Enzima convertidora de angiotensina homóloga (ECA2) y actividad de ROCK en la falla cardíaca experimental

Antecedentes: La ECA2 ha mostrado ser un regulador esencial de la funcionalidad cardíaca. En un modelo experimental de insuficiencia cardíaca (IC) con Fier, modelo de coartación de aorta (COA), se encontró activación de la vía Rho-kinasa. La inhibición de esta vía con fasudil no mejoró el remodelado cardíaco ni la disfunción sistólica. Se desconoce en este modelo, si el deterioro de la función cardíaca y activación de la vía rho-kinasa se asocia con una disminución de la ECA2 cardíaca y si la inhibición de Rho-kinasa tiene un efecto sobre la expresión de ECA2. Objetivo: Nuestro objetivo es determinar si en la falla cardaca experimental por coartación aórtica, los niveles proteicos de ECA2 en el miocardio se asocian a disfunción sistólica y cual es su interacción con la actividad de ROCK en el miocardio. Métodos: Ratones C57BL6J machos de 7-8 semanas se randomizaron en 3 grupos experimentales. Grupo COA por anudación de la aorta + vehículo; Grupo COA + Fasudil (100 mg/Kg día) por bomba osmótica desde la semana 5 post-cirugía; y grupo control o Sham. Se determinaron las dimensiones y función cardíaca por ecocardiografía. Posterior a la eutanasia, se determinaron los niveles de ECA2 del VI por Western-blot y actividad de la Rho-kinasa Resultados: En los grupos COA+vehículo y COA-FAS hubo deterioro de la función cardíaca, reflejada por la reducción de la FE (47,9 ± 1,53 y 45,5 ± 2,10, p < 0,05, respectivamente) versus SHAM (68,6 ± 1,19). Además, aumentaron las dimensiones cardíacas y hubo desarrollo de hipertrofia (0,53 ± 0,02 / 0,53 ± 0,01, p < 0,05) medida por aumento de la masa cardíaca relativa respecto del grupo SHAM (0,40 ± 0,01). En los grupos COA+vehículo y COA-FAS se encontró una disminución significativa del 35% en la expresión de ECA2 cardíaca respecto al grupo control. Conclusiones: La disfunción sistólica por coartación aórtica se asocia con aumento de la actividad de Rho-kinasa y significativa disminución de la expresión de ECA2. La inhibición de Rho-kinasa no mejoró el remodelado cardíaco, la disfunción sistólica y tampoco modificó los niveles de ECA2 cardíaca.

Background: ACE2 has been described as an essential regulator of cardiac function. In an experimental model of heart failure (HF) and heart failure reduced ejection fraction (HFrEF), the aortic coarctation (COA) model, activation of the Rho-kinase pathway of cardiac remodeling was found. Inhibition of this pathway did not improve cardiac remodeling or systolic ventricular dysfunction. It is unknown in this model whether the impairment of cardiac function and activation of the rho-kinase pathway is associated with a decrease in ACE2 and whether rho-kinase inhibition has an effect on ACE2 expression. Objective: To determine if in experimental heart failure due to aortic coarctation, ACE2 protein levels in the myocardium are associated with systolic dysfunction and what is its interaction with ROCK activity in the myocardium. Methods: Male C57BL6J mice aged 7-8 weeks were divided into 3 groups and anesthetized: One group underwent COA+ vehicle; A second group COA + Fasudil (100 mg/Kg/d) by osmotic pump from week 5 post-surgery and; the third group, control(SHAM). Echocardiograms were performed to determine cardiac dimensions and systolic function. Rats were then euthanized. Ventricular expression of ACE2, activity of the Rho-kinase pathway by MYPT-1 phosphorylation, relative cardiac mass, area and perimeter of cardiomyocytes were determined by Western blot. Results: In both COA+vehicle and COA+FAS groups there was deterioration of cardiac function, reflected in the reduction of EF (47.9 ± 1.53 and 45.5 ± 2.10, p < 0.05, respectively) versus the SHAM group (68.6 ± 1.19). In addition, cardiac dimensions and hypertrophy increased (0.53 ± 0.02 / 0.53 ± 0.01, p < 0.05) due to increased relative cardiac mass compared to the SHAM group (0.40 ± 0.01). In the COA+vehicle and COA+FAS groups a significant decrease of 35% in cardiac ACE2 expression was found compared to the control group. Conclusions: Systolic dysfunction due to aortic coarctation is associated with increased Rhokinase activity and a significant decrease in ACE2 expression. Rho-kinase inhibition did not improve cardiac remodeling, systolic dysfunction, nor did it change cardiac ACE2 levels.

