Der spezifische Knockdown von RhoA in neonatalen kardialen Rattenfibroblasten führte auf molekularem Level zu einer Reduktion des Myofibroblastenmarkers α-Glattmuskelaktin und zu einem Anstieg im modifizierten acetylierten Tubulin. Auf subzellulärer Ebene konnte ein Verlust von Stressfasern, Aktinstrukturen höherer Ordnung und eine erhöhte Dichte des Golgi-Apparats beobachtet werden. Außerdem waren die Fokaladhäsionen kürzer und zufällig verteilt, was auf einen Verlust der Zellpolarität hinweist. Auf dem zellulären Level erhöhte der Knockdown von RhoA die Zellfläche aber nicht das Volumen. Diese Veränderungen führten zu einer schnelleren Adhäsion unabhängig vom Substrat, eine Reduktion der Migration in 2D und im Gegensatz dazu eine verbesserte Migration durch eine poröse Membran. Außerdem war die mitogene Antwort der Zellen auf einen Serumstimulus stark reduziert. Eine Veränderung in Zellviabilität konnte zudem nicht beobachtet werden. Die Expression und Sekretion des Fibrose-assoziierten Faktors CTGF war in gehungerten Zellen mit einer Reduktion in RhoA Expression signifikant vermindert, was jedoch in der Anwesenheit eines Serumstimulus aufgehoben werden konnte. Auf einer heterogenen multizellulären Ebene verringerte der Knockdown von RhoA die kontraktile Funktion von generierten künstlichen Herzgeweben unter Kalziumstimulation. Dies ging einher mit einer Reduktion der Expression von α-Glattmuskelaktin und Calsequestrin. Durch die Verwendung spezifischer Inhibitoren der Rho-assoziierten Kinase (ROCK) und HDAC6 konnten einige dieser zellulären Veränderungen imitiert und demensprechend einem Effektorprotein zugeordnet werden. Der ROCK Inhibitor Fasudil konnte die morphologischen Veränderungen und die reduzierte Migrationskapazität in Wildtyp-Fibroblasten abbilden, wobei eine Reduktion der Proliferation nach der Verwendung des HDAC6 Inhibitors Tubastatin A beobachtet wurde.

Cardiac tissue slices, a rarely used pseudo two-dimensional preparation, have gained increasing popularity for applications such as drug testing over the last ten years as they combine ease of handling with patho-physiologically relevant cell-type representation, distribution and inter-connection. The most well-established methods to measure electrophysiology in cardiac tissue are sharp electrodes and multi-electrode-arrays, techniques which are limited in spatial resolution or signal content. In this work, we have applied dual voltage Ca²⁺ optical mapping on cardiac slices, allowing us to record these two key parameters simultaneously at high spatio-temporal resolution, yielding better visualisation of conduction waves, spatial dispersion in action potential (AP) characteristics, and intracellular Ca²⁺ transient (CaT). The slice preparation method and the measurement protocols were refined to yield good reproducibility. Data analysis routines were developed to extract relevant parameters reliably. Despite being a promising candidate for drug testing, little is known about how slice and intact whole-heart AP properties are interrelated, and how to scale-up from observations in two dimensions (2D) to the three dimensional (3D) heart. In this thesis, we present a method to compare directly AP properties of intact whole-heart and tissue slices, and show the extent to which slices preserve AP characteristics. We have explored the suitability of tissue slices as an experimental model to study stretch induced changes in AP and CaT. During axial stretch, a dynamic profile of both AP and CaT was observed with an initial shortening of both AP and CaT duration, followed by a gradual recovery/prolongation. We have also used tissue slices to study spatial heterogeneity of AP and CaT properties in the rabbit left ventricular free wall. A transmural gradient can be captured in CaT and AP (with the longest APD and CaT durations being captured in the subendocardium). No large AP prolongation was found in the mid-myocardium. We conclude that the cardiac tissue slice preparation preserves some key functional parameters of the whole heart and is a promising model to study cardiac electrophysiology.

No description available.

