Association of Anti-β 1 and Anti-M2 Antibodies with Autonomic Nervous System Modulation in Patients with Chronic Chagas Cardiomyopathy

Abstract Background: Different immune mechanisms of myocardial damage involved in the pathophysiology of Chagas disease coexist with high titers of autoantibodies induced by T. cruzi . There are few studies in the literature about the adaptive role of anti-β1 and anti-M2 antibodies in chronic Chagas cardiomyopathy (CCC). Objectives: To evaluate the association between anti-β1 and anti-M2 antibodies with heart rate variability (HRV) parameters on 24h Holter monitoring and the rate-pressure product (RPP) on cardiopulmonary exercise testing (CPET). Methods: Anti-β1 and anti-M2 antibody titers were measured by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) in 64 patients affected by CCC. Analysis of HRV was performed through the time-domain indices NNs, mean NN, SDNN, SDANN, SDNN index, NNNs, RMSSD, and pNN50. Spearman's correlation coefficient was used to assess the association between antibody titers and numerical variables. The Mann-Whitney test was used for comparison between two groups. Multiple linear regression was used to identify independent variables capable of explaining anti-β1 and anti-M2 antibody titers at the 5% significance level. Results: On 24h Holter, during the period of greatest parasympathetic activation (2:00-6:00 a.m.), an inverse association was found between anti-β1 titers and SDNN (rs=-0.13, p =0.041, n=43), as well as a direct association between anti-M2 titers and SDANN ( r s=0.317, p =0.039, n=43). Regarding CPET variables, anti-β1 titers were directly associated with RPP (rs=0.371, p =0.005, n=56). The subgroup of patients with a normal chronotropic response showed higher anti-β1 titers than the subgroup with an impaired response (p=0.023). RPP was an independent explanatory variable for anti-β1 titers, although with a low coefficient of determination (R2=0.147). Conclusion: The findings of this study suggest that, in patients with CCC, anti-β1 and anti-M2 antibodies may affect HRV parameters. RPP was directly associated with higher anti-β1 titers.

Moderate Continuous Aerobic Exercise Training Improves Cardiomyocyte Contractility in Β1 Adrenergic Receptor Knockout Mice / Treinamento Aeróbico Contínuo de Intensidade Moderada Melhora a Contratilidade do Cardiomiócito em Camundongos com Nocaute para o Receptor B1-Adrenérgico

Abstract Background: The lack of cardiac β1-adrenergic receptors (β1-AR) negatively affects the regulation of both cardiac inotropy and lusitropy, leading, in the long term, to heart failure (HF). Moderate-intensity aerobic exercise (MCAE) is recommended as an adjunctive therapy for patients with HF. Objective: We tested the effects of MCAE on the contractile properties of left ventricular (LV) myocytes from β1 adrenergic receptor knockout (β1ARKO) mice. Methods: Four- to five-month-old male wild type (WT) and β1ARKO mice were divided into groups: WT control (WTc) and trained (WTt); and β1ARKO control (β1ARKOc) and trained (β1ARKOt). Animals from trained groups were submitted to a MCAE regimen (60 min/day; 60% of maximal speed, 5 days/week) on a treadmill, for 8 weeks. P ≤ 0.05 was considered significant in all comparisons. Results: The β1ARKO and exercised mice exhibited a higher (p < 0.05) running capacity than WT and sedentary ones, respectively. The β1ARKO mice showed higher body (BW), heart (HW) and left ventricle (LVW) weights, as well as the HW/BW and LVW/BW than WT mice. However, the MCAE did not affect these parameters. Left ventricular myocytes from β1ARKO mice showed increased (p < 0.05) amplitude and velocities of contraction and relaxation than those from WT. In addition, MCAE increased (p < 0.05) amplitude and velocities of contraction and relaxation in β1ARKO mice. Conclusion: MCAE improves myocyte contractility in the left ventricle of β1ARKO mice. This is evidence to support the therapeutic value of this type of exercise training in the treatment of heart diseases involving β1-AR desensitization or reduction.

Resumo Fundamento: A falta de receptores β1-adrenérgicos (β1-AR) cardíacos afeta negativamente a regulação de inotropismo e lusitropismo cardíacos, levando, no longo prazo, a insuficiência cardíaca (IC). Recomenda-se exercício aeróbico contínuo de intensidade moderada (EACM) como adjuvante no tratamento de pacientes com IC. Objetivo: Testar os efeitos do EACM nas propriedades contráteis de miócitos do ventrículo esquerdo (VE) de camundongos com nocaute para o receptor β1-adrenérgico (β1ARKO). Método: Camundongos machos com 4 a 5 meses de idade, wild-type (WT) e β1ARKO foram divididos em grupos: WT controle (WTc) e treinado (WTt); e β1ARKO controle (β1ARKOc) e treinado (β1ARKOt). Os grupos treinados foram submetidos a regime de EACM (60 min/dia; 60% da velocidade máxima, 5 dias/semana) em esteira rolante, por 8 semanas. Adotou-se P ≤ 0,05 como nível de significância em todas as comparações. Resultados: Os animais β1ARKO (β1ARKOc + β1ARKOt) correram uma distância maior do que os animais WT (WTc + WTt) (p < 0,05). Os camundongos β1ARKO apresentaram maiores pesos corporal (PC), do coração (PCo) e do ventrículo esquerdo (PVE), assim como PCo/PC e PVE/PC do que os camundongos WT. Entretanto, o EACM não afetou tais parâmetros. Os miócitos do VE de camundongos β1ARKO apresentaram maiores (p < 0,05) amplitude e velocidades de contração e relaxamento do que os dos camundongos WT. Além disso, o EACM aumentou (p < 0,05) a amplitude e as velocidades de contração e relaxamento nos camundongos β1ARKO. Conclusão: O EACM melhora a contratilidade do miócito do VE de camundongos β1ARKO. Tal achado confirma o valor terapêutico desse tipo de treinamento físico para o tratamento de doenças cardíacas envolvendo dessensibilização ou redução de β1-AR.

Neurohumoral activation in heart failure: the role of adrenergic receptors

A insuficiência cardíaca (IC) é a via final comum da maioria das doenças cardiovasculares e uma das maiores causas de morbi-mortalidade. O desenvolvimento do estágio final da IC freqüentemente envolve um insulto inicial do miocárdio, reduzindo o débito cardíaco e levando ao aumento compensatório da atividade do sistema nervoso simpático (SNS). Existem evidências de que apesar da exposição aguda ser benéfica, exposições crônicas a elevadas concentrações de catecolaminas, liberadas pelo terminal nervoso simpático e pela glândula adrenal, são tóxicas ao tecido cardíaco e levam a deterioração da função cardíaca. Em nível molecular observa-se que a hiperatividade do SNS está associada a alterações na sinalização intracelular mediada pelos receptores beta-adrenérgicos. Sabe-se que tanto a densidade como a função dos receptores beta-adrenérgicos estão diminuídas na IC, assim como outros mecanismos intracelulares subjacentes à estimulação da via receptores beta-adrenérgicos. Nesta revisão, apresentaremos uma breve descrição da via de sinalização dos receptores beta-adrenérgicos no coração normal e as conseqüências da hiperatividade do SNS na IC. Daremos ênfase ao potencial miopático de diversos componentes da cascata de sinalização dos receptores beta-adrenérgicos discutindo estudos realizados com animais geneticamente modificados. Finalmente, discorreremos sobre o impacto clínico do conhecimento dos polimorfismos para o gene do receptor beta-adrenérgico para um melhor entendimento da progressão da IC.