Orientador: Daisy Maria Fávero Salvadori / Coorientador: Glenda Nicioli da Silva / Banca: Ana Lucia dos Anjos Ferreira / Banca: Maria Aparecida Custódio Domingues / Banca: Daniel Araki Ribeiro / Banca: Verônica Elisa Pimenta Vicentini / Resumo: A doença cardiovascular compreende uma classe de patologias que envolvem o coração, e vasos sanguíneos, sendo a doença arterial coronária (DAC) a mais comum. O procedimento mais utilizado no tratamento das lesões coronarianas é a angioplastia com implante de stent. Entretanto, o sucesso desse procedimento tem sido comprometido por diversos eventos incluindo a injúria do endotélio, deposição de plaquetas, resposta inflamatória e reestenose. Os stents eluídos com as drogas sirolimus (rapamicina) e paclitaxel têm sido os mais utilizados, uma vez que podem efetivamente reduzir a incidência de reestenose. No entanto, a reestenose ainda permanece entre as causas do insucesso do tratamento coronariano. Considerando que tanto a lesão mecânica (estresse físico) causada pela colocação do stent, quanto o potencial tóxico das drogas utilizadas nos stents poderia ser responsável pela reestenose intra-stent, este estudo teve como objetivo investigar os mecanismos moleculares envolvidos na iniciação e desenvolvimento da reestenose. Citotoxicidade, genotoxicidade e alterações transcricionais (perfil de expressão gênica) possivelmente induzidas pelo sirolimus, paclitaxel, colchicina e estresse mecânico foram avaliados in vitro em células endoteliais (HCAEC) e musculares lisas de artéria coronária humana (HCASMC). Os dados mostraram diminuição da proliferação celular em ambas as linhagens celulares após o tratamento com as três drogas. O sirolimus inibiu o ciclo das HCAEC e HCASMC na fase G1; o paclitaxel apenas da HCASMC na fase G2 e a colchicina, tanto da HCAEC como da HCASMC, respectivamente, nas fases G1 e G2. O efeito citotóxico do paclitaxel e da colchicina foi também constado pelo aumento de células (HCAEC e HCASMC) em apoptose, ao passo que o sirolimus apresentou efeito genotóxico nas células musculares lisas. Os dados da análise de expressão gênica evidenciaram que os genes modulados pelo sirolimus e pelo... / Abstract: Percutaneous transluminal revascularization of coronary arteries (angioplasty) with bare-metal stents is the most widely used and successful medical intervention for treatment of coronary artery disease (CAD). However, the success of this procedure can be compromised by several events including endothelium injury, platelet deposition, inflammatory response and restenosis. With the advent of drug-eluting stents (DES), incidence of in-stent restenosis has decreased, but is still about 5% to 10%. Thus, this study aimed to investigate the molecular mechanisms underlying the initiation and development of in-stent restenosis. Cytotoxicity, genotoxicity and transcriptional alterations (gene expression profile) possibly induced by sirolimus, paclitaxel, colchicine and also by mechanical stress (cell stretching) were evaluated in human coronary artery endothelial (HCAEC) and coronary artery smooth muscle (HCASMC) cell lines. Acting at different phase of the cell cycle, the three drugs were equally effective for reducing cell proliferation in both cell lines. Nevertheless, while paclitaxel and colchicine induced apoptosis, the main mechanism of cell death induced by sirolimus was necrosis. Similarly, while sirolimus was genotoxic (increase of oxidized pyrimidines) to only smooth muscle cells, colchicine mainly induced oxidative damage in endothelial cells. The transcriptome analyses revealed 82 differentially expressed genes (35 with known biological functions) in the treated groups compared to control. In HCAEC, three genes (TGM3, CTSF and MTSS1L) were differently expressed after sirolimus treatment; two (SLP1 and SLC4A1) after paclitaxel; one (PAQR8) 6 h after mechanical stretching; and 19 (WBE3A, ZBTB7A, CAMK1D, OR5AP2, EME1, C3AR1, VILL, RORC, MPV17L2, CEP350, RTEL1, ATG2A, SLC38A2, SLC25A25, FOXR2,SIGLEC8, CLIC4, ATP2A2 and VPRBP) after 12 h mechanical stretching. In HCASMC, two genes (NDST4 and FZD3) were differently expressed after ... / Doutor

Na presente pesquisa, produziu-se amostras de ferro puro poroso como biomaterial degradável visando a aplicação em stents, pelo processo de moldagem por injeção de pós metálicos (MPI). Os efeitos da fração volumétrica de ferro puro na mistura de injeção e da temperatura de sinterização na porosidade, microestrutura, propriedades mecânicas, propriedades de superfície, de degradação in vitro e de biocompatibilidade, foram investigados. Os resultados obtidos foram comparados com o ferro puro fabricado por fusão e com o aço inoxidável AISI 316-L. Encontrou-se que o grau de porosidade remanescente nas amostras sinterizadas foi o principal fator influenciando as propriedades mecânicas e de superfície, influenciando indiretamente os demais resultados. O ferro puro produzido por MPI exibiu valores de limite de escoamento entre 59 e 114 MPa e limite de resistência máximo de 210 MPa, com alongamento entre 10 e 50 %. A alta ductilidade é uma propriedade especialmente requerida em materiais para potencial aplicação em stents. Suas taxas de degradação em solução de Hank foram superiores às do ferro puro fabricado por fusão. O material fabricado com mistura de injeção contendo fração de ferro de 66 % (acima da fração crítica) mostrou o maior alongamento e boa taxa de degradação, um resultado interessante, pois segundo a literatura, valores acima da fração volumétrica crítica não são amplamente explorados. Os testes de biocompatibilidade mostraram excelente hemocompatibilidade do ferro puro fabricado por MPI com as células do sangue. Todas as condições testadas mostraram um nível de citotoxicidade abaixo do recomendado pela norma vigente, mas este dependendo da concentração de íons de ferro empregada e do grau de porosidade. Entre todas as condições de ensaio investigadas, as amostras contendo fração volumétrica de ferro de 62 % inicialmente na mistura de injeção e sinterizadas a 1120 oC, apresentaram a melhor combinação de propriedades para aplicação em stents. Concluiu-se que a MPI é um método tecnicamente viável