O presente estudo teve por objetivo investigar os efeitos do jejum de 48 horas sobre o metabolismo do músculo cardíaco e sobre a função cardíaca. Para isso, ratos machos com 60 dias foram separados em dois grupos: jejuados por 48 h (grupo experimental) e alimentados (grupo controle). Após eutanásia, sangue e coração foram coletados. O coração foi excisado e a aurícula do átrio direito (AAD), a aurícula do átrio esquerdo (AAE), parede do ventrículo direito (PVD), septo interventricular (SIV) e parede do ventrículo esquerdo (PVE) foram separadas e analisadas individualmente. Análises de parâmetros bioquímicos plasmáticos, dosagem de metabólitos, atividade máxima de enzimas, assim como expressão gênica e proteica foram realizadas. O jejum promoveu alterações metabólicas em todas as regiões, sendo mais intensas na PVE. Registros ventriculares e hemodinâmicos também foram obtidos. O jejum diminuiu a força de contração (dP/dt+), a força de relaxamento (dP/dt-) e a frequência cardíaca (FC), aumentou o tempo de enchimento diastólico e o hematócrito. Apesar de observamos aumento do potencial oxidativo e aumento da concentração disponível de ATP, é possível que 48h de jejum comprometa a volemia e por consequência a função cardíaca. / The present study aimed to investigate the effects of 48-hour fasting on cardiac muscle metabolism and cardiac function. For this, male rats with 60 days were separated into two groups: fasted for 48 h (experimental group) and fed (control group). After euthanasia, blood and heart were collected. The heart was excised and the right atrial atrium (RAA), left atrial atrium (LAA), right ventricular wall (RVW), interventricular septum (IVS) and left ventricular wall (LVW) were separated and analyzed individually. Analyzes of plasma biochemical parameters, dosage of metabolites, maximum activity of enzymes, as well as gene and protein expression were performed. Fasting promoted metabolic alterations in all regions, being more intense in PVE. Ventricular and hemodynamic records were also obtained. Fasting decreased contraction force (dP / dt +), relaxation force (dP / dt-) and heart rate (HR), increased diastolic filling time and hematocrit. Although we observed an increase in the oxidative potential and an increase in the available ATP concentration, it is possible that 48h-fasting compromises blood volume and, consequently, cardiac function.

The role of endogenous molecules in facilitating stem cell differentiation into cardiomyocytes is yet to be fully understood. SPC and S1P, common biolipids, promote cardiac differentiation of mesenchymal stem cells and cardiac progenitor cells, however, the same potential of closely related lysophosphatidic acid (LPA) has only recently become evident. The initial cardio-protection offered by elevated LPA levels in response to acute myocardial infarction and the ability of this biolipid to mediate other cellular fates served as a rationale to investigate the ability of LPA to mediate the cardiac differentiation of the murine P19 teratocarcinoma cell line and further examine the role of signalling molecules critical to lineage commitment. All experiments were carried out using P19 stem cells, cultured in supplemented alpha-minimal essential medium. Cells were aggregated into embryoid bodies in the presence of 5µM LPA in non-tissue grade Petri dishes over the course of 4 days to commence the differentiation process. Inhibitors were added 60 minutes before LPA while control cells were cultured in medium only. Embryoid bodies were transferred to 6-well tissue culture grade plates and cultured for a further 6 days. Cardiac differentiation was assessed by examining the expression of ventricular myosin light chain (MLC1v) by western blot and the role of LPA receptors 1-4, PKC, PI3K, MAPKs, and NF-κB were determined by examining the changes in this expression in the presence of selective inhibitors. The induction and regulation of GATA4, MEF2C, ATF-2, JNK, and YAP was also determined by western blotting. The activity and regulation of transcription factors, AP-1 and NF-κB, and the MAPKs was determined using ELISA kits. LPA induced the differentiation of P19 cells into cardiomyocytes most effectively when used at a concentration of 5µM as evidenced by the expression of MLC1v on day 10 of the differentiation process. Inhibition of LPA receptor 4 (0.1mg/mL Suramin), LPA receptors 1/3 (20µM Ki16425), LPA receptor 2 (7.5nM H2L5186303), PKC (10µM BIM-1), PI3K (20µM LY294002), ERK (20µM PD98059), JNK (10µM SP600125), and NF-κB (0.01nM CAY10470) blocked LPA induced expression of MLC1v. GATA4, MEF2C, pcJun, pJunD, and pATF2 expression increased in a time-dependent manner peaking at day 10 in LPA treated cells. GATA4 and pcJun expression was suppressed by all the inhibitors whereas MEF2C expression was unaffected by CAY10470, pJunD expression was unaffected by H2L5186303, pATF2 and NF-κB expression was unaffected by LY294002, but the latter was enhanced by Suramin. JNK was transiently phosphorylated in all cells whereas YAP was dephosphorylated 24-48 hours after EB formation in LPA treated cells and were both affected by Ki16425 and partially by H2L5186303 treatment. In conclusion, the studies carried out in this thesis have shown that LPA mediates the cardiac differentiation of P19 cells through LPA receptor 2, partially through receptors 1/3, and possibly through receptor 4. Conceivably downstream of these receptors, PKC, PI3K, MAPK, and NF-κB signalling pathways converge on the regulation of cardiac-specific transcription factors GATA4 and MEF2C along with ubiquitous transcription factor AP-1. JNK signalling is initiated through LPA receptors 1/3 and partially through receptor 2 to commence the cardiac program however the role of JNK and YAP in the proliferation of aggregating EBs is yet to be entirely established.

