Protective Effect of Ischemic Preconditioning on Myocardium Against Remote Tissue Injury Following Transient Focal Cerebral Ischemia in Diabetic Rats / Efeito Protetor do Pré-Condicionamento Isquêmico no Miocárdio Contra Lesão Remota de Tecidos após Isquemia Cerebral Focal Transitória em Ratos Diabéticos

Abstract Background: Remote ischemic preconditioning (IPreC) could provide tissue-protective effect at a remote site by anti-inflammatory, neuronal, and humoral signaling pathways. Objectives: The aim of the study was to investigate the possible protective effects of remote IPreC on myocardium after transient middle cerebral artery occlusion (MCAo) in streptozotocin- induced diabetic (STZ) and non-diabetic rats. Methods: 48 male Spraque Dawley rats were divided into eight groups: Sham, STZ, IPreC, MCAo, IPreC+MCAo, STZ+IPreC, STZ+MCAo and STZ+IPreC+MCAo groups. We induced transient MCAo seven days after STZ-induced diabetes, and performed IPreC 72 hours before transient MCAo. Remote myocardial injury was investigated histopathologically. Bax, Bcl2 and caspase-3 protein levels were measured by Western blot analysis. Total antioxidant status (TAS), total oxidant status (TOS) of myocardial tissue were measured by colorimetric assay. Oxidative stress index(OSI) was calculated as TOS-to-TAS ratio. For all statistical analysis, p values < 0.05 were considered significant. Results: We observed serious damage including necrosis, congestion and mononuclear cell infiltration in myocardial tissue of the diabetic and ischemic groups. In these groups TOS and OSI levels were significantly higher; TAS levels were lower than those of IPreC related groups (p < 0.05). IPreC had markedly improved histopathological alterations and increased TAS levels in IPreC+MCAo and STZ+IPreC+MCAo compared to MCAo and STZ+MCAo groups (p < 0.05). In non-diabetic rats, MCAo activated apoptotic cell death via increasing Bax/Bcl2 ratio and caspase-3 levels. IPreC reduced apoptotic cell death by suppressing pro-apoptotic proteins. Diabetes markedly increased apoptotic protein levels and the effect did not reversed by IPreC. Conclusions: We could suggest that IPreC attenuates myocardial injury via ameliorating histological findings, activating antioxidant mechanisms, and inducing antiapoptotic activity in diabetic rats.

Resumo Fundamentos: O pré-condicionamento isquêmico remoto (IPreC) poderia fornecer efeito protetor de tecido em um local remoto por vias de sinalização anti-inflamatórias, neuronais e humorais. Objetivos: O objetivo do estudo foi investigar os possíveis efeitos protetores do IPreC remoto no miocárdio após a oclusão transitória da artéria cerebral média (MCAo) em ratos com diabetes induzida por estreptozotocina (STZ) e ratos não diabéticos. Métodos: 48 ratos Spraque Dawley machos foram divididos em oito grupos: grupos Sham, STZ, IPreC, MCAo, IPreC + MCAo, STZ + IPreC, STZ + MCAo e STZ + IPreC + MCAo. Induzimos MCAo sete dias após a diabetes induzida por STZ e realizamos IPreC 72 horas antes do MCAo. A lesão miocárdica remota foi investigada histopatologicamente. Os níveis de proteína Bax, Bcl2 e caspase-3 foram medidos pela análise Western Blot. O estado de antioxidante total (TAS), e o estado de oxidação total (TOS) do tecido miocárdico foram medidos por meio de um estudo colorimétrico. O índice de estresse oxidativo (OSI) foi calculado como a relação TOS-TAS. Para todas as análises estatísticas, os valores de p < 0,05 foram considerados significativos. Resultados: Observamos danos graves, incluindo necrose, congestão e infiltração de células mononucleares no tecido miocárdico dos grupos diabético e isquêmico. Nesses grupos os níveis de TOS e OSI foram significativamente maiores; os níveis de TAS foram inferiores aos dos grupos relacionados com IPreC (p < 0,05). O IPreC melhorou marcadamente as alterações histopatológicas e aumentou os níveis de TAS em IPreC + MCAo e STZ + IPreC + MCAo em comparação com os grupos MCAo e STZ + MCAo (p < 0,05). Em ratos não diabéticos, MCAo activou a morte celular apoptótica através do aumento da relação Bax / Bcl2 e dos níveis de caspase-3. IPreC reduziu a morte celular apoptótica pela supressão de proteínas pró-apoptóticas. O diabetes aumentou acentuadamente os níveis de proteína apoptótica e o efeito não foi revertido pelo IPreC. Conclusões: Podemos sugerir que o IPreC atenua a lesão miocárdica através da melhora dos achados histológicos, ativando mecanismos antioxidantes e induzindo atividade antiapoptótica em ratos diabéticos.