como rota de produção de tubos de parede fina precursores para fabricação de stents biodegradáveis. / In the present research, an attempt was made to produce porous pure iron, as a metallic degradable biomaterial potentially for stent application, via the MIM route. The effects of iron powder loading and sintering temperature on the porosity, microstructure, mechanical properties, surface properties and in vitro degradation behavior of MIM iron were investigated. The results obtained were compared to those of cast iron. It was found that the amount of porosity remained in the as-sintered specimens had a major effect on their surface and mechanical properties. The MIM pure iron showed yield strength values between 59 and 114 MPa and maximum tensile strength of 210 MPa, with elongation values between 10 and 50 %. A high ductility is a specially required property of stent materials. Its degradation rates in Hank’s solution were superior to the degradation rate of cast iron. The material made from the feedstock containing 66 % of iron powder, above the critical powder loading, showed the highest elongation and a good in vitro degradation rate. This result is interesting, once according to the literature, powder loadings above the critical value are not well explored. The biocompatibility tests showed excellent hemocompatibility of MIM pure iron with blood cells. All conditions tested showed toxicity level below the values determined by current standards, but depending of Fe ions concentration and porosity level. Between all the conditions tested in the present investigation, the 62 % powder loading sample, sintered at 1120 oC, showed the best combination of properties for stent application. In conclusion, MIM is a promising method to be developed as a new route to produce thin-wall tubes for biodegradable stents.

As temperaturas de transformações de fases são essenciais para trabalhar e caracterizar as ligas de NiTi, podendo-se assim, aproveitar de maneira eficiente suas propriedade de memória de forma e superelasticidade. O objetivo deste trabalho foi caracterizar as temperaturas de transformações de fases (As, Af, Ms, Mf, Rs, Rf) e a superfície de chapas e fios quanto a sua morfologia e a molhabilidade da liga NiTi submetidos a diferentes tratamentos térmicos para aplicação como órtese coronária. Tratamentos térmicos influenciam diretamente nas temperaturas de transformações de fases e na superfície do material, portanto os fios e chapas foram submetidos a diferentes tratamentos térmicos com diferentes tempos e temperaturas adquirindo diferentes colorações. Os fios foram submetidos a tratamentos térmicos de têmpera e temperaturas de 530 e 570°C, sendo analisados por DSC (Differencial Scanning Calorimeter), microscopia óptica e microdureza. Quando comparados com o fio sem tratamentos térmico mostraram mudanças nas temperaturas de transformações de fases. O fio com tratamento térmico de 570ºC apresentou as melhores temperaturas para aplicação como material biomédico. As superfícies dos fios foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), e devido ao seu diâmetro de 0,15 mm não foi possível analisar o material por microscopia de força atômica (AFM) e molhabilidade. As análises foram feitas em chapas com os mesmos tratamentos térmicos realizados nos fios para que se pudesse chegar a um resultado semelhante. Nas amostras de chapas os tratamentos térmicos variaram entre 500 (envelhecimento), 570 e 850°C e as temperaturas de transformação de fases foram analisadas por DSC e as superfícies por AFM, MEV e molhabilidade. As chapas com tratamento térmico de 500 e 570° C apresentaram temperaturas de transformação Af acima da temperatura corporal o que torna o material não indicado para aplicação como órtese (stent). A amostra 3 com tratamento térmico de 850° C não apresentou temperatura de transição martensítica. A análise de AFM teve como principal função escolher a rugosidade topográfica adequada ao ancoramento celular e revelou que a chapa azul foi a mais indicada em uso como órtese coronária. / The phases transformation temperatures are essential to work and to characterize the NiTi alloys and may thus take advantage efficiently its properties shape memory and superelastic. The objective of this study was to characterize the phase transformation temperatures (As, Af, Ms, Mf, Rs, Rf) and the surface of sheet and wires sufferes morphology and wettability of the NiTi alloy subjected to different heat treatments to application as a coronary stent. Heat treatments directly influence in the temperatures of phase transformations and on the material surface, so the wires and sheet were subjected to different heat treatments with different times and temperatures, getting different colors. The wires were subjected to heat treatments of 530 and 570 °C and analyzed by DSC (Differential Scanning Calorimeter), optical microscopy and microhardness. When compared with the wire without heat treatment showed changes in the temperatures of phase transformations. The blue color wire showed the best temperatures for application as biomedical materials. The wires surfaces were analyzed by scanning eletron microscopy (SEM) and due to its diameter of 0.15 mm was not possible to analyze the material by atomic force microscopy (AFM) and wettability. Therefore, the analyzes were performed in plates with the same heat treatments carried out on the wires so that it could reach to a similar result. In the plates the heat treatments ranged between 500 (aging), 570 and 850 °C and the phase transformation temperatures were analyzed by DSC and the surfaces by AFM , SEM and wettability. The plate with heat treatment to 500 °C showed the best phases transformation temperatures. The heat treatment sheet 500 and 570 °C to the temperature above the transformation temperature Af body which makes the material is not suitable for use as the prosthesis (stent). Sample 3 with heat treatment at 850 °C showed no martensite transition temperature. The AFM analysis had as main function choose the appropriate topographic roughness to the cellular anchor and revealed that a blue plate was the most suitable for use as a coronary stent.