The effect of CRT on incidence of AF development in patients with severe HF was explored by comparing 36 patients with conventional indication for the CRT to 36 HF patients without CRT, matched for age, sex and LV systolic function (Publication 5). After a follow up of 3 years, the annual incidence of AF in the CRT group was 2.8%, which was significantly lower than the control group (10.2%). Moreover, the echocardiographic benefit by CRT was compared between these 36 patients with SR and 15 patients with persistent AF. The results showed that the echocardiographic response was similar between the two groups. These findings suggested that CRT may have the potential to reduce AF burden in patients with severe HF and that patients with persistent AF may also benefit from CRT. / The objective of the study (Publication 1) was to assess the feasibility of using non-contact LV mapping to delineate the LV endocardial activation pattern in 7 HF patients in NYHA class III, with low LVEF and wide QRS complex (>120ms). Non-contact mapping was safely performed and there were two endocardial conduction patterns identified, namely homogenous (Type I) and conduction block (Type II). The second part of the study (Publication 2) was to determine the implication of these two distinct activation patterns to echocardiographic and clinical response to CRT. 23 patients in NYHA class III, with LVEF <35% and QRS duration >120ms were recruited in this study. 15 patients had Type II pattern and 8 Type I. The QRS duration between the two types of conduction patterns were comparable. Patients with Type II pattern had a more favourable echocardiographic and clinical response to CRT than those with Type I. It was concluded that, despite the similar QRS duration between the two types of LV endocardial activation patterns, patients with Type II pattern had a more favourable response to CRT. / The significance of baseline renal function in CRT was assessed in 85 consecutive patients with conventional indication for the CRT (Publication 7). There was no significant relationship between baseline renal function and significant LV reverse remodeling after CRT, suggesting baseline renal insufficiency probably would not affect the response to CRT. (Abstract shortened by UMI.) / This study (Publication 3) was to determine the effect of CRT in patients with narrow QRS complex and evidence of mechanical dyssynchrony as determined by TDI. 51 patients in NYHA class III or IV, with LV ejection fraction <35%, and QRS duration <120ms were recruited for the CRT. The effect of the device therapy on LV systolic function in this cohort was compared to 51 patients who fulfilled the current criteria with wide QRS complex. CRT significantly improved the LV systolic function, NYHA class and exercise capacity in those with narrow complex to a similar extent in those with wide complex. With co-existing mechanical dyssynchrony determined by TDI, patients in both narrow and wide QRS complex groups showed more favourable response to CRT than those without significant mechanical dyssynchrony. This confirmed that QRS was a poor marker of mechanical dyssynchrony and the current selection criteria are probably not adequate to include more potential responders to the therapy. / This study (Publication 4) was to determine the role of optimal medical therapy in CRT recipients before implantation. The echocardiographic and clinical effect of CRT in 30 patients without the optimal combination of ACEi or ARB and beta-blockers was compared to 30 patients matched for age, sex, NYHA class and HF etiology. Patients with optimal medical therapy had significantly better echocardiographic and clinical response to CRT. The results confirmed that optimal medical therapy is necessary to achieve maximal response by CRT. / This study (Publication 6) was to determine if patients with moderate LV systolic function and wide QRS complex would benefit from the CRT. Significant improvement in LV systolic function was observed in 15 patients with LVEF between 35 and 45%, NYHA class III and QRS duration >120ms after CRT, suggesting that presence of LV systolic dysfunction and cardiac dyssynchrony may be the major determining factors for favourable CRT response. Therefore, patients with less advanced HF may also benefit from the CRT. / "May 2007." / Adviser: Yu Cheuk Man. / Source: Dissertation Abstracts International, Volume: 69-08, Section: B, page: 4657. / Thesis (M.D.)--Chinese University of Hong Kong, 2007. / Includes bibliographical references (p. 133-151). / Electronic reproduction. Hong Kong : Chinese University of Hong Kong, [2012] System requirements: Adobe Acrobat Reader. Available via World Wide Web. / Electronic reproduction. [Ann Arbor, MI] : ProQuest Information and Learning, [200-] System requirements: Adobe Acrobat Reader. Available via World Wide Web. / School code: 1307.

