Importance of SERCA2a on early isolated diastolic dysfunction induced by supravalvular aortic stenosis in rats

Cardiac remodeling is defined as changes in shape and function of the heart in response to aggression (pressure overload). The sarcoplasmic reticulum calcium ATPase cardiac isoform 2a (SERCA2a) is a known factor that influences function. A wide spectrum of studies report a decrease in SERCA2a in heart failure, but none evaluate it's the role in early isolated diastolic dysfunction in supravalvular aortic stenosis (AoS). Our hypothesis was that SERCA2a participates in such dysfunction. Thirty-day-old male Wistar rats (60-80 g) were divided into AoS and Sham groups, which were submitted to surgery with or without aorta clipping, respectively. After 6 weeks, the animals were submitted to echocardiogram and functional analysis by isolated papillary muscle (IPM) in basal condition, hypoxia, and SERCA2a blockage with cyclopiazonic acid at calcium concentrations of 0.5, 1.5, and 2.5 mM. Western-blot analyses were used for SERCA2a and phospholamban detection. Data analysis was carried out with Student's t-test and ANOVA. AoS enhanced left atrium and E and A wave ratio, with preserved ejection fraction. Basal condition in IPM showed similar increases in developed tension (DT) and resting tension (RT) in AoS, and hypoxia was similar between groups. After cyclopiazonic acid blockage, final DT was equally decreased and RT was similar between groups, but the speed of relaxation was decreased in the AoS group. Western-blot was uniform in all evaluations. The hypothesis was confirmed, since functional parameters regarding SERCA2a were changed in the AoS group.

Remodelamento cardíaco: análise seriada e índices de detecção precoce de disfunção ventricular / Cardiac remodeling: serial analysis and indexes for early detection of ventricular dysfunction / Remodelación cardiaca: análisis seriado e índices de detección precoz de disfunción ventricular

Fundamento: A estenose aórtica supravalvar (EAo) é utilizada para o estudo da remodelação cardíaca (RC) por sobrecarga pressórica. Nesse modelo, não estão claramente estabelecidos o comportamento da RC desde a fase inicial, nem os melhores parâmetros para a identificação da disfunção ventricular. OBJETIVOS: 1) Caracterizar, precoce e evolutivamente, as modificações morfofuncionais durante a RC em ratos com EAo e 2) identificar o índice mais sensível para detecção do momento do aparecimento da disfunção diastólica e sistólica do ventrículo esquerdo (VE). Métodos: Ratos Wistar foram divididos em dois grupos - controle (GC, n=13) e EAo (GEAo, n=24) - e estudados nas 3ª, 6ª, 12ª e 18ª semanas pós-cirurgia. Os corações foram analisados por meio de ecocardiograma (ECO). Resultados: Ao final do experimento, as relações do VE, do ventrículo direito e dos átrios com o peso corporal final foram aumentadas no GEAo. O ECO mostrou que o átrio esquerdo sofreu uma remodelação significativa a partir da 6ª semana. No GEAo, a porcentagem de encurtamento endocárdico apresentou queda significativa a partir da 12ª semana e a porcentagem de encurtamento mesocárdico, na 18ª semana. A relação onda E e onda A (E/A) foi superior no GC em comparação ao GEAo em todos os momentos analisados. Conclusões: O ventrículo esquerdo dos ratos com EAo, durante o processo de remodelação, apresentou hipertrofia concêntrica, disfunção diastólica precoce e melhoria da função sistólica, com posterior deterioração do desempenho. Além disso, constatou-se que os índices ecocardiográficos mais sensíveis para a detecção da disfunção diastólica e sistólica são, respectivamente, a relação E/A e a porcentagem de encurtamento endocárdico.

Background: Supravalvar aortic stenosis (SVAS) is used to study overload-induced cardiac remodeling (CR). In this model, neither CR behavior since beginning stage nor the best parameters to identify ventricular dysfunction are clearly stated. Objective: 1) Characterizing, early and evolutively, morphological and functional modifications during CR in rats with SVAS and 2) identifying the most sensitive index for detecting the moment when the diastolic and systolic dysfunction first appeared in the left ventricle (LV). Methods: Wistar Rats were divided into two groups - control (CG, n=13) and SVAS (SVASG, n=24) - and studied in post-surgical 3rd, 6th, 12th and 18th weeks. Hearts were analyzed by means of an echocardiogram (ECHO). Results: By the end of the experiment, ratios between the LV, right ventricle and atria and the final body weight were increased in the SVASG. The ECHO showed that the left atrium underwent significant remodeling from the 6th on. The percent of endocardial shortening underwent significant drop as of the 12nd week and the percent of, as of the 18th week, in the SVASG. The ratio between E- wave and A-wave (E/A) was higher in CG compared to the SVASG in all events analyzed. Conclusions: During the remodeling process, the left ventricle of rats with SVAS presented concentric hypertrophy, early diastolic dysfunction and improvement of systolic function, with posterior performance deterioration. Besides this, the study found out the most sensitive echocardiographic indexes for detecting systolic and diastolic dysfunction are, respectively, the ratio E/A and the percent of endocardial shortening.

