The Role of the Immune System on the Cardiac Complications Observed in SARS-CoV-2

Abstract An acute respiratory syndrome caused by SARS-CoV2 was declared a pandemic by the World Health Organization. Current data in the world and in Brazil show that approximately 40% of patients who died have some type of cardiac comorbidity. There are also robust reports showing an increase in IL-6 / IL-1B / TNF-alpha and the presence of lymphopenia in patients with COVID-19. Our team and others have shown that increased cytokines are the link between arrhythmias/Left ventricular dysfunction and the immune system in different diseases. In addition, it has been well demonstrated that lymphopenia can not only be a good marker, but also a factor that causes heart failure. Thus, the present review focused on the role of the immune system upon the cardiac alterations observed in the SARS-CoV2 infection. Additionally, it was well described that SARS-CoV-2 is able to infect cardiac cells. Therefore, here it will be reviewed in deep.

Avaliação dos Efeitos Cardíacos de Lectina Solúvel em Água (WSMoL) de Sementes de Moringa Oleifera / Evaluation of the Cardiac Effects of a Water-Soluble Lectin (Wsmol) from Moringa Oleifera Seeds

Resumo Fundsamento As sementes de Moringa oleifera , que são utilizadas para clarificação de água, contêm uma lectina chamada WSMoL que tem mostrado atividade antibacteriana e imunomoduladora in vitro . Devido ao seu valor nutritivo e potencial terapêutico, as folhas e as sementes dessa árvore são consumidas em algumas comunidades. Algumas lectinas de plantas não são tóxicas para mamíferos, mas tem sido relatado que outras são prejudiciais quando ingeridas ou administradas por outros meios. Objetivo Como um dos passos necessários para determinar a segurança de WSMoL, nós avaliamos os possíveis efeitos cardiotóxicos desta proteína purificada. Métodos Durante 21 dias consecutivos, a WSMoL foi administrada a camundongos por gavagem. Foram investigadas as funções eletrofisiológicas, mecânicas e metabólicas in vivo e ex vivo por meio de registros eletrocardiográficos, ressonância magnética nuclear e respirometria de alta resolução. Resultados O tratamento com WSMoL não induziu alterações nos níveis de glicose no sangue ou peso corporal em comparação com o grupo controle. Adicionalmente, as relações peso cardíaco/peso corporal e peso cardíaco/comprimento tibial estavam semelhantes em ambos os grupos. A ingestão de lectina também não modificou a tolerância à glicose ou resistência à insulina. Não foram observadas alterações nos parâmetros eletrocardiográficos ou na duração do potencial de ação cardíaco. Os corações dos camundongos dos grupos controle e WSMoL mostraram função ventricular esquerda preservada. Além disso, a WSMoL não induziu alterações na função mitocondrial (em todos os casos, p > 0,05). Conclusões A administração de WSMoL demonstrou ter um perfil de segurança cardíaca. Estes resultados contribuem à avaliação de segurança do uso de sementes de M. oleifera para tratar água, visto que essa lectina está presente na preparação empregada por algumas populações com esse fim. (Arq Bras Cardiol. 2020; [online].ahead print, PP.0-0)

Abstract Background Moringa oleifera seeds, which are used for water clarification, contain a lectin named WSMoL which has shown in vitro antibacterial and immunomodulatory activity. Due to their nutritional value and therapeutic potential, the leaves and seeds of this tree are eaten in some communities. Some plant lectins are non-toxic to mammals, but others have been reported to be harmful when ingested or administered by other means. Objective As one of the steps needed to define the safety of WSMoL, we evaluated possible cardiotoxic effects of this purified protein. Methods: WSMoL was administered for 21 consecutive days to mice by gavage. Electrophysiological, mechanical, and metabolic cardiac functions were investigated by in vivo and ex vivo electrocardiographic recordings, nuclear magnetic resonance, and high-resolution respirometry. Results The treatment with WSMoL did not induce changes in blood glucose levels or body weight in comparison with control group. Moreover, the heart weight/body weight and heart weight/tibia length ratios were similar in both groups. Lectin ingestion also did not modify glucose tolerance or insulin resistance. No alterations were observed in electrocardiographic parameters or cardiac action potential duration. The heart of mice from the control and WSMoL groups showed preserved left ventricular function. Furthermore, WSMoL did not induce changes in mitochondrial function (in all cases, p > 0.05). Conclusions The administration of WSMoL demonstrated a cardiac safety profile. These results contribute to the safety evaluation of using M. oleifera seeds to treat water, since this lectin is present in the preparation employed by some populations to this end. (Arq Bras Cardiol. 2020; [online].ahead print, PP.0-0)

Bone-Marrow-Derived Mesenchymal Stromal Cells (MSC) from Diabetic and Nondiabetic Rats Have Similar Therapeutic Potentials / Células Estromais Mesenquimais (CEM) Derivadas de Medula Óssea de Ratos com e sem Diabetes têm Potencial Terapêutico Similar