Recent studies suggest that cardiomyocyte membrane microdomains, caveolae and transverse tubules, play a key role in cardiac arrhythmia. Mutation of caveolin-encoding genes CAV3, co-expressed with genes of caveolae ion channels, leads to a late persistent sodium currents and delayed repolarization stage, called LQT9 disease. A simplified three-current model is created to largely reduce the well-known Pandit rat ventricular myocyte model. The mathematical tractability of the three-current model allows us to conduct asymptotic analysis and efficiently estimate action potential duration. Improvement in the description of the mechanism for caveolae sodium current is incorporated into the three-current model utilizing a probability density approach for the four-state caveolae neck-channel coupling. The prolongation of action potentials and the formation of potential arrhythmia are shown to arise if caveolae neck open probability varies. A minimal model of the Ca2+ spatial distribution of CICR units illustrates the transverse tubule remodeling in failing myocyte causes dysfunction in the Ca2+ profile. With regards to discrimination of protein localization, which is widely used in biological experiments, the bagging pruned decision tree algorithm is tested to be one of the algorithms with best performance on the large data set, and it succeeds in extracting information to be highly predictive on test data. Parallel computation technique is applied to accelerate the speed of implementation in K-nearest neighbor learning algorithms on big data sets.

Thesis (MPH) --University of Limpopo, 2007. / Aim of the study: To determine knowledge of CPR and heart attack or cardiac arrest signs and symptoms among university students. Study Design: A questionnaire based descriptive, cross – sectional study. Setting: University of Limpopo – Turfloop Campus in Limpopo Province of South Africa. Subjects: A total sample of 400 students participated in the study. The sample was selected randomly using simple random sampling techniques. Outcome measures: The faculty, age, gender and level of study were determined as well as the knowledge each student has on signs and symptoms of impending heart attack and CPR.Results: Of the 400 students only 26% (n=104) knew the signs and symptoms of an impending heart attack as well as out of hospital management of heart attack by performing CPR. There were differences between and within faculties, age groups, gender and level of study. Based on the Bonferroni test the student from faculty of Sciences, Health and Agriculture are more likely (p-value 0017) to know when to perform CPR compared to students from other faculties. Level of study is not associated (p-value 0128) with how much the students know about the timing and indications of CPR. Overall female students performed worse with 79% (n=123) responding incorrectly to the questions compared to 69% (n=169) males. Conclusion: Based on the results of this study it safely can be concluded that the students’ knowledge of signs and symptoms of an impending heart attack and CPR procedure is poor. It is therefore important for the university as a center of teaching and learning to consider including as part of university curriculum, basic life support and first aid courses which include CPR. The inclusion of basic life support and first aid in university curriculum will prepare students to be able to effectively manage out of hospital heart attack and reduce mortality resulting from the latter. The findings of this study might to a certain extent be reflecting what the public’s knowledge on the subject is, hence the need for the policy makers to take serious note of the findings when public health promotion programmes are developed.

Deux raisons majeures justifient la nécessité de développer de nouvelles techniques dinvestigation en cardiologie équine : premièrement, il ny a pas dévidence que lincidence des baisses de performance dorigine cardiaque chez le cheval soit en diminution et deuxièmement, aucune nouvelle technique dinvestigation cardiaque na été développée en cardiologie équine depuis lavènement de léchocardiographie Doppler entre la fin des années 80 et le début des années 90 (Reef et al., 1989, Reef 1991, Long et al., 1992). Léchocardiographie de stress est la seule technique qui permette le diagnostic dune dysfonction myocardique induite par lexercice. Or, ce problème, qui est caractérisé par un manque danomalies significatives lors de lexamen au repos, a été rapporté chez 5 à 8 % de chevaux examinés pour baisse de performance (Reef 1997, Martin et al., 2000). De plus, léchocardiographie de stress pourrait être utile pour lévaluation clinique du comportement des insuffisances valvulaires lors de lexercice, afin de préciser leur pronostic (Gehlen 2005b). Dans le cadre de la recherche, léchocardiographie de stress pourrait savérer constituer un outil utile pour lévaluation de la relation entre les maladies valvulaires et une éventuelle dysfonction ventriculaire. Léchocardiographie de stress réalisée post-exercice a déjà été décrite dans le contexte de linvestigation des