Preclinical molecular imaging: development of instrumentation for translational research with small laboratory animals / Imagem molecular pré-clínica: desenvolvimento de instrumentação para pesquisa translacional com pequenos animais

ABSTRACT Objective: To present the result of upgrading a clinical gamma-camera to be used to obtain in vivo tomographic images of small animal organs, and its application to register cardiac, renal and neurological images. Methods: An updated version of the miniSPECT upgrading device was built, which is composed of mechanical, electronic and software subsystems. The device was attached to a Discovery VH (General Electric Healthcare) gamma-camera, which was retired from the clinical service and installed at the Centro de Imagem Pré-Clínica of the Hospital Israelita Albert Einstein. The combined system was characterized, determining operational parameters, such as spatial resolution, magnification, maximum acceptable target size, number of projections, and acquisition and reconstruction times. Results: Images were obtained with 0.5mm spatial resolution, with acquisition and reconstruction times between 30 and 45 minutes, using iterative reconstruction with 10 to 20 iterations and 4 projection subsets. The system was validated acquiring in vivo tomographic images of the heart, kidneys and brain of normal animals (mice and adult rats), using the radiopharmaceuticals technetium-labeled hexakis-2-methoxy-isobutyl isonitrile (99mTc-Sestamibi), technetium-labeled dimercaptosuccinic acid (99mTc-DMSA) and technetium-labeled hexamethyl propyleneamine oxime (99mTc-HMPAO). Conclusion: This kind of application, which consists in the adaptation for an alternative objective of already existing instrumentation, resulted in a low-cost infrastructure option, allowing to carry out large scale in vivo studies with enhanced quality in several areas, such as neurology, nephrology, cardiology, among others.

RESUMO Objetivo: Apresentar o resultado da adaptação de uma gama câmara clínica para uso dedicado na obtenção de imagens tomográficas in vivo de órgãos de pequenos animais de experimentação, e de sua aplicação na obtenção de imagens cardíacas, renais e neurológicas. Métodos: Foi construída uma versão atualizada do dispositivo de adaptação miniSPECT, composto por três subsistemas: mecânico, eletrônico e de software. O dispositivo foi montado em uma câmara Discovery VH da General Electric Healthcare, retirada do serviço clínico e instalada no Centro de Imagem Pré-Clínica do Hospital Israelita Albert Einstein. O sistema combinado foi caracterizado, determinando parâmetros de funcionamento como resolução espacial, magnificação, limites de tamanho dos alvos de estudo, número de projeções, tempo de registro e tempo de reconstrução das imagens tomográficas. Resultados: Foram obtidas imagens com resolução espacial de até 0,5mm, com tempos de registro e reconstrução de 30 a 45 minutos, utilizando reconstrução iterativa com 10 a 20 iterações e 4 subconjuntos de projeções. O sistema foi validado obtendo imagens tomográficas in vivo do coração, dos rins e do cérebro de animais normais (camundongos e ratos adultos), utilizando os radiofármacos hexaquis-2-metoxi-isobutil-isonitrila marcado com 99mTc (Sestamibi-99mTc), ácido dimercaptosuccínico marcado com 99mTc (DMSA-99mTc) e hexametil-propileno-amina-oxima marcada com 99mTc (HMPAO-99mTc). Conclusão: Este tipo de aplicação, que consiste na adaptação para um objetivo alternativo de instrumentação já existente, constituiu-se em uma opção de infraestrutura de baixo custo, que permite realizar estudos in vivo em larga escala, com qualidade aprimorada, em áreas diversas, como neurologia, nefrologia, cardiologia, entre outras.

Prevenção de eventos tromboembólicos em portadores de fibrilação atrial - novos anticoagulantes / Prevention of thromboembolic events in patients with atrial fibrillation – new anticoagulants

The authors present alternatives for the treatment of cardiac arrhythmias. Its detection is based on the use of different methods that record the cardiac electrical activity. The treatment involves intervening in the underlying disorder, antiarrhythmic drugs, stimulation and cardiac defibrillation devices, and, less often, surgery. The technological advances in the last two decades have provided greater efficiency in diagnoses and therapy. Atrial fibrilation patients will benefit from a new set of anticoagulant drugs tested in the past three years. The potential advantages include greater safety and efficacy, as well as convenience for not requiring frequent laboratory controls.

Os autores apresentam as alternativas terapêuticas para o tratamento das arritmias cardíacas. Sua detecção baseia-se no uso de diferentes métodos de registro da atividade elétrica cardíaca. O tratamento envolve intervenção sobre o distúrbio de base, drogas antiarrítmicas, dispositivos de estimulação e desfibrilação cardíaca e, em casos infrequentes, cirurgia. Avanços tecnológicos nas últimas duas décadas têm propiciado maior eficiência diagnóstica e terapêutica nesse campo. Pacientes portadores de fibrilação atrial vão se beneficiar de um novo conjunto de drogas anticoagulantes testadas nos últimos 3 anos. As vantagens potenciais incluem maior segurança e eficácia, assim como comodidade por dispensarem controles laboratoriais frequentes.