Fundamento: La estenosis aórtica supravalvular (EAo) se utiliza para el estudio de la remodelación cardiaca (RC) por sobrecarga de presión. En este modelo, no están claramente establecidos el comportamiento del RC desde la fase inicial, ni los mejores parámetros para la identificación de la disfunción ventricular. OBJETIVO: 1) Caracterizar, precoz y evolutivamente, las modificaciones morfofuncionales durante el RC en ratones con EAo, y 2) identificar el índice más sensible para detección del momento de la aparición de la disfunción diastólica y sistólica del ventrículo izquierdo (VI). Métodos: Ratones Wistar se dividieron en dos grupos - control (GC, n=13) y EAo (GEAo, n=24) - y estudiados en las 3ª, 6ª, 12ª y 18ª semanas post cirugía. Los corazones se analizaron por medio de ecocardiograma (ECO). Resultados: Al final del experimento, las relaciones del VI, del ventrículo derecho y de los atrios con el peso corporal final fueron aumentadas en el GEAo. El ECO mostró que el atrio izquierdo sufrió una remodelación significativa a partir de la 6ª semana. En el GEAo, el porcentaje de acortamiento endocárdico presentó disminución significativa a partir de la 12ª semana y el porcentaje de acortamiento mesocárdico, en la 18ª semana. La relación onda E y onda A (E/A) fue superior en el GC en comparación al GEAo en todos los momentos analizados. Conclusión: El ventrículo izquierdo de los ratones con EAo, durante el proceso de remodelación, presentó hipertrofia concéntrica, disfunción diastólica precoz y mejora de la función sistólica, con posterior deterioro del desempeño. Además de ello, se constató que los índices ecocardiográficos más sensibles para la detección de la disfunción diastólica y sistólica son, respectivamente, la relación E/A y el porcentaje de acortamiento endocárdico.

Papel relativo da remodelação geométrica do ventrículo esquerdo, morfológica e funcional do miocárdio na transição da hipertrofia compensada para a falência cardíaca em ratos com estenose aórtica supravalvar / Relative role of left ventricular geometric remodeling and of morphological and functional myocardial remodeling in the transition from compensated hypertrophy to heart failure in rats with supravalvar aortic stenosis

OBJETIVO: Avaliar a contribuição relativa da remodelação geométrica do ventrículo esquerdo (VE) e das alterações morfológicas e funcionais do miocárdio, em ratos com estenose aórtica supravalvar (EAS), na fase de transição da hipertrofia compensada para a insuficiência cardíaca congestiva (ICC). MÉTODOS: Vinte e uma semanas após a indução da EAS os ratos foram classificados como controles (GC,n=13), não portadores (GE,n=11) ou portadores de insuficiência cardíaca congestiva (GE-IC,n=12).Todos os grupos foram avaliados com estudo ecocardiográfico, hemodinâmico e morfológico do miocárdio. RESULTADOS: Vinte e uma semanas após EAS: índice de massa (GE-IC>GE>GC,p<0.05); pressão sistólica: (GE-IC = GE>GC, p<0,05); pressão diastólica: (GE-IC>GE>GC, p<0,05); estresse meridional sistólico e diastólico: (GE-IC>GE>GC,p<0.05); área de secção dos miócitos: (GE-IC>GE>GC, p<0,05) e conteúdo de hidroxiprolina: (GE-IC>GE>GC, p<0,05) do VE. No grupo GE-IC o remodelamento geométrico do VE foi caracterizado por aumento significante das dimensões e espessura relativa da parede normal (remodelamento excêntrico) enquanto que o grupo GE apresentou remodelamento concêntrico. Os índices de desempenho do VE do grupo GE-IC foram significantemente menores que do grupo GE. CONCLUSÃO: Os grupos GE-IC e GE diferiram primariamente no processo de remodelação geométrica do VE e estrutural do miocárdio que estabeleceu um estado cronicamente compensado no grupo GE e precipitou a ICC no grupo GE-IC na vigência de graus equivalentes de comprometimento da contratilidade. Neste modelo experimental a fase de transição da hipertrofia compensada para a ICC está mais estreitamente relacionada com o remodelamento geométrico adverso do VE e estrutural do miocárdio do que com o grau de comprometimento da contratilidade.