dysfonctions myocardiques induites par lexercice chez le cheval. Malheureusement, léchocardiographie de stress post-exercice ne reproduit que partiellement les conditions présentes lors de lexercice (Durando et al., 2002). Un exercice maximal ou tout au moins proche du maximum est nécessaire pour induire des changements des paramètres échocardiographiques mesurables pendant la période suivant immédiatement larrêt de lexercice (Reef 1997). Cest une procédure techniquement exigeante qui doit se satisfaire dimages de mauvaise qualité en raison de la respiration intense après un exercice soutenu. De plus, la chute rapide de la fréquence cardiaque après exercice limite la sensibilité du test. Linduction pharmacologique du stress, comparable à celle utilisée en médecine humaine pour poser le diagnostic et évaluer le pronostic sur certains patients souffrant de pathologies coronariennes, a été décrite chez le cheval pour surmonter les limitations de léchocardiographie de stress post-exercice, mais le protocole de stimulation pharmacologique utilisé sest cependant avérée myocardiotoxique (Frye et al., 2003). Le but de nos études était de développer un protocole pharmacologique qui permette de réaliser une échocardiographie de stress dans lespèce équine, qui soit bien toléré et facile à réaliser, et qui induise des modifications qui miment lexercice de la manière la plus proche que possible. Dans la première étude, nous avons comparé dune haute dose conventionnelle de dobutamine par rapport à une faible dose de dobutamine chez des poneys prémédiqués avec de latropine. En préambule à cette étude, nous avons en effet suspecté que les effets secondaires et le manque daugmentation de la fréquence cardiaque en réponse à ladministration de dobutamine chez le cheval pourraient être dus à lactivation dun réflexe hypertenseur au niveau du nerf vague en réponse à ladministration de cette molécule. Ces effets pourraient donc être évités en prémédiquant les patients avec un agent vagolytique tel que latropine. Dans notre étude, des poneys prémédiqués avec de latropine ont été soumis à des doses de dobutamine 8 fois plus faibles que dans un groupe recevant la dose conventionnelle de dobutamine. La stimulation cardiaque, évaluée sur base du débit cardiaque mesuré par échocardiographie Doppler comme indicateur de performance cardiaque globale, était légèrement plus haute et les effets secondaires étaient moins communément observés dans le groupe prémédiqué à latropine. De plus, la réponse en fréquence cardiaque et volume déjection montrait moins de variabilité entre sujets dans le groupe prémédiqué à latropine que dans le groupe recevant la dobutamine à la dose conventionnelle. Cette étude a démontré que dans lespèce équine, le protocole datropine conjugué avec de faibles doses de dobutamine présente de nombreux avantages par rapport aux autres types déchocardiographie de stress. La deuxième étude avait pour but didentifier les paramètres échocardiographiques les plus utiles à mesurer durant une échocardiographie de stress chez le cheval. Six chevaux en bonne santé ont subi le protocole de stress pharmacologique décrit dans la première étude et à chaque stade de la stimulation pharmacologique, les paramètres des modes échocardiographiques bidimensionnel (mode-B) et temps-mouvement (mode-M) ont été mesurés. Les modifications échocardiographiques les plus importantes ont été induites au niveau des paramètres suivants du mode-M : le diamètre interne du ventricule gauche (LVID) en systole, lépaisseur de la paroi libre du ventricule gauche en systole et diastole, lépaisseur du septum interventriculaire en systole et diastole, et la fraction de raccourcissement. Les modifications dans les paramètres du mode-B, bien que moins prononcées, ont reflété les changements observés dans le mode-M. Cependant, les mesures en mode-M prenaient davantage de temps et montraient une plus grande variabilité due aux erreurs de mesure que celles réalisées en mode-B. De plus, les changements entre les doses successives de dobutamine utilisées dans notre protocole pharmacologique nétaient pas toujours significatifs. Dun point de vue pratique, labandon dune dose sur deux de dobutamine dans ce protocole aurait donc peu de répercussion sur les résultats et permettrait de réduire considérablement le temps du test. Sur base des deux premières études réalisées, le protocole de stimulation pharmacologique qui a été adopté pour les études suivantes consistait en une prémédication au moyen dun bolus de 35 µg/kg datropine par voie intra-veineuse (IV) suivie par une perfusion de dobutamine à des doses cumulatives de 2, 4, 6 et 8 µg/kg/minute. Le but de la troisième étude était de comparer les modifications échocardiographiques en réponse à ce protocole de stimulation pharmacologique avec celles obtenues après un exercice. Dans cette étude, 6 chevaux sains ont subi un exercice submaximal sur tapis roulant, et ont été comparés à 6 chevaux sains soumis au challenge de stimulation pharmacologique. Dans les 2 groupes, les paramètres échocardiographiques en mode-M ont été mesurés à une fréquence cardiaque