Is Local Nitric Oxide Availability Responsible for Myocardial Salvage after Remote Preconditioning? / A Disponibilidade de Óxido Nítrico Local é Responsável por Resgate Miocárdio após Pré-Condicionamento Remoto?

Abstract Background: Remote ischemic preconditioning (RIPC) represents an attractive therapy for myocardial protection, particularly when ischemic events can be anticipated. Although several hypothetic mechanisms have been proposed, no definite molecular pathways have been elucidated. Objective: We evaluated the effect of brachial circulation cuff occlusion on myocardial ischemic tolerance, necrosis, and nitric oxide (NO) in patients with ischemic heart disease undergoing elective percutaneous coronary interventions (PCI). Methods: 46 patients were randomly allocated into two groups: control and RIPC before PCI procedures. Electrocardiographic analysis, serum concentrations of troponin I (cTn-I) were measured at baseline and 24 hours after PCI. A blood sample from the atherosclerotic plaque was drawn to determine nitrate and nitrites. Results: RIPC increased the availability of NO in the stented coronary artery. Control patients presented a small but significant increase in cTn-I, whilst it remained unchanged in preconditioned group. The preconditioning maneuver not only preserved but also enhanced the sum of R waves. Conclusions: RIPC induced an intracoronary increase of NO levels associated with a decrease in myocardial damage (measured as no increase in cTn-I) with electrocardiographic increases in the sum of R waves, suggesting an improved myocardium after elective PCI.

Resumo Fundamento: Pré-condicionamento isquêmico remoto (PCIR) é uma terapia para proteção miocárdica, em particular quando é possível prever eventos isquêmicos. Embora vários mecanismos hipotéticos tenham sido propostos, nenhuma via molecular definitiva foi elucidada. Objetivo: Avaliar o efeito da oclusão da circulação braquial com manguito sobre a tolerância à isquemia miocárdica, a necrose miocárdica e a biodisponibilidade de óxido nítrico (NO) em pacientes com cardiopatia isquêmica submetidos a intervenção coronariana percutânea (ICP) eletiva. Métodos: 46 pacientes foram alocados aleatoriamente em dois grupos: controle e PCIR antes da ICP. Análise eletrocardiográfica e medidas da concentração sérica de troponina I (cTn-I) foram realizadas na condição basal e 24 horas após ICP. Coletou-se amostra de sangue da placa aterosclerótica para determinar os níveis de nitratos e nitritos. Resultados: O PCIR aumentou a disponibilidade de NO na artéria coronária que recebeu o stent. O grupo controle apresentou um aumento pequeno, mas significativo, da cTn-I, que permaneceu inalterada no grupo pré-condicionado. O pré-condicionamento não só preservou, como melhorou o somatório de ondas R no eletrocardiograma. Conclusões: O PCIR induziu aumento intracoronariano dos níveis de NO associado com redução do dano miocárdico (medido como aumento da cTn-I) e com aumento do somatório de ondas R, sugerindo melhora miocárdica após ICP eletiva.