Introdução: A terapia com nitroglicerina está associada a modificações bioquímicas na vasculatura que podem levar à alterações na função endotelial. De modo análogo, as intervenções coronárias percutâneas causam intensa lesão mecânica na parede vascular que pode determinar disfunção endotelial. Objetivos: Avaliar a resposta vasomotora ao vasodilatador dependente do endotélio, acetilcolina, em artérias coronárias de pacientes submetidos a terapia com nitroglicerina e de pacientes previamente submetidos a uma intervenção coronária percutânea. Métodos: Quinze pacientes foram randomizados para receber 0,6 mg/hora de nitroglicerina transdérmica contínua (n = 8), ou para um grupo controle (n = 7), por cinco dias. Na manhã do quinto dia, angiografia quantitativa foi realizada, avaliando a resposta da artéria descendente anterior à infusão intracoronária de acetilcolina (concentração máxima 10-4 molar). O adesivo transdérmico foi, então, removido dos pacientes do grupo nitroglicerina e, três horas após, os procedimentos foram repetidos. Para investigar a função endotelial após intervenções coronárias percutâneas, foram estudados 39 pacientes submetidos a uma intervenção coronária para uma estenose na attéria descendente anterior pelo menos 6 meses antes. Doze pacientes haviam sido tratados com stents, 15 com angioplastia por cateter balão e 12 com aterectomia direcionada. As respostas da artéria descendente anterior (intervida) e da artéria circuní1exa (não intervida), à infusão de acetilcolina foram avaliadas por angiografia quantitativa. Resultados: Nos dois estudos os grupos possuíam características angiográficas e fatores de risco para disfunção endotelial similares. No estudo dos efeitos da nitroglicerina, em vigência de tratamento, o grupo nitroglicerina apresentou maior constrição coronária em resposta à acetilcolina do que o grupo controle (-19,6 + 4,2% versus -3,8 + 3,0%; P = 0,01). Três horas após a remoção do adesivo transdérmíco, o grupo nitroglicerina continuou a apresentar maior vasoconstrição em resposta à acetilcolina, quando comparado ao grupo controle ( -24,1 + 5,9% versus -1,8 + 4,8%; P < 0,01). Quando as respostas à acetilcolina nos estudos da manhã e da tarde foram comparadas, o aumento na constrição coronária observado no grupo nitroglicerina foi maior que a modificação observada nos pacientes do grupo controle (P < 0,05). No estudo dos efeitos de intervenções coronárias, a artéria descendente anterior desenvolveu constrição significativamente maior (P = 0,02) em pacientes que previamente haviam recebido stents (21,8 + 4,3%), do que pacientes tratados angioplastia por cateter balão (9,5 + 2,8%) ou com aterectomia direcionada (9,1 + 3,6%). Em contraste, a infusão de acetilcolína resultou em leve constrição da circunflexa, similar entre os três grupos (P = 0,47). Análise de regressão múltipla identificou o implante prévio de stent como único preditor de maior constrição da descendente anterior (P = 0,008). Conclusões: A terapia com nitroglicerina causa respostas vasomotoras coronárias anormais à adminis!Tação do vasodilatador dependente do endotélio, acetitcolina. Esta resposta vasoconstritora é persistente por até três horas após a retirada da nitroglicerina. Estes achados têm implicações com respeito ao desenvolvimento de tolerância a nitratos e ao potencial para eventos adversos durante a retirada de nitroglicerina. Entre pacientes que foram submetidos a uma intervenção coronária percutânea, foi observada disfunção endotelial mais grave após o implante de stents do que após uma angioplastia por cateter balão ou aterectomia direcionada. Estes achados podem ter implicações com respeito à progressão de aterosclerose em artérias coronárias submetidas a intervenções percutâneas, especialmente implante de stents. / Background. Nitroglycerin tberapy is associated with specific biochemical changes in the vasculature that may lead to an increased vascular sensitivity to vasoconstrictors. Catheter-based coronary interventions are associated with extensive arterial wall injury that appears to be associated with a cbronicatly abnormal endothelial function. Objectives: 1) To investiga te whether therapy with nitroglycerin would lead to abnormal coronary artery responses to the endothelium-dependent vasodilator acetylcholine. 2) To assess tbe endotelial-dependent vasomotor function in nonrestenotic coronary arteries more than 6 months following stent implantation, balloon angioplasty, and directional atherectomy. Metbods: Fifteen patients were randomized to continuous transdermal nitroglycerin, 0.6 mg/hour (n = 8), or no therapy (n = 7), for 5 days prior to a diagnostic catheterization. Patients had similar risk factors for endothelial dysfunction. Quantitative angiography was performed in the morning to measure the mean luminal diameter of the left anterior descending (LAD) in response to intracoronary acetylcholine (peak concentration, 10-4 molar). The transdermal preparation was removed from the nitroglycerin group and 3 hours 1ater experimental procedures were repeated. Thirty~nine patients, who were treated at least 6 months earlier with a coronary intervention for isolated prox.imal LAD stenosis, with no evidence of restenosis, were included in the study of the effects o f coronary interventions on endotelial vasomotor function. Twelve patients had been stented, 15 had been treated with balloon angioplasty, and 12 had undergone directional atherectomy. The change in diameter of the intervened LAD, and the unintervened circumflex coronary artery, in response to intracoronary ac~tylcholine were assessed by quantitative angiography. Results: In both studies the groups had similar angiographic characteristics and risk factors for endothelial dysfunctíon. In the nitroglycerin study, in the morning, th.e nítroglycerin group experíenced greater coronary constriction in response to acetylcholine infusion than those not receiving nitroglycerin (-19 .6 ± 4.2% versus -3.8 ± 3.0%~ P = 0.01). Three hours later, the nitroglycerin group continued to display greater constriction to acetylcholine (-24.1 ± 5.9%) as compared to the nonnitroglycerin group (-1.8 ± 4.8%; P < 0.01). When monúng and aftemoon responses to acetylcholine were compared, the increase in coronary constriction in the nitroglycerin group was greater than the change observed in the non-nítroglycerin group (P < 0.05). In the st11dy of the effects of coronary interventions on endotelial vasomotor function, the LAD constricted significantly more (P = 0.02) in previously stented patients (21.8 + 4.3%), as compared to patíents previously treated with balloon angioplasty (9.5 + 2.8%) or with directional atherectorny (9.1 + 3.6%). In contrast, acetylcholine infusion resulted in mild constriction in the circumtlex coronary artery which was similar in the three groups (P = 0.47). By multiple regression analysis, previous implant of a stent was the only significant predictor of LAD constriction (P = 0.008). Conclusions: Therapy with nitroglycerin causes abnormal coronary vasomotor responses to the endothelíum-dependent vasodilator acetylcholíne, which were persistent for up to 3 hours after nitroglycerin discontinuation. This nitrate associated vasomotor dysf'tmction has implications with respect to the development of nitrate tolerance and the potential for adverse events during nitrate withdrawal. More severe endothelial dysfunction was observed long term after stenting as compareci to balloon angioplasty or directional atherectomy. These findings may have implications with respect to the progression of atherosclerosis in coronary arteries subjected to pcicutaneous interventions.