au repos ainsi quà une fréquence cardiaque de 80, 100, 110, 120, 130 et 140 battements par minute. La difficulté majeure rencontrée dans le groupe soumis à lexercice sur tapis roulant était la chute rapide de la fréquence cardiaque après arrêt de lexercice, tel que rapporté précédemment dans la littérature, ce qui empêché lobtention denregistrements échocardiographiques à des hautes fréquences cardiaques chez certains chevaux. De plus, chez certains de ces chevaux, la qualité des images était limitée à cause des mouvements de lanimal et sa respiration. Les paramètres échocardiographiques du mode-M nétaient pas significativement différents entre les deux groupes investigués, à lexception du diamètre interne du ventricule gauche en systole à 100, 110 et 120 bpm, diamètre qui était plus petit dans le groupe stimulé pharmacologiquement que dans le groupe stimulé par exercice. En outre, dans le groupe exercice, la plupart des modifications significatives des paramètres échocardiograpiques ne se manifestaient quà des fréquences cardiaques de 130 et 140/minute. Ces résultats confirment que pour quune échocardiographie de stress mette en évidence des anomalies induites par lexercice, lintensité de leffort réalisé au cours du test doit être très importante et les images échocardiographiques doivent être obtenues très rapidement après larrêt de leffort. La sensibilité du test lors déchocardiographie de stress post-exercice reste dès lors discutable. Les 3 premières études réalisées dans le cadre de ce travail ont montré que le protocole de stimulation pharmacologique consistant en une prémédication à latropine suivie de faibles doses de dobutamine est bien toléré chez le cheval sain et que les modifications des paramètres échocardiographiques en mode-M, à lexception du diamètre interne du ventricule gauche en systole, sont similaires à celles observées suite à un effort submaximal sur tapis roulant. La différence observée entre les deux types de stimulation pourrait être expliquée par une post-charge plus basse lors de la stimulation pharmacologique quen réponse à un exercice. Cependant, lévaluation des conditions de charge du cur nécessite la mesure de paramètres précis. La pré-charge et la post-charge cardiaque, de concert avec la fréquence cardiaque et la contractilité du myocarde, constituent des déterminants majeurs des performances cardiaques. La réponse de la fréquence cardiaque à un protocole de stimulation atropine/faible dose de dobutamine a été étudiée en profondeur dans la première étude. Lobjectif de la quatrième étude était dévaluer la réponse des trois autres composants de la performance cardiaque, à savoir la pré-charge, la post-charge et la contractilité, au test de stress pharmacologique mis au point dans les 3 premières études du travail. Dans cette étude, 6 chevaux adultes sains ont été soumis au test de stimulation pharmacologique mis au point dans les études précédentes. La période de pré-éjection a diminué avec laugmentation de la stimulation pharmacologique, mais na pas été modifiée par ladministration datropine ce qui confirme les études réalisées chez lhomme et le chien, chez qui ni le pacing ni laugmentation de la fréquence cardiaque induite par latropine nont altéré ce paramètre (Hassan and Turner 1983, Pipers et al., 1978, Harris et al 1967). Par contre, dans notre étude le temps déjection a montré une corrélation négative avec la fréquence. Ces résultats confirment létude de Lightowler et al (2003), qui a montré une forte corrélation négative entre le temps déjection et la fréquence cardiaque dans lespèce équine. De nombreuses études ont proposé lutilisation du rapport période de pré-éjection/temps déjection comme paramètre de mesure de la fonction systolique indépendant des conditions de charge chez lhomme (Weissler et al., 1968, Cokkinos et al 1976). Dautres études ont cependant démontré une corrélation significative entre ce paramètre et la fréquence cardiaque (Pipers et al, 1978; Spodick et al 1984). Dans notre étude, le rapport période de pré-éjection/temps déjection na pas été modifié durant la stimulation pharmacologique, ce qui est probablement dû à laddition de différents facteurs opposés. En général, une augmentation de la pré-charge associée à une réduction de la post-charge induit des changements des temps dintervalles systoliques suggérant une augmentation du travail myocardique, et inclut une réduction de la période de pré-éjection et du rapport période de pré-éjection/temps déjection (Hassan and Turner, 1983, Weissler 1977, Lewis et al 1977). A linverse, une réduction de la pré-charge associée à une augmentation de la post-charge induit des changements des temps dintervalles systoliques suggérant une diminution du travail myocardique et inclut une augmentation de la période de pré-éjection et du rapport période de pré-éjection/temps déjection et une réduction du temps déjection (Hassan and Turner, 1983, Weissler 1977, Lewis et al 1977). Les effets de la post-charge et des agents inotropes sont plus complexes car une augmentation ou une diminution de la post-charge prolonge le temps déjection alors que les