Abstract Background: Diabetes mellitus is a severe chronic disease leading to systemic complications, including cardiovascular dysfunction. Previous cell therapy studies have obtained promising results with the use bone marrow mesenchymal stromal cells derived from healthy animals (MSCc) in diabetes animal models. However, the ability of MSC derived from diabetic rats to improve functional cardiac parameters is still unknown. Objectives: To investigate whether bone-marrow-derived MSC from diabetic rats (MSCd) would contribute to recover metabolic and cardiac electrical properties in other diabetic rats. Methods: Diabetes was induced in Wistar rats with streptozotocin. MSCs were characterized by flow cytometry, morphological analysis, and immunohistochemistry. Cardiac electrical function was analyzed using recordings of ventricular action potential. Differences between variables were considered significant when p < 0.05. Results: In vitro properties of MSCc and MSCd were evaluated. Both cell types presented similar morphology, growth kinetics, and mesenchymal profile, and could differentiate into adipogenic and osteogenic lineages. However, in an assay for fibroblast colony-forming units (CFU-F), MSCd formed more colonies than MSCc when cultured in expansion medium with or without hydrocortisone (1 µM). In order to compare the therapeutic potential of the cells, the animals were divided into four experimental groups: nondiabetic (CTRL), diabetic (DM), diabetic treated with MSCc (DM + MSCc), and diabetic treated with MSCd (DM + MSCd). The treated groups received a single injection of MSC 4 weeks after the development of diabetes. MSCc and MSCd controlled hyperglycemia and body weight loss and improved cardiac electrical remodeling in diabetic rats. Conclusions: MSCd and MSCc have similar in vitro properties and therapeutic potential in a rat model of diabetes induced with streptozotocin.

Resumo Fundamentos: O diabetes mellitus é uma doença crônica grave que leva a complicações sistêmicas, como a disfunção cardiovascular. Estudos anteriores de terapia celular obtiveram resultados promissores com utilização de células estromais mesenquimais (CEM) derivadas de medula óssea de animais saudáveis (CEMc) em modelos de animais diabéticos. No entanto, a capacidade das CEM derivadas de ratos diabéticos em melhorar parâmetros cardíacos funcionais é ainda desconhecida. Objetivos: Investigar se CEM derivadas de medula óssea de ratos diabéticos (CEMd) poderiam contribuir para a recuperação metabólica e de propriedades elétricas cardíacas em outros ratos também com diabetes. Métodos: O diabetes foi induzido em ratos Wistar com estreptozotocina. As CEM foram caracterizadas por citometria de fluxo, análise morfológica e imunohistoquímica. A função elétrica cardíaca foi analisada através de registro do potencial de ação ventricular. As diferenças entre as variáveis foram consideradas significativas quando p < 0,05. Resultados: As propriedades in vitro das CEMc e CEMd foram avaliadas. Ambos os tipos celulares apresentaram morfologia, cinética de crescimento e perfil mesenquimal semelhante, e puderam ser diferenciadas em linhagens adipogênica e osteogênica. No entanto, em ensaios para unidades formadoras de colônias de fibroblastos (UFC-F), as CEMd formaram mais colônias em comparação às CEMc quando cultivadas em meio com ou sem hidrocortisona (1 µM). Para comparar o potencial terapêutico das células, os animais foram divididos em quatro grupos experimentais: não diabéticos (CTRL), diabéticos (DM), diabéticos tratados com CEMc (DM + CEMc) e diabéticos tratados com CEMd (DM + CEMd). Os grupos tratados receberam uma única injeção de CEM 4 semanas após o estabelecimento do diabetes. Ambas CEMc e CEMd controlaram a hiperglicemia e a perda de peso corporal e melhoraram o remodelamento elétrico cardíaco em ratos com diabetes. Conclusão: As CEMd e CEMc possuem propriedades in vitro e potencial terapêutico semelhante em um modelo de rato com diabetes induzido por estreptozotocina. (Arq Bras Cardiol. 2017; 109(6):579-589)

Disfunção autonômica e anticorpos contra receptores anti-m2 e anti-β1 em pacientes chagásicos / Autonomic dysfunction and anti-M2 and anti-β1 receptor antibodies in Chagas disease patients