Análises numérico-experimentais são fundamentais na simulação numérica do comportamento de alguns tecidos biológicos ou mesmo de sua interação com outras estruturas, como o que acontece entre artérias e stents. Simulações numéricas podem auxiliar no projeto da estrutura tubular ou na escolha do modelo de stent mais adequado para uma dada indicação clínica, bem como no aprimoramento da técnica cirúrgica de posicionamento. A obtenção de dados experimentais do comportamento mecânico de artérias é um desafio devido a fatores biológicos e experimentais, como a retirada da amostra, controle de temperatura e de umidade no armazenamento e manuseio dos corpos de prova. Outras dificuldades se apresentam na fixação da amostra e na realização de medições de deformação, além da mudança que pode ocorrer no tecido para diferentes indivíduos ou mesmo no mesmo indivíduo. Do ponto de vista numérico, é necessário um modelo de material capaz de reproduzir o comportamento experimental observado. O objetivo do presente trabalho é estudar problemas envolvidos na caracterização numérico-experimental de paredes arteriais para então propor uma metodologia apropriada para ser aplicada em uma amostra de aorta de um suíno da raça Landrace. Modelos numéricos adequados para simular o comportamento do tecido em sua região fisiológica de deformação foram estudados, e através dos dados obtidos de procedimentos experimentais foi realizada a identificação de parâmetros do modelo escolhido. / Numerical and experimental analyses are essential to understand the numerical simulation of the behavior of some biological tissues or even their interaction with other structures, such as what happens between arteries and stents. Numerical simulations can help in the tubular structure project or in the choice of the most suitable stent for a given clinical indication, as well as in the improvement of the surgical techniques in the positioning. The experimental data acquisition of arteries’ mechanical behavior is a challenge due to biological and experimental factors such as the removal of the sample, temperature and humidity control in the storage and handling of specimens. Other difficulties are the sample fixation and the strain measurements as well as the change that can occur in the tissue for different individuals or even in the same one. From the numerical point of view is necessary a material model capable to reproduce the observed experimental behavior. The objective of this work is to study the issues involved in the numerical and experimental characterization of arterial walls and then propose a suitable methodology to be applied in a pig's aorta sample of Landrace's breed. Numerical models suitable for simulating the behavior of physiological tissue deformation were studied and, through the data from experimental procedures, parameters were identified to represent it.

INTRODUÇÃO: Os pacientes que preenchem características clinicas, demográficas e/ou angiográficas de alto risco, quando submetidos a intervenções percutâneas, geralmente apresentam um baixo índice de sucesso e alta incidência de complicações isquêmicas agudas e de reestenose. A nossa hipótese é que, tratando este grupo de alto risco com o implante de Stents recobertos de heparina conseguiremos mudar favoravelmente esses índices. OBJETIVO: Comparar a incidência de reestenose angiográfica e de eventos cardíacos adversos maiores (ECAM), seis meses após a randomização, entre o implante de Stents recobertos de heparina e a angioplastia (ACTP) convencional em pacientes de alto risco. Secundariamente, comparar a incidência de ECAM durante hospitalização inicial e de eventos vasculares/hemorrágicos na fase hospitalar. MATERIAL E MÉTODOS: De 1053 intervenções realizadas entre janeiro de 1997 e dezembro de 1998, 68 Pc portadores de cardiopatia isquêmica grave e sintomática, foram randomizados para serem tratados com o implante de Stents (St) recobertos de heparina (n=35) ou com ACTP convencional (Ac) (n=33). Para serem incluídos no estudo, os pacientes deveriam apresentar, além de sintomas ou sinais de isquemia miocárdica grave, uma ou mais das seguintes características clínicas ou angiográficas: pacientes idosos (:?: 70 anos), portadores de diabete melito, angina instável (ou IAM em curso ou recente); classe funcional IH ou IV (da CCS), insuficiência cardíaca congestiva, disfunção sistólica do VE (FE < 40%), choque cardiogênico ou lesões tipo 132 ou C do ACC/ AHA. Os pacientes foram avaliados clinicamente no 1°, 3° e 6° mês pós-procedimento. No 6° mês (ou antes se necessário) foram submetidos a nova cinecoronariografm. RESULTADOS: Dos 68 Pc, 13,20/0 não completaram o seguimento clínico, a análise angiográfica fmal incluiu somente 59 Pc (29 e 30 para os grupos St e Ac respectivamente). O sucesso foi 91,40/0 e 84,80/0 para os grupos St e Ac (p=NS). A incidência de eventos cardíacos adversos maiores hospitalares para os grupos St e Ac respectivamente foram: mortalidade 2,90/0 vs. 0,00/0; IAM fatal e não fatal 8,60/0 vs. 12,1%; CRM de urgência ou nova intervenção 0,00/0 vs. 9,10/0. A análise combinada de ECAM nesta fase foi de 8,60/0 vs. 15,20/0 (p=NS). A incidência de hemorragia maior, hemorragia menor e as complicações vasculares foram semelhantes para ambos os grupos. A reestenose angiográfica foi 24,1% e 43,3% nos grupos St e Ac (p=0,2). As mudanças no diâmetro luminal mínimo (DLM) para os grupos St e Ac respectivamente foram: ganho inicial 1,89 ± 0,44 mm vs. 1,49 ± 0,49 mm (p=0,002); a perda em 06 meses foi em média de 0,55 ± 0,33 mm vs. 0,51 ± 0,23 mm (p=NS) e o ganho liquido fmal 1,34 ± 0,56 mm vs. 1,00 ± 0,62 mm (p=0,034). A análise combinada dos ECAM no fmal dos seis meses demonstrou uma diferença estatisticamente significativa favorecendo o grupo Stent (24,10A> vs. 53,3%, p=0,042). A taxa de incidência de revascularização (cirúrgica ou percutânea) foi 13,8% (grupo Stent) vs. 43,30/0 (grupo ACTP) (p=0,027). O índice de sobrevida livre de eventos em 06 meses foi significativamente mais alto no grupo Stent (75,9% vs. 46,70/0, p=0,042). CONCLUSÕES: A estratégia de implante de Stents heparinizados em pacientes de alto risco, seria uma alternativa satisfatória de tratamento, com índices de complicações semelhantes às da ACTP convencional, porém, acarretando uma adequada incidência de reestenose, uma diminuição significativa na taxa de eventos cardíacos adversos maiores, um menor índice de revascu1arização do vaso alvo e um aumento significativo na sobrevida livre de eventos, pelo menos nos primeiros seis meses do acompanhamento destes pacientes. / OBJECTIVES: This study sought to test the hypothesis that the treatment with heparin-coated stents in high-risk patients could change in a favourable way the restenosis rates and decrease the incidence of major adverse coronary events (MACE) at 6-month follow-up. BACKGROUND: Patients that fulfIll clinicaI, demographic and/or angiographic criteria for high risk when undergoing percutaneous coronary interventions (PCI) usually have a low success rate and both high acute ischemic complications and high restenosis rates. We postulate that treating this high-risk group of patients heparin-coated stents could change in a favourable way these rates and d(:;crease the major adverse coronary events (MACE) at 6-month follow-up. METHODS: We recruited 68 patients between January 1997 and December 1998 from 1053 who underwent PCI. Patients were random1y assigned to heparin-coated stent (ST) implantation (n=35) or balloon angioplasty (BA) (n=33). Patients were eligible for inclusion li they had symptoms or signs of myocardial ischemia and one or more of the following clinicaI and/or angiographic characteristic: age ~ 70, diabetes mellitus, unstable angina (or evolving AMI), 3-4 CCS score for angina, congestive heart failure, left-ventricular systolic dysfunction (EF < 400/0), cardiogenic shock, or type B2 or C lesions (ACC/ARA). ClinicaI follow-up was done at one, three and six months. At the six month a new corona:ry angiography was performed. RESULTS: From the original 68 patients 13.20/0 were lost to follow-up, so 59 patients were incIuded in the [mal angiographic analysis. Success rate was 91.40/0 vs 84.80/0 for ST and BA groups respectively (p=NS). The in-hospital cardiac event rates for both the ST and BA groups were: death 2.90/0 vs 0.0%; fatal and no-fatal AMI 8.60/0 vs 12.10/0; emergency CABO or PCI 0.00/0 vs 9.10/0. The in-hospital combined MACE rate was 8.60/0 vs. 15.20/0 (p=NS). The incidences of bleeding and/or vascular complications were similar in both groups. The angiographic restenosis rate was 24,1% vs. 43,3% in ST and BA groups respectively (p=0,2). The changes in minimalluminal diameter (MLD) for both ST and BA group were: acute gain 1,89 ± 0,44 mm vs. 1,49 ± 0,49 mm (p=0,002); 6-month mean 10ss 0,55 ± 0,33 mm vs. 0,51 ± 0,23 mm (p=NS) and net gain 1,34 ± 0,56 mm vs. 1,00 ± 0,62 mm (p=0,034). The late (6-month) MACE shown a significant statistical difference favorable to ST group (24,1% vs. 53,30/0, p=O,042). The late revascularization rate (surgical or PCI) for ST and BA groups was 13,8% vs. 43,30/0 (p=O,027). Finally, the 6-month event-free survival rate was significant higher in the ST group (75,9% vs. 46,70/0, p=O,042). CONCLUSIONS: Implanting heparin-coated coronary Stents in high risk patients seems to be a better approach of treatment, with complication rates similar to balloon angioplasty; however, it has a more reasonable restenosis rate, with a significant decrease in both major adverse coronary event and target vessel revascularization rates as well as a significant increase in event-free survival rates, during the 6-month follow-up period.