Effects of ischemia and omeprazole preconditioning on functional recovery of isolated rat heart / Efeitos da isquemia e pré-condicionamento com omeprazol na recuperação funcional do coração isolado de rato

Abstract Objective: The aim of this study was to compare protective effects of ischemic and potential protective effects of pharmacological preconditioning with omeprazole on isolated rat heart subjected to ischemia/reperfusion. Methods: The hearts of male Wistar albino rats were excised and perfused on a Langendorff apparatus. In control group (CG) after stabilization period, hearts were subjected to global ischemia (perfusion was totally stopped) for 20 minutes and 30 minutes of reperfusion. Hearts of group II (IPC) were submitted to ischemic preconditioning lasting 5 minutes before 20 minutes of ischemia and 30 minutes of reperfusion. In third group (OPC) hearts first underwent preconditioning lasting 5 minutes with 100μM omeprazole, and then submitted 20 minutes of ischemia and 30 minutes of reperfusion. Results: Administration of omeprazole before ischemia induction had protective effect on myocardium function recovery especially regarding to values of systolic left ventricular pressure and dp/dt max. Also our findings are that values of coronary flow did not change between OPC and IPC groups in last point of reperfusion. Conclusion: Based on our results it seems that ischemic preconditioning could be used as first window of protection after ischemic injury especially because all investigated parameters showed continuous trend of recovery of myocardial function. On the other hand, preconditioning with omeprazole induced sudden trend of recovery with positive myocardium protection, although less effective than results obtained with ischemic preconditioning not withstand, we must consider that omeprazole may be used in many clinical circumstances where direct coronary clamping for ischemic preconditioning is not possible. .

Resumo Objetivo: O objetivo deste estudo foi comparar os efeitos protetores de efeitos protetores isquêmicos e potenciais de précondicionamento farmacológico com omeprazol no coração isolado de rato submetido à isquemia/reperfusão. Métodos: Os corações de ratos albinos Wistar machos foram excisados e perfundidos em um aparelho de Langendorff. No grupo controle (grupo I), após o período de estabilização, os corações foram submetidos à isquemia global (a perfusão foi totalmente interrompida) por 20 minutos e 30 minutos de reperfusão. Corações do grupo II (IPC) foram submetidos a précondicionamento isquêmico com duração de 5 minutos antes de 20 minutos de isquemia e 30 minutos de reperfusão. No terceiro grupo (OPC), corações foram submetidos a pré-condicionamento com duração de 5 minutos com 100 μM de omeprazol, e, então, submetidos a 20 minutos de isquemia e 30 minutos de reperfusão. Resultados: A administração de omeprazol antes da indução da isquemia teve efeito protetor sobre a recuperação funcional do miocárdio especialmente em relação aos valores de pressão sistólica ventricular esquerda e dp/dt max. Também os nossos achados são de que os valores de fluxo coronário não se alteraram entre os grupos OPC e IPC no último ponto de reperfusão. Conclusão: Com base nos nossos resultados, o pré-condicionamento isquêmico poderia ser usado como primeira janela de proteção após a lesão isquêmica, especialmente porque todos os parâmetros analisados apresentam tendência contínua de recuperação da função do miocárdio. Por outro lado, o pré-condicionamento induzido com omeprazol apresenta tendência repentina de recuperação com proteção miocárdio positiva, embora menos efetiva da obtida com o pré-condicionamento isquêmico. Devemos considerar que o omeprazol pode ser usado em muitas circunstâncias clínicas em que o pinçamento coronariano direto para pré-condicionamento isquêmico não é possível. .