Uma estratégia para redução de risco cardiovascular em pacientes transplantados renais / A strategy to improve the cardiovascular risk factor profile in renal transplant patients

FUNDAMENTO: A doença cardiovascular representa a principal causa de morbidade, mortalidade e perda de função do enxerto em receptores de transplante renal (RTR). O tratamento agressivo dos fatores de risco é fortemente recomendado. Entretanto, há um gap entre a terapia baseada em evidência recomendada e o manejo cardiovascular eficaz nesta população. OBJETIVO: Estabelecer uma estratégia de controle de fatores de risco cardiovascular para RTR. MÉTODOS: O risco cardiovascular de 300 RTR de uma Unidade de Transplante Renal foi avaliado através dos critérios de Framingham. Intervenções nos fatores de risco modificáveis foram sugeridas aos médicos assistentes através de cartas anexadas aos prontuários dos pacientes, incluindo modificações no estilo de vida, controle de pressão arterial e uso de tratamento anti-plaquetário e hipolipemiante. Os perfis dos fatores de risco foram re-avaliados depois de 6 e 12 meses. RESULTADOS: A maioria dos pacientes apresentava alto risco cardiovascular (58 por cento). Após 12 meses, a proporção de pacientes recebendo tratamento anti-plaquetário, anti-hipertensivo ou hipolipemiante tinha aumentado de forma significante (29 para 51 por cento, 83 para 92 por cento e 3 para 46 por cento, p < 0,001, respectivamente). Os níveis de colesterol total e triglicérides diminuíram (de 237 para 215 mg/dl, p = 0,001 e 244 para 221 mg/dl, p = 0,03). Embora uma redução não-significante nos níveis de LDL-colesterol tenha sido observada (136 para 116 mg/dl, p = 0,12), os pacientes que iniciaram terapia com estatinas nos primeiros 6 meses do estudo apresentaram uma redução significante de 25 por cento no LDL-colesterol (159 para 119 mg/dl, p < 0,001). A proporção de pacientes com avaliação completa de lipídios no plasma também aumentou (27 por cento para 49 por cento, p < 0,001). CONCLUSÃO: Nossos resultados sugerem que uma estratégia simples e de baixo custo melhora de forma significante o perfil de risco cardiovascular de RTR, ...

BACKGROUND: Cardiovascular disease represents the leading cause of morbidity, mortality and graft function loss in renal transplant recipients (RTR). Aggressive treatment of risk factors is strongly advocated. However, there is a gap between recommended evidence-based therapy and effective cardiovascular management in that population. OBJECTIVE: To establish a cardiovascular risk factor control strategy for RTR. METHODS: The cardiovascular risk of 300 RTR of a renal transplant unit was assessed using the Framingham criteria. Interventions on modifiable risk factors were suggested to attending physicians by letters attached to patients' charts, including lifestyle modifications, blood pressure control and use of antiplatelet and lipid-lowering therapy. Risk factor profiles were re-evaluated after 6 and 12 months. RESULTS: Most patients were at high cardiovascular risk (58 percent). After 12 months, the proportion of patients on antiplatelet, antihypertensive and lipid-lowering therapy was significantly increased (29 to 51 percent, 83 to 92 percent and 3 to 46 percent, p < 0.001, respectively). Total cholesterol and triglyceride levels decreased (237 to 215 mg/dl, p = 0.001 and 244 to 221 mg/dl, p = 0.03). Although a non-significant reduction in LDL levels was observed (136 to 116 mg/dl, p = 0.12), patients starting statins within the first 6 months of the study presented a significant 25 percent reduction in LDL (159 to 119 mg/dl, p < 0.001). The proportion of patients with complete plasma lipid evaluation was also increased (27 percent to 49 percent, p < 0.001). CONCLUSION: Our results suggest that a simple, inexpensive strategy significantly improves the cardiovascular risk profile of RTR, potentially translating into marked benefits for long-term graft function and life expectancy.

Labeling of human mesenchymal stem cells with quantum dots allows tracking of transplanted cells engrafted in infarcted pig hearts / A marcação de células-tronco mesenquimais humanas com quantum dots possibilita a identificação de células transplantadas enxertadas em corações de porcos após o infarto do miocárdio

Objective: The purpose of this paper was to validate fluorescent quantum dots QD as a cell marker for tracking human mesenchymal stem cells in vivo, using a pre-clinical model of acute myocardium infarction. Methods: Human umbilical cord mesenchymal stem cells were isolated and expanded in vitro. Mesenchymal stem cells were labeled with QD 655. Myocardium infarction induction in pigs was performed by occluding the left descending coronary artery for 60 minutes, with a balloon catheter. One day after the myocardium infarction, intracoronary injection of mesenchymal stem cells was performed. One week after cell transplantation, the animals were killed; their hearts were removed and underwent histological examination Results: All the mesenchymal stem cells were labeled with QD 655. The labeling process did not affect viability, proliferation, and osteogenic and adipogenic differentiation potential of the cells. Labeled mesenchymal stem cells were easily tracked in the histological sections of the infarcted area. Cells were observed with a frequency of two per section, while no cells were observed in the remote myocardium. Conclusion: These results indicate that QD 655 labeling is an efficient tool for tracking mesenchymal stem cells in vivo