Introdução: A doença arterial coronariana constitui uma das maiores causas de morbidade e mortalidade no mundo atual. O mecanismo inflamatório exerce papel fundamental sobre a aterogênese e as formas de apresentação da doença arterial coronariana (DAC). O MRP-8/14 é uma proteína inflamatória que possui importante função na interação dos leucócitos com o endotélio, demonstrando ser um potencial biomarcador na DAC. Objetivo: Avaliar a relação dos níveis séricos de MRP-8/14 com a apresentação clínica e com a evolução da DAC após o tratamento da lesão-alvo com implante de stent. Metodologia: Este estudo avaliou os níveis séricos de 95 pacientes divididos em 5 grupos: (1) grupo I - controle (indivíduos hígidos); (2) grupo II - lesões leve a moderada, ou seja, lesões obstrutivas entre 20% e 50% em 1 ou mais artérias coronárias; (3) grupo III - angina estável e lesão 50% em 1 ou mais artérias coronárias; (4) grupo IV - síndrome coronariana aguda sem supradesnível do segmento ST angina instável e IAM sem supradesnível do segmento ST (IAM-SSST); e (5) grupo V- síndrome coronariana aguda e supradesnível do segmento ST IAM com supradesnível do segmento ST (IAM-SSST), nas primeiras 12 horas de início dos sintomas. Os indivíduos dos grupos I e II foram submetidos à uma única coleta sanguínea, enquanto os pacientes dos grupos III, IV e V foram submetidos a uma coleta sanguínea imediatamente antes da intervenção coronária percutânea com implante de stent seguida de coletas sanguíneas seriadas em 6, 18 e 48 horas e em 7 dias após o implante de stent. Resultados: A análise comparativa dos níveis séricos de MRP- 8/14 na primeira coleta entre os 5 grupos em estudo evidenciou diferença estatisticamente significativa do grupo I (controle) em relação aos demais grupos grupo I= 0,110,10μg/mL vs grupo II= 0,500,13μg/mL; grupo III= 1,830,70μg/mL; grupo IV= 3,661,81μg/mL; e grupo V= 3,541,52μg/mL; p<0,001. Também houve diferença estatisticamente significativa do grupo II em comparação aos grupos III, IV e V (p<0,001); e do grupo III em relação aos grupos IV (p=0,045) e V (p=0,002). Não houve diferença estatisticamente significativa quando comparados os grupos IV e V (p=1,00). Quanto à evolução da DAC pós-implante de stent, não houve diferença estatisticamente significativa dos níveis séricos de MRP-8/14 entre as coletas seriadas nos grupos analisados (III, IV e V). A análise dos níveis séricos de MRP-8/14 em relação ao tempo de evolução do IAM-CSST (grupo V) não evidenciou diferença estatisticamente significativa (p=0,685), mesmo quando comparados os pacientes com tempo de evolução do IAM-CSST inferior a 3 horas com os pacientes com tempo de evolução do IAM-CSST compreendido entre 3 e 12 horas (p=0,492). Conclusões: Os níveis séricos de MRP-8/14 apresentam-se progressivamente elevados conforme a gravidade da DAC e permanecem continuamente elevados mesmo após o tratamento da lesão-alvo com implante de stent por pelo menos 7 dias. O MRP-8/14 também apresenta-se como um potencial biomarcador precoce do infarto agudo do miocárdio. / Introduction: The coronary artery disease is a major cause of morbidity and mortality nowadays in the world. The inflammatory mechanism plays a fundamental role in atherogenesis as well as in the coronary artery disease (CAD) presentation. MRP-8/14 is an inflammatory protein that has an important function in the leukocyte-endothelial cell interaction, showing to be a potential biomarker for CAD. Objective: Assess the relation between the serum levels of MRP-8/14 and the CAD clinical presentation and evolution after treating the target lesion with stent deployment. Methodology: This study assessed the serum levels of 95 patients divided into 5 groups: (1) group I – control (healthy individuals); (2) group II – mild-to-moderate lesions, that is, obstructive lesions between 20% and 50% in 1 or more coronary arteries; (3) group III – stable angina and lesion 50% in 1 or more coronary arteries; (4) group IV – acute coronary syndrome without ST segment elevation unstable angina and non-ST segment elevation myocardial infarction (NSTEMI); and group V – acute coronary syndrome with ST segment elevation ST segment elevation myocardial infarction (STEMI) within the first 12 hours of symptom onset. A single blood sample was collected from the individuals from groups I and II, while in patients from groups III, IV and V blood samples were collected immediately before percutaneous coronary intervention with stent deployment followed by serial blood samples collected 6, 18, and 48 hours and 7 days after stent deployment. Results: The comparative analysis of the serum levels of MRP-8/14 in the first blood sample collection between the 5 groups under study showed a statistically significant difference in group I (control) with relation to the other groups [group I = 0.11±0.10μg/mL vs. group II=0.50±0.13μg/mL; group III =1.83±0.70μg/mL; group IV =3.66±1.81μg/mL; and group V = 3.54±1.52μg/mL; p<0.001]. There was also a statistically significant difference in group II compared to groups III, IV, and V (p<0.001); and in group III with relation to groups IV (p<0.045) and V (p<0.002). There was no statistically significant difference between groups IV and V when compared (p=1.00). Regarding CAD evolution after stent deployment, there was no statistically significant difference in the serum levels of MRP-8/14 between the serial samples in the analyzed groups (III, IV, and V). The analysis of MRP-8/14 levels in relation to STEMI evolution over time did not evidence statistically significant difference (p=0.685), even when patients with STEMI within 3 hours after onset of symptoms were compared with patients with STEMI between 3 and 12 hours after onset of symptoms (p= 0,492). Conclusions: The serum levels of MRP-8/14 show to be progressively increased according to CAD severity and remain continuously increased even after target lesion treatment with stent deployment for at least 7 days. MRP-8/14 also shows to be a potential early biomarker for acute myocardial infarction.