Escore eletrocardiográfico: aplicação em ergometria para avaliação do precondicionamento isquêmico / Electrocardiographic score: application in exercise test for the assessment of ischemic preconditioning / Escore electrocardiográfico: aplicación en ergometría para evaluación del preacondicionamiento isquémico

FUNDAMENTO: O tempo para 1,0 mm de depressão do segmento ST (T-1,0 mm), adotado para caracterizar o precondicionamento isquêmico (PCI) em testes ergométricos sequenciais, é consistente e reprodutível, porém, possui várias limitações. OBJETIVO: Aplicar um escore eletrocardiográfico de isquemia miocárdica em testes ergométricos sequenciais, comparando-o com o clássico índice T-1,0 mm. MÉTODOS: Avaliamos 61 pacientes, com idade média de 62,2 ± 7,5 anos, sendo 86,9 por cento homens. Foram analisados 151 exames, sendo 116 de pacientes que completaram duas fases de avaliação. A primeira fase compreendia dois testes ergométricos sequenciais para documentação do PCI e a segunda fase, após uma semana, mais dois testes sob efeito de repaglinida. Dois observadores aplicaram o escore de forma cega. RESULTADOS: Observou-se concordância perfeita inter e intraobservador (Kendall Tau-b = 0,96, p < 0,0001, Kendall Tau-b = 0,98,p < 0,0001, respectivamente). Os valores de sensibilidade, especificidade, valor preditivo negativo, valor preditivo positivo e acurácia foram de 72,41 por cento, 89,29 por cento, 75,8 por cento, 87,5 por cento e 81,0 por cento, respectivamente. CONCLUSÃO: O escore de isquemia é um método consistente e reprodutível para documentação do PCI, representando uma alternativa factível ao índice T-1,0 mm.

BACKGROUND: The time for 1.0 mm ST-segment depression (T-1.0mm) adopted to characterize ischemic preconditioning (IPC) in sequential exercise tests is consistent and reproducible; however, it has several limitations. OBJECTIVE: To apply an electrocardiographic score of myocardial ischemia in sequential exercise tests, comparing it to the conventional T-1.0 mm index. METHODS: Sixty one patients with mean age of 62.2 ± 7.5 years were evaluated; 86.9 percent were males. A total of 151 tests were analyzed, 116 of which were from patients who completed two assessment phases. The first phase comprised two sequential exercise tests for the documentation of IPC; the second phase, initiated one week later, comprised two more tests carried out under the effect of repaglinide. Two observers who were blind to the tests applied the score. RESULTS: Perfect inter and intraobserver agreement was found (Kendall tau-b = 0.96, p < 0.0001, and Kendall tau-b = 0.98, p < 0.0001, respectively). Values of sensitivity and specificity, negative predictive value, positive predictive value and accuracy were 72.41 percent, 89.29 percent, 75.8 percent, 87.5 percent and 81.0 percent, respectively. CONCLUSION: The ischemic score is a consistent and reproducible method for the documentation of IPC, and is a feasible alternative to T-1.0 mm.

FUNDAMENTO: El tiempo para 1,0 mm de depresión del segmento ST (T-1,0 mm), adoptado para caracterizar el preacondicionamiento isquémico (PCI) en test ergométricos secuenciales, es consistente y reproducible, sin embargo, posee varias limitaciones. OBJETIVO: Aplicar un escore electrocardiográfico de isquemia miocárdica en test ergométricos secuenciales, comparándolo al clásico índice T-1,0 mm. MÉTODOS: Evaluamos 61 pacientes, con edad media de 62,2 ± 7,5 años, siendo 86,9 por ciento hombres. Fueron analizados 151 exámenes, siendo 116 de pacientes que completaron dos fases de evaluación. La primera fase comprendía dos test ergométricos secuenciales para documentación del PCI y la segunda fase, después de una semana, más dos test bajo efecto de repaglinida. Dos observadores aplicaron el escore de forma ciega. RESULTADOS: Se observó concordancia perfecta inter y intraobservador (Kendall Tau-b = 0,96, p < 0,0001, Kendall Tau-b = 0,98,p < 0,0001, respectivamente). Los valores de sensibilidad, especificidad, valor predictivo negativo, valor predictivo positivo y precisión fueron de 72,41 por ciento, 89,29 por ciento, 75,8 por ciento, 87,5 por ciento y 81,0 por ciento, respectivamente. CONCLUSIÓN: El escore de isquemia es un método consistente y reproducible para documentación del PCI, representando una alternativa factible al índice T-1,0 mm.