Objetivo: Avaliar uma nova modalidade de marcação celular com quantum dots QD fluorescentes em células-tronco mesenquimais humanas (CTM), transplantadas em um modelo pré-clínico de infarto agudo do miocárdio. Métodos: CTM de cordão umbilical humano foram isoladas e expandidas in vitro. CTM foram marcadas passivamente com o nanocristal QD 655. A indução do infarto foi realizada pela cateterização e oclusão por 60 minutos da artéria coronária descendente anterior esquerda sob fluoroscopia. Um dia após o infarto, CTM foram transplantadas por via intracoronária. Uma semana após o transplante de CTM, os animais foram sacrificados e os corações removidos e analisados histologicamente. Resultados: Todas as CTM foram efetivamente marcadas com QD 655. A marcação não afetou a viabilidade, a taxa de proliferação e a capacidade de diferenciação em osteoblastos e adipócitos das células. CTM marcadas foram facilmente identificadas em cortes histológicos das áreas de infarto/borda de infarto com frequência média de duas células por corte histológico, enquanto que na região remota não foi detectada qualquer marcação. Conclusão: Os resultados indicam que a marcação de CTM com QD 655 é eficiente para rastreamento de células mesenquimais in vivo

Adult stem cells therapy for the heart: [review] / Uso terapêutico de células-tronco em Cardiologia: [revisão]

Acute myocardial infarction causes irreversible loss of cardiomyocytes and endothelial cells compromising the cardiac function of patients. For some patients, current therapeutic approaches are not sufficient to prevent myocardial remodeling, which aggravates the disease. The potential of many types of adult bone marrow-derived progenitor cells in replacing damaged myocardium with functional cells has been investigated in several clinical and experimental studies. It has been demonstrated that these cells have an overall beneficial effect on heart function although the mechanism or multiple mechanisms involved have not been elucidated yet. Here, it will be reviewed some aspects of this fast-growing and controversial of adult autologous progenitor/stem cells for cardiac repair.

O infarto agudo do miocárdio causa perda irreversível de cardiomiócitos e células endoteliais, que compromete a função cardíaca dos pacientes. Para alguns indivíduos, as abordagens terapêuticas atuais não são suficientes para evitar um remodelamento miocárdico, o que agrava a doença. O potencial de vários tipos de células progenitoras adultas derivadas da medula óssea para substituir o miocárdio lesado com células funcionais, tem sido investigado em vários estudos clínicos e experimentais. Já se demonstrou que tais células têm um efeito benéfico geral na função cardíaca, mas o mecanismo ou os diversos mecanismos envolvidos não foram ainda elucidados. Neste artigo revisamos alguns aspectos deste campo controverso e de rápida evolução – uso de células progenitoras/tronco autólogas de adultos para reparo cardíaco.

Efeitos das cininas em células mesangiais de camundongo / Effects of kinins on mouse mesangial cells

A bradicinina (BK) age em células mesangiais.(CM) induzindo aumento da concentração citosólica de cálcio [Ca++]i, contração, secreção e endocitose de partículas, síntese e proliferação celular. As CM, por sua vez, exercem um papel fundamental no controle da hemodinâmica glomerular. Este estudo analisa a ação da BK e análogos sobre CM imortalizadas de camundongo (CMIC), com enfoque especial às variações da [Ca++]i, avaliadas por espectrofluorimetria, empregando o corante fura-2-AM. Os resultados foram expressos como a razão entre [Ca++]i obtida/[Ca++]i basal. A BK (O,1 mM) induziu aumentos importantes na [Ca++]i de CMIC (4,70ñ0,27, N=28), e comportamento similar foi apresentado pelo agonista seletivo de receptores do subtipo B2 (B2R), Tyr8 -BK (O,1 mM, 3,34ñ0,48, n=7), mas não pelos agonistas seletivos de receptores B1 (B1R), des-Arg9-K (O,1 mM, 1,12ñ0,04, N=8) e des-Arg10-calidina (Kal) (O,l mM, 1,45ñ0,08, N=11). Dessensibilização de respostas foi observada após administração consecutiva de BK e Tyr8-BK e vice-versa, mas não entre BK e des-Arg10-Kal. Enquanto o antagonista de B2R, HOE 140(O,1 mM), reduziu significativamente a ação da BK (5,09ñ0,30, N=6 vs. 1,57ñ0,12, N=7, p

Aspectos celulares e moleculares da interaçäo entre cristais de oxalato de cálcio e células tubulares renais / Cell and molecular aspects of the interaction between calcium oxalate crystals and the kidney tubular cells

Nos últimos anos o emprego de técnicas de biologia celular e molecular permitiu que conceitos acerca da origem da litíase do trato urinário mudassem consideravelmente. A interaçao entre cristais de oxalato de cálcio e o epitélio tubular renal exerce importante papel na gênese dos cálculos renais. Os aspectos envolvendo a adesao destes cristais às células tubulares, desencadeando internalizaçao dos mesmos e uma resposta celular proliferativa expressiva sao aqui revistos e podem representar um novo caminho para a prevençao e o tratamento da nefrolitíase.