En el modelo preclínico de insuficiencia cardíaca por disfunción sistólica en ratón (coartación de aorta torácica) la velocidad de flujo carotídeo determinada precozmente se asocia a función ventricular izquierda tardía / Carotid flow velocity is associated to late ventricular function in mice with preclinic systolic dysfunction induced by thoracic aortic coarctation

Resumen: Los modelos experimentales de falla cardíaca con fracción de eyección disminuida en murinos son pocos. Uno de estos modelos es el de coartación de la aorta torácica en el arco aórtico (COA) en ratones. Un aspecto importante en su desarrollo es la evaluación precoz del procedimiento y su relación con la función sistólica posterior. En este sentido, las velocidades de flujo carotídeo y la relación entre ambos flujos (derecho, pre-coartación; izquierdo post coartación) pueden permitir evaluar tempranamente la precisión del procedimiento y relacionarse más tardíamente con la función sistólica VI. Nuestro objetivo fue comparar precozmente (semana 2 post operatoria) las velocidades de flujo en ambas carótidas (Doppler continuo) y tardíamente (semana 5 postoperatoria) la función sistólica VI (Ecocardiograma de superficie) en ratones seudocoartados o sham (n= 6) vs ratones COA (n = 12). Se confirmó una diferencia estadísticamente significativa en la relación de velocidades de flujo entre ambas carótidas medida precozmente entre los ratones sham y COA (1,1 ± 0,1 vs 2,5 ± 0,5, p< 0,001), lo que se correlacionó con un deterioro significativo de la función sistólica del ventrículo izquierdo evaluada a las 5 semanas en los ratones COA. Conclusión: En este modelo preclínico de falla cardíaca por sobrecarga de presión con fracción de eyección VI disminuida en ratón, el aumento precoz de la velocidad de flujo en la arteria carótida derecha (pre-coartación en el modelo COA) y sobre todo de la relación entre las velocidades de flujo carotídeo entre ambas carótidas se asocia a deterioro importante de la función sistólica VI cinco semanas después de efectuada la COA, lo que permite predecir la efectividad del procedimiento en este modelo experimental.

Abstract: There are few experimental models of heart failure with reduced ejection fraction in murines. One of these models is transverse aortic coarctation (TAC) in mice. However, an important challenge in its development is the early evaluation of the procedure and its relationship with late systolic LV function. In this sense, carotid flow velocities and the relationship between both (right, precoarctation, left post-coarctation) may allow early evaluation of the accuracy of the procedure and be related to late LV systolic function. The aim was to compare early (week 2 post-operative) flow velocities determined in both carotid arteries (by continuous Doppler) with late (week 5 postoperative) LV systolic function (by echocardiogram) in sham (n= 6) vs. TAC (n: 12) mice. We confirmed a statistically significant difference in the early ratio of carotid flow velocities (left/right common carotid velocity ratio) between sham and TAC mice (1.1 ± 0.1 vs 2.5 ± 0.5, p< 0.001) and this correlated well with a deteriorated left ventricular function in the TAC mice after 5 weeks. In this preclinical model of cardiac failure due to pressure overload with reduced LV ejection fraction in the mouse, the early increase in right carotid flow velocity (precoarctation) and especially the relationship between precoarctation/postcoarctation carotid flow velocities is associated with significant impairment of LV systolic function five weeks after the TAC, which allows to predict the effectiveness of the procedure in this experimental model.