Proteção da recuperação funcional do miocárdio pelo omeprazol após isquemia-reperfusão em corações isolados de ratos / Myocardium functional recovery protection by omeprazole after ischemia-reperfusion in isolated rat hearts

OBJETIVO: Analisar efeitos do omeprazol na proteção da recuperação funcional de corações isolados de ratos submetidos à lesão de isquemia-reperfusão. MÉTODOS: Foram estudados 12 ratos Wistar, peso corpóreo médio de 280g. Após anestesia com injeção intra-abdominal de 10mg de cetamina e 2mg de xilazina, os corações foram removidos e mantidos em perfusão com solução Krebs-Henseleit (95 por centoO2 e 5 por cento CO2, 37ºC, 110-120mmHg de pressão de perfusão e pressão diastólica de 8 mmHg) em sistema Langendorff, modificado, descartável, modelo FCSFA-ServCor (Comex Ltda.). Os seis corações do Grupo I (GI) e os seis do Grupo II (GII) foram submetidos a 20 minutos de isquemia e 30 minutos de reperfusão. Nos corações do Grupo II, imediatamente antes da isquemia, foram administrados via perfusão coronária 200mcg de omeprazol. Foram controlados frequência cardíaca (FC), fluxo coronário (FCo), pressão sistólica (PS), +dP/dt e -dP/dt, após estabilização (t0) e no final da reperfusão (t30). Empregou-se método não paramétrico de Kruskal-Wallis (P<0,05) para análise estatística dos dados. RESULTADOS: Não ocorreram diferenças (P>0,05) entre os valores de FCo e FC nos dois grupos. No final do período de reperfusão (t30), foram significantes (P<0,05) as variações da PS reduzida para 28,0±3,6 por cento do valor inicial (t0) no Grupo I e para 79.0±5,9 por cento no Grupo II; a +dP/dtmax declinou para 31,0±5,6 por cento no GI, mantendo-se em 99,4±11,2 por cento (P<0,05) no GII e a -dP/dtmax declinou para 26,0±7,3 por cento no GI, mantendo-se em 82,0±2, 2 por cento no GII (P<0,05). CONCLUSÃO: A administração do omeprazol antes da indução da isquemia coronária protegeu significantemente a recuperação funcional do miocárdio.

OBJECTIVE: To evaluate the myocardium contractility alterations of isolated hearts of rats, submitted to ischemia and reperfusion with and without administration of the omeprazole. METHODS: Twelve Wistar breed rats with 270g mean body weight was studied. After anesthesia by intraperitoneal injection of ketamine 10mg and xylazine 2mg, their hearts were removed and perfused with Krebs-Henseleit solution (95 percent of O2 and 5 percent of CO2, 37ºC, 110-120 mmHg perfusion pressure, 8 mmHg ventricular diastolic pressure) in the São Francisco de Assis disposable Langendorff system model Comex Ltda, MG. The six hearts of Group I (GI) and of the Group II (GII) were submitted to 20 min ischemia and 30 min reperfusion. In GII hearts, intracoronary injection of omeprazole 200 mcg was done immediately before the ischemia period induction. The following parameters were registered after the stabilization period (t0), and after the reperfusion period (t30): heart rate (HR), coronary flow (CoF), systolic pressure (SP), +dP/dt and -dP/dt. The Kruskal-Wallis test (P<0.05) was applied to statistical analysis. RESULTS: There were no significant differences (P>0.05) between groups among HR and CoF values. Differences (P<0.05) occurred between groups, I e II after the reperfusion period (t30) regarding systolic pressure reduced for 28.0±3.6 percent in the control group GI and for 79.0±5.9 percent in GII; The +dP/dtmax declined to be only 31.0±5.6 percent in GI, preserving 99.4±11.2 percent values in GII (P<0.05). The t30 -dP/dtmax values were GI 26.0±7.3 percent and GII 82.0±2.2 percent (P<0.05). CONCLUSION: The omeprazole administration before ischemia induction significantly protected the myocardium function recovery.