abstract: A cerebral aneurysm is an abnormal ballooning of the blood vessel wall in the brain that occurs in approximately 6% of the general population. When a cerebral aneurysm ruptures, the subsequent damage is lethal damage in nearly 50% of cases. Over the past decade, endovascular treatment has emerged as an effective treatment option for cerebral aneurysms that is far less invasive than conventional surgical options. Nonetheless, the rate of successful treatment is as low as 50% for certain types of aneurysms. Treatment success has been correlated with favorable post-treatment hemodynamics. However, current understanding of the effects of endovascular treatment parameters on post-treatment hemodynamics is limited. This limitation is due in part to current challenges in in vivo flow measurement techniques. Improved understanding of post-treatment hemodynamics can lead to more effective treatments. However, the effects of treatment on hemodynamics may be patient-specific and thus, accurate tools that can predict hemodynamics on a case by case basis are also required for improving outcomes.Accordingly, the main objectives of this work were 1) to develop computational tools for predicting post-treatment hemodynamics and 2) to build a foundation of understanding on the effects of controllable treatment parameters on cerebral aneurysm hemodynamics. Experimental flow measurement techniques, using particle image velocimetry, were first developed for acquiring flow data in cerebral aneurysm models treated with an endovascular device. The experimental data were then used to guide the development of novel computational tools, which consider the physical properties, design specifications, and deployment mechanics of endovascular devices to simulate post-treatment hemodynamics. The effects of different endovascular treatment parameters on cerebral aneurysm hemodynamics were then characterized under controlled conditions. Lastly, application of the computational tools for interventional planning was demonstrated through the evaluation of two patient cases. / Dissertation/Thesis / Ph.D. Bioengineering 2013

Introdução: A doença arterial coronariana constitui uma das maiores causas de morbidade e mortalidade no mundo atual. O mecanismo inflamatório exerce papel fundamental sobre a aterogênese e as formas de apresentação da doença arterial coronariana (DAC). O MRP-8/14 é uma proteína inflamatória que possui importante função na interação dos leucócitos com o endotélio, demonstrando ser um potencial biomarcador na DAC. Objetivo: Avaliar a relação dos níveis séricos de MRP-8/14 com a apresentação clínica e com a evolução da DAC após o tratamento da lesão-alvo com implante de stent. Metodologia: Este estudo avaliou os níveis séricos de 95 pacientes divididos em 5 grupos: (1) grupo I - controle (indivíduos hígidos); (2) grupo II - lesões leve a moderada, ou seja, lesões obstrutivas entre 20% e 50% em 1 ou mais artérias coronárias; (3) grupo III - angina estável e lesão 50% em 1 ou mais artérias coronárias; (4) grupo IV - síndrome coronariana aguda sem supradesnível do segmento ST angina instável e IAM sem supradesnível do segmento ST (IAM-SSST); e (5) grupo V- síndrome coronariana aguda e supradesnível do segmento ST IAM com supradesnível do segmento ST (IAM-SSST), nas primeiras 12 horas de início dos sintomas. Os indivíduos dos grupos I e II foram submetidos à uma única coleta sanguínea, enquanto os pacientes dos grupos III, IV e V foram submetidos a uma coleta sanguínea imediatamente antes da intervenção coronária percutânea com implante de stent seguida de coletas sanguíneas seriadas em 6, 18 e 48 horas e em 7 dias após o implante de stent. Resultados: A análise comparativa dos níveis séricos de MRP- 8/14 na primeira coleta entre os 5 grupos em estudo evidenciou diferença estatisticamente significativa do grupo I (controle) em relação aos demais grupos grupo I= 0,110,10μg/mL vs grupo II= 0,500,13μg/mL; grupo III= 1,830,70μg/mL; grupo IV= 3,661,81μg/mL; e grupo V= 3,541,52μg/mL; p<0,001. Também houve diferença estatisticamente significativa do grupo II em comparação aos grupos III, IV e V (p<0,001); e do grupo III em relação aos grupos IV (p=0,045) e V (p=0,002). Não houve diferença estatisticamente significativa quando comparados os grupos IV e V (p=1,00). Quanto à evolução da DAC pós-implante de stent, não houve diferença estatisticamente significativa dos níveis séricos de MRP-8/14 entre as coletas seriadas nos grupos analisados (III, IV e V). A análise dos níveis séricos de MRP-8/14 em relação ao tempo de evolução do IAM-CSST (grupo V) não evidenciou diferença estatisticamente significativa (p=0,685), mesmo quando comparados os pacientes com tempo de evolução do IAM-CSST inferior a 3 horas com os pacientes com tempo de evolução do IAM-CSST compreendido entre 3 e 12 horas (p=0,492). Conclusões: Os níveis séricos de MRP-8/14 apresentam-se progressivamente elevados conforme a gravidade da DAC e permanecem continuamente elevados mesmo após o tratamento da lesão-alvo com implante de stent por pelo menos 7 dias. O MRP-8/14 também apresenta-se como um potencial biomarcador precoce do infarto agudo do miocárdio. / Introduction: The coronary artery disease is a major cause of morbidity and mortality nowadays in the world. The inflammatory mechanism plays a fundamental role in atherogenesis as well as in the coronary artery disease (CAD) presentation. MRP-8/14 is an inflammatory protein that has an important function in the leukocyte-endothelial cell interaction, showing to be a potential biomarker for CAD. Objective: Assess the relation between the serum levels of MRP-8/14 and the CAD clinical presentation and evolution after treating the target lesion with stent deployment. Methodology: This study assessed the serum levels of 95 patients divided into 5 groups: (1) group I – control (healthy individuals); (2) group II – mild-to-moderate lesions, that is, obstructive lesions between 20% and 50% in 1 or more coronary arteries; (3) group III – stable angina and