OBJECTIVE: To evaluate the relative contribution of left ventricular (LV) geometric remodeling and of morphological and functional myocardial changes in rats with induced supravalvar aortic stenosis (SAS), in the transition from compensated hypertrophy to congestive heart failure (CHF). METHODS: Twenty one weeks after induction of SAS, the rats were classified as controls (CG, n=13), without congestive heart failure (SG, n=11), or with congestive heart failure (SG-HF, n=12). All groups were evaluated with echocardiographic, hemodynamic and morphological study of the myocardium. RESULTS: Twenty one weeks after SAS: mass index (SG-HF>SG>CG, p<0.05); systolic pressure (SG-HF= SG>CG, p<0.05); diastolic pressure (SG-HF>SG>CG, p<0.05); systolic and diastolic meridional stress (SG-HF>SG>CG, p<0.05); LV myocyte cross-sectional area (SG-HF>SG>CG, p<0.05) and hydroxyproline content (SG-HF>SG>CG, p<0.05). In the SG-HF group, LV geometric remodeling was characterized by a significant increase in dimensions and relative thickness of the normal wall (excentric remodeling), whereas the SG group presented a concentric remodeling. Indexes of LV performance in the SG-HF group were significantly lower than those of the SG group. CONCLUSION: The SG-HF and SG groups differed primarily in the LV geometric remodeling and structural myocardial remodeling process, which established a chronically compensated state in the SG group and triggered CHF in the SG-HF group in the presence of equivalent degrees of impaired contractility.

Efeitos da inibição prolongada da enzima de conversão da angiotensina sobre as características morfológicas e funcionais da hipertrofia ventricular esquerda em ratos com sobrecarga pressórica persistente / Effects of the prolonged inhibition of the angiotensin-converting enzyme on the morphological and functional characteristics of left ventricular hypertrophy in rats with persistent pressure overload

OBJETIVO: Avaliar os efeitos do lisinopril (L) sobre as taxas de mortes (M), insuficiência cardíaca (ICC), características da remodelação miocárdica, geométrica e funcional do ventrículo esquerdo (VE), em ratos com estenose aórtica supravalvar (EAS). MÉTODOS: Ratos foram submetidos a EAS ou cirurgia simulada (GC:n=10). Randomizados após 6 semanas para receber L (GL:n=30) ou nenhum tratamento (GE:n=73) sendo avaliados 6s e 21s por estudos ecocardiográfico, hemodinâmico e morfológico concomitantes. RESULTADOS: As taxas de M (GE: 53,9 por cento vs GL: 16,7 por cento e ICC GE: 44,8 por cento vs GL: 20 por cento p<0,05). No final do experimento, os valores da pressão sistólica do VE dos grupos GE e GL foram equivalentes e significantemente mais elevados do que no grupo GC; (p<0,05) não diferindo dos observados 6 semanas após os procedimentos cirúrgicos. Os valores da pressão diastólica do VE no grupo GE foram maiores do que os do grupo GL (p<0,05) sendo ambos maiores do que os do grupo GC (4 ± 2 mmHg, p<0,05). O mesmo comportamento foi observado com as variáveis: razão E/A; índice de massa, área seccional dos miócitos e conteúdo de hidroxiprolina do VE. A porcentagem de encurtamento do VE foi semelhante nos grupos GC e GL (p>0,05) sendo ambos maiores que os verificados no grupo GE. Comportamento semelhante foram obtidos com os valores da primeira derivada positiva e negativa da pressão do VE. CONCLUSAO: Em ratos com EAS o L reduziu as taxas de M e ICC e exerceu efeitos benéficos sobre a remodelação e a função do VE.

Supravalvular aortic stenosis and coronary ostial stenosis in homozygous familial hypercholesterolemia.

Patients with homozygous familial hypercholesterolemia exhibit severe hypercholesterolemia, cutaneous and tendon xanthomata, and premature atherosclerosis from childhood. A rare presentation of this condition with supravalvular aortic stenosis and coronary ostial stenosis is described.