inotropes positif et négatifs induisent une diminution de ce paramètre (Atkins and Snyder 1992). La vitesse de raccourcissement des fibres circonférentielles est considérée comme une mesure indépendante de la pré-charge de la contractilité, mais est affectée par la post-charge (Atkins and Snyder 1992). Pour surmonter linfluence de la fréquence cardiaque sur ce paramètre, une formule corrigeant ce paramètre pour la fréquence cardiaque (Colan et al 1984) a été utilisée dans notre étude. Tant avec ou sans correction pour la fréquence cardiaque, la vitesse de raccourcissement des fibres circonférentielles a augmenté significativement avec la stimulation à la dobutamine. Une constatation similaire a été observée chez des chiens (Lang et al 1986) et chez lhomme (Colan et al 1984), et démontre leffet inotrope positif de la dobutamine. Dans le cadre clinique, la résistance vasculaire systémique est communément utilisée comme paramètre dévaluation de la post-charge ventriculaire. Elle est estimée sur base de la différence entre la pression artérielle systémique moyenne et la pression auriculaire gauche moyenne, multipliée par un facteur de conversion de 80 dyne * cm-2/mmHg, et divisée par le débit cardiaque. Cette formule a été validée par angiographie (Grossmann and McLaurin 1980). Klabunde (2004) a suggéré que dans les conditions cliniques, la pression auriculaire gauche peut être négligée dans cette formule, ce qui facilite la mesure de la résistance vasculaire systémique en pratique. Au cours dun exercice sub-maximal chez le cheval, il a été démontré que par rapport au repos, le débit cardiaque augmente approximativement 4 fois (Thomas et al.,, 1983), alors que la pression artérielle systémique augmente dun facteur 1.7 (Hornicke et al, 1977). Théoriquement, cela devrait être associé à une chute de 68% de la résistance vasculaire systémique. La dobutamine est connue pour réduire la résistance vasculaire systémique dans plusieurs espèces animales et chez lhomme (Leier et al 1977). Dans notre étude, la dobutamine a effectivement réduit ce paramètre dune valeur de 324 à une valeur de 137 dyne * s/cm5, soit une chute de 58 %, ce qui représente les changements du même ordre que ceux observés lors dun exercice sub-maximal dans cette espèce et suggère une chute de la post-charge du ventricule gauche. Cependant, la résistance vasculaire systémique ne reflète pas exactement la post-charge du ventricule gauche puisquelle ne tient compte que du tonus vasomoteur périphérique (Lang et al 1986). La post-charge ventriculaire est en effet définie comme la force sopposant au raccourcissement de la fibre ventriculaire durant la phase déjection (Weber et al., 1982, Nichols and Pepine 1982). Cette force nest que très grossièrement évaluée sur base de la pression artérielle périphérique, du tonus vasomoteur périphérique, ou de la résistance vasculaire systémique, et doit plutôt être évaluée sur base du stress éprouvé par la paroi ventriculaire durant léjection. Ce stress fait intervenir à la fois des facteurs internes et des facteurs externes au myocarde. Selon le principe de La Place, le stress de la paroi ventriculaire est directement proportionnel à la dimension et à la pression et inversement proportionnel à lépaisseur de la paroi (Gould et al., 1974, Weber and Janicki 1980, Grossmann et al., 1975). Dans notre étude, le stress de la paroi, estimé sur base de la formule : WS = MAP * (LVIDs / LVFWs * ( 1+ LVFWs/LVIDs)) 0.34, ou MAP est la pression systémique moyenne, LVIDs est le diameter interne du ventricule gauche en fin de systole, LVFWs est lépaisseur de la paroi libre du ventricule gauche, et 0.34 est en facteur de conversion pour transfomer mmHg en g/cm² (Lang et al., 1986), na pas changé significativement durant la stimulation pharmacologique, ce qui pourrait être dû à la somme des effets de la diminution de la dimension du ventricule gauche et de laugmentation de la pression artérielle systémique moyenne et de lépaisseur de la paroi libre du ventricule gauche. En conclusion, cette quatrième étude de notre travail a démontré que les intervalles de temps systoliques et la vitesse de raccourcissement des fibres circonférentielles (corrigée ou non pour la fréquence cardiaque) ont changé significativement en réponse au protocole de stimulation pharmacologique, ce qui suggère une modification de la performance ventriculaire chez les chevaux subissant un test de stress à la dobutamine. La post-charge ventriculaire gauche diminue significativement en réponse au test de stimulation pharmacologique lorsquelle est évaluée sur base de la résistance vasculaire systémique, alors quelle diminue seulement légèrement en réponse à ce test lorsquelle est évaluée sur base dune mesure du stress de la paroi ventriculaire gauche. La mesure combinée du débit cardiaque et de la pression artérielle systémique au repos et au cours dun test de stimulation cardiaque maximale, tel que réalisé dans nos précédentes études, permet la mesure dun paramètre appelé la capacité de pompe cardiaque (Tan 1987, Tan et al., 1989). En médecine humaine, ce paramètre a été démontré comme constituant un