipòxia i acidosi. No obstant això, la influència de cada component en els mecanismes d'inici i manteniment de les arrítmies no es comprén encara amb claredat. Una primera part d'aquesta tesi doctoral, se centra en l'optimització de la CRT durant la seua aplicació en un cor que pateix HF i LBBB. Per a això, es va modificar el model de potencial d'acció (AP) de O'Hara per a simular una velocitat de conducció realista tant en condicions sanes com patològiques. A més, es va estimar i es va incorporar un sistema de His-Purkinje (HPS) dins d'un model biventricular/tors humà 3D per a simular un LBBB realista. A continuació, es va desenvolupar un conjunt de simulacions computacionals per a diferents configuracions de la CRT a fi de determinar la posició i l'instant d'estimulació òptim que condueixen a la duració més curta del QRS. Posteriorment, els resultats es van comparar amb altres criteris d'optimització. Les principals troballes d'aquest estudi van mostrar la necessitat de definir millors o complementaris criteris d'optimització, com un índex basat en el temps fins a aconseguir el 90% de l'àrea del QRS suggerida en aquest treball, per a aconseguir la millor sincronia elèctrica ventricular durant l'aplicació de la CRT. A més, els nostres resultats també mostren que el septe superior pròxim al tracte d'eixida és un lloc alternatiu per a l'estimulació del ventricle dret, la cual cosa evita els problemes de perforació de la paret apical durant el procediment típic de la CRT. Finalment, per a obtindre millors resultats de la CRT s'han de considerar protocols d'estimulació endocárdica en el ventricle esquerre. En la segona part d'aquesta tesi es va investigar els efectes dels tres components principals de la isquèmia sobre la vulnerabilitat a una reentrada, així com el paper del HPS i els seus mecanismes d'acció en la generació i manteniment d'arrítmies ventriculars. Per a aconseguir aquest objectiu, en primer lloc es va modificar el model AP ventricular per a simular de manera realista les principals alteracions provocades per la isquèmia miocàrdica aguda. Les simulacions es van realitzar en un model biventricular humà 3D, acoblat en un tors virtual, que inclou una geometria realista de les zones isquèmiques central i de vora, així com un HPS detallat. Es van simular quatre escenaris de severitat isquèmica corresponents a diferents minuts d'oclusió de l'artèria coronària per a avaluar els efectes de l'evolució de la isquèmia en el temps. Després, es va avaluar la influència individual de la hipercalèmia, hipòxia i acidosi en l'ample de la finestra vulnerable (VW) a reentradas durant set escenaris d'isquèmia aguda. Finalment, es va repetir aquest últim conjunt de simulacions isquèmiques utilitzant el model anatòmic sense el HPS per a avaluar l'efecte d'aquest últim en la VW. Els resultats mostren que una condició isquèmica moderada és el pitjor escenari per a la generació d'una reentrada. La hipòxia és el component isquèmic amb l'efecte més significatiu en l'ample de la VW. A més, el flux de corrent retrògrad des del miocardi cap al HPS a la regió isquèmica, els bloquejos de conducció en seccions discretes del HPS i el grau d'hiperkalèmia que afecta les cèl·lules de Purkinje, són suggerits com a mecanismes que podrien afavorir l'aparició d'arrítmies ventriculars. / Carpio Garay, EF. (2021). Contribution to the improvement of electrical therapies and to the comprehension of electrophysiological mechanisms in heart failure and acute ischemia using computational simulation [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/163041