lesion 50% in 1 or more coronary arteries; (4) group IV – acute coronary syndrome without ST segment elevation unstable angina and non-ST segment elevation myocardial infarction (NSTEMI); and group V – acute coronary syndrome with ST segment elevation ST segment elevation myocardial infarction (STEMI) within the first 12 hours of symptom onset. A single blood sample was collected from the individuals from groups I and II, while in patients from groups III, IV and V blood samples were collected immediately before percutaneous coronary intervention with stent deployment followed by serial blood samples collected 6, 18, and 48 hours and 7 days after stent deployment. Results: The comparative analysis of the serum levels of MRP-8/14 in the first blood sample collection between the 5 groups under study showed a statistically significant difference in group I (control) with relation to the other groups [group I = 0.11±0.10μg/mL vs. group II=0.50±0.13μg/mL; group III =1.83±0.70μg/mL; group IV =3.66±1.81μg/mL; and group V = 3.54±1.52μg/mL; p<0.001]. There was also a statistically significant difference in group II compared to groups III, IV, and V (p<0.001); and in group III with relation to groups IV (p<0.045) and V (p<0.002). There was no statistically significant difference between groups IV and V when compared (p=1.00). Regarding CAD evolution after stent deployment, there was no statistically significant difference in the serum levels of MRP-8/14 between the serial samples in the analyzed groups (III, IV, and V). The analysis of MRP-8/14 levels in relation to STEMI evolution over time did not evidence statistically significant difference (p=0.685), even when patients with STEMI within 3 hours after onset of symptoms were compared with patients with STEMI between 3 and 12 hours after onset of symptoms (p= 0,492). Conclusions: The serum levels of MRP-8/14 show to be progressively increased according to CAD severity and remain continuously increased even after target lesion treatment with stent deployment for at least 7 days. MRP-8/14 also shows to be a potential early biomarker for acute myocardial infarction.

A hiperplasia intimal é uma complicação comum após o implante de stent em artérias periféricas e a influência da homocisteína neste processo ainda é desconhecida. O objetivo deste estudo é comparar o espessamento intimal em aorta de suínos submetidos à hiper-homocisteinemia induzida com suínos normais, após implante de stents auto-expansíveis de nitinol. Foram utilizados 18 suínos da raça Macau, com peso médio de 30 kg. Os animais foram divididos aleatoriamente em dois grupos: o primeiro, grupo C (controle), foi alimentado com dieta normal e o outro, grupo M (metionina), recebeu dieta rica em metionina para induzir hiper-homocisteinemia durante 30 dias. Os stents utilizados para o experimento foram os auto-expansíveis, de nitinol, com 25 milímetros de comprimento e diâmetro final de oito milímetros. Foram realizadas dosagens de colesterol, triglicerídeos, colesterol HDL e homocisteína plasmática em ambos os grupos. A adequação das medidas do stent em relação às dimensões da artéria aorta dos suínos e a sua perviedade, após o implante, foram confirmadas mediante realização de arteriografias seletivas. Trinta dias após o implante do stent, os animais foram submetidos à eutanásia e as peças enviadas para exame anatomopatológico. O exame histológico mostrou intensa hiperplasia intimal no grupo controle e placas formadas por macrófagos espumosos com pouca hiperplasia intimal no grupo metionina. A análise morfométrica digital revelou maior hiperplasia intimal no grupo C em relação ao grupo M. Não ocorreram mudanças significativas nas dosagens de colesterol, triglicerídeos e colesterol HDL, em ambos os grupos. Não ocorreram variações significativas nos níveis de homocisteína plasmática dos suínos do grupo controle e, nos animais do grupo metionina, os níveis plasmáticos de homocisteína aumentaram de 17,47 para 58,90 μmol/l após 30 dias de administração de dieta rica em metionina. Concluindo, em aorta abdominal de suínos, alimentados com dieta rica em metionina por 30 dias, ocorreu uma hiperplasia intimal menor após o implante de stent auto-expansível de nitinol em comparação ao grupo controle. / Intimal hyperplasia is a common complication after stent placement in peripheral arteries and the influence of homocysteine in this process is still unknown. The purpose of this study is to compare the intimal thickening in the aorta of normal and induced hyperhomocysteinemic pigs following placement of self-expanding nitinol stents. The animals used were 18 pigs from the Macau specimen. They were over eight weeks old and average weight of 30 kg. Nitinol stents were self-expandable, 25 mm lenght and expanded diameters of 8 mm. The pigs were divided in two groups, the first (group C) was fed with a normal diet and the second group was fed with methionine rich diet to induce hyperhomocysteinemia (group M) during 30 days. Blood samples were collected for analyses of total cholesterol, triglycerides, and HDL and homocysteine concentrations. Assessment was done by angiography. After 30 days of the procedure, the animals where sacrificed and the abdominal aorta segment was removed for histological and digital morphometry analysis. Microscopic examinations of the aortas of the control group had a significant thicker intima compared with methionin group. In the comparison among groups, intimal thickening of the vessel wall at digital morphometric analysis was higher in group C than group M. There was no significant change in total cholesterol, triglycerides, and HDL concentrations in either group. There was no change in plasma homocysteine levels in group C; and in group M plasma homocysteine levels ranged from 17,47 to 59,80 μmol/l after 30 days with a methionine-rich diet. In conclusion, insertion of self-expandable nitinol stent in pig’s abdominal aorta after 30 days with a methionine-rich diet results in less intimal hyperplasia as compared to normal pigs.