paramètre fiable destimation du pronostic chez des patients souffrant dinsuffisance cardiaque chronique (Tan 1987, Tan et al., 1989, Williams et al., 2001, Cotter et al., 2003, Fincke et al., 2004, Williams et al., 2005, Garcia-Gonzales et al., 2006, Hodges et al., 2006, Bromeley et al., 2006). Ce paramètre na par contre jamais été validé et testé en cardiologie équine. Lobjectif de la dernière étude de notre travail était de tester la faisabilité de la mesure de la capacité de réserve cardiaque chez le cheval sain sur base du test de stimulation pharmacologique développé dans nos 4 premières études. Pour cette étude, la capacité de pompe cardiaque a été évaluée à la fois par échocardiographie Doppler et par thermodilution chez 6 chevaux adultes sains. Les résultats obtenus ont permis de constater que le protocole de stimulation pharmacologique développé permet la mesure de la capacité de pompe cardiaque chez le cheval adulte sain. La valeur de ce paramètre savère être du même ordre de grandeur par kilo de poids vif que celle obtenue chez lhomme. Cependant, les résultats obtenus par thermodilution différaient de ceux obtenus par échocardiographie doppler à des hauts niveaux de stimulation cardiaque. Des études complémentaires devraient dès lors être réalisées pour vérifier la validité de techniques dévaluation non invasives (échocardiographie doppler et mesure de la pression artérielle par oscillométrie) pour la mesure de la capacité de pompe cardiaque chez le cheval. Lensemble de nos études a donc permis de mettre au point un protocole de stimulation cardiaque pharmacologique qui permet une évaluation qualitative et quantitative de la fonction myocardique lors dune stimulation chez le cheval adulte sain. A lavenir, ce protocole dévaluation de la fonction myocardique sous stimulation devrait être appliqué chez des chevaux montrant une intolérance à leffort inexpliquée ou souffrant de différentes pathologies cardiaques afin de valider son utilité en tant quoutil de diagnostic et de pronostic en médecine équine.

<p>Engineered monolayers created by using microabrasion and micropatterning methods have provided a simplified in vitro system to study the effects of anisotropy and fiber direction on electrical propagation. Interpreting the behavior in these culture systems has often been performed using classical computer models with continuous properties. Such models, however, do not account for the effects of random cell shapes, cell orientations and cleft spaces inherent in these monolayers on the resulting wavefront conduction. Additionally when the continuous computer model is built to study impulse propagations, the intracellular conductivities of the model are commonly assigned to match impulse conduction velocity of the model to the experimental measurement. However this method can result in inaccurate intracellular conductivities considering the relationship among the conduction velocity, intracellular conductivities and ion channel properties. In this study, we present novel methods for modeling a monolayer cardiac tissue and for estimating intracellular conductivities from an optical mapping. First, in the proposed method for modeling a monolayer of cardiac tissue, the factors governing cell shape, cell-to-cell coupling and the degree of cleft space are not constant but rather are treated as spatially random with assigned distributions. This approach makes it possible to simulate wavefront propagation in a manner analogous to performing experiments on engineered monolayer tissues. Simulated results are compared to reported experimental data measured from monolayers used to investigate the role of cellular architecture on conduction velocities and anisotropy ratios. We also present an estimate for obtaining the electrical properties from these networks and demonstrate how variations in the discrete cellular architecture affect the macroscopic conductivities. The simulation results agree with the common assumption that under normal ranges of coupling strengths, tissues whose cell shapes and connectivity show relatively uniform distributions can be represented using continuous models with conductivities derived from random discrete cellular architecture using either estimates. The results also reveal that in the presence of abrupt changes in cell orientation, local estimates of tissue properties predict smoother changes in conductivities that may not adequately predict the discrete nature of propagation at the transition sites. Second, a novel approach is proposed to estimate intracellular conductivities from the optical mapping of the monolayer cardiac tissue under subthreshold stimulus. This method uses a simplified membrane model, which represents the membrane as a second order polynomial of the membrane potential. The simplified membrane model and the intracellular conductivities are estimated from the optical mapping of the monolayer tissue under the subthreshold stimulus. We showed that the proposed method provides more accurate intracellular conductivities compared to a method using a constant membrane resistance.</p> / Dissertation