FUNDAMENTO: A morte súbita é a principal causa de óbito na doença de Chagas, acometendo pacientes mesmo em fases precoces da doença. É reconhecido o comprometimento do sistema nervoso autônomo nessa doença e seu potencial como deflagrador de arritmias malignas quando associado a alterações estruturais ou metabólicas. OBJETIVO: Buscamos identificar, em pacientes chagásicos com função sistólica preservada, o comprometimento do sistema nervoso autônomo e sua associação com anticorpos funcionalmente ativos contra receptores anti-m2 e anti-β1. MÉTODOS: Mediante análise espectral da variabilidade RR durante teste de inclinação passiva, pacientes chagásicos crônicos foram comparados com controles saudáveis pareados por idade. Posteriormente, a associação de disfunção autonômica com anticorpos funcionalmente ativos com ação anti-m2 e anti-β1 foi pesquisada pelo método de Langendorf. RESULTADOS: Observamos que pacientes chagásicos sem disfunção ventricular expressam atividade parassimpática ante um estímulo vagal, porém com menor intensidade em relação aos controles. Pacientes chagásicos com anticorpos anti-m2 ou anti-β1 apresentaram uma redução ainda mais expressiva da resposta vagal durante a arritmia sinusal respiratória, independentemente da presença de lesão estrutural. Entretanto, a associação de ambos promoveu resposta ao estímulo vagal similar aos chagásicos sem a presença dos mesmos. CONCLUSÃO: A menor reserva vagal em pacientes chagásicos com função preservada esteve associada à presença de anticorpos anti-m2 ou anti-β1 funcionalmente ativos, e não à presença de lesão cardíaca estrutural.

BACKGROUND: Sudden death is the leading cause of death in Chagas' disease, affecting patients even in the early stages of the disease. The impairment of the autonomic nervous system in this disease has been recognized, as well as its potential as a trigger for malignant arrhythmias when associated with structural or metabolic changes. OBJECTIVE: We sought to identify, in Chagas patients with preserved systolic function, the impairment of the autonomic nervous system and its association with functionally active anti-m2 and anti-β1 receptor antibodies. METHODS: Using spectral analysis of RR variability during passive tilt test, chronic chagasic patients were compared with healthy controls matched for age. Subsequently, the association of autonomic dysfunction with functionally active antibodies with anti-m2 and anti-β1 action was investigated by the Langendorf method. RESULTS: We observed that patients with Chagas disease without ventricular dysfunction express parasympathetic activity against a vagal stimulus, however with less intensity compared to controls. Chagasic patients with anti-m2 or anti-β1 antibodies showed a further significant reduction of the vagal response during respiratory sinus arrhythmia, regardless of the presence of structural lesion. However, the association of both factors promoted response to vagal stimulation similar to that seen in Chagas disease without their presence. CONCLUSION: The lower vagal reserve in Chagas patients with preserved function was associated with functionally active anti-m2 or anti-β1 antibodies, and not with the presence of structural heart lesion.

Inibição da corrente de cálcio tipo l por tramadol e enantiômeros em miócitos cardíacos de ratos / Inhibition of L-type calcium current by tramadol and enantiomers in cardiac myocytes from rats

FUNDAMENTO: O tramadol é um analgésico de ação central cujo mecanismo de ação envolve a ativação de um receptor opioide. Anteriormente, mostramos que o tramadol e seus enantiômeros apresentavam um efeito inotrópico negativo sobre o músculo papilar no qual o (+)-enantiômero era mais potente que (-)- e (±)-tramadol. OBJETIVO: No presente trabalho, investigamos os efeitos do tramadol e seus enantiômeros na corrente de cálcio tipo L (I Ca-L). MÉTODOS: Os experimentos foram realizados em miócitos ventriculares isolados de ratos Wistar utilizando a técnica de patch-clamp com configuração de célula inteira. RESULTADOS: O tramadol (200 µM) reduziu a amplitude de pico do I Ca-L em potenciais de 0 a +50 mV. Em 0 mV, a I Ca-L foi reduzida em 33,7 ± 7,2 por cento. (+)- e (-)-tramadol (200 µM) produziram uma inibição semelhante da I Ca-L, na qual a amplitude do pico foi reduzida em 64,4 ± 2,8 por cento e 68,9 ± 5,8 por cento, respectivamente a 0 mV (P > 0,05). O tramadol, (+)- e (-)-tramadol mudaram a inativação de estado estacionário de I Ca-L para potenciais de membrana mais negativos. Além disso, tramadol e (+)-tramadol alteraram significativamente a curva de recuperação dependente de tempo da I Ca-L para a direita e reduziram a recuperação de I Ca-L da inativação. A constante de tempo foi aumentada de 175,6 ± 18,6 a 305,0 ± 32,9 ms (P < 0,01) para o tramadol e de 248,1 ± 28,1 ms para 359,0 ± 23,8 ms (P < 0,05) para o (+)-tramadol. O agonista do receptor µ-opioide (DAMGO) não tem nenhum efeito na I Ca-L. CONCLUSÃO: A inibição da I Ca-L induzida por tramadol e seus enantiômeros não teve relação com a ativação de receptores opioides e poderia explicar, pelo menos em parte, seu efeito inotrópico negativo cardíaco.

BACKGROUND: Tramadol is a centrally acting analgesic, whose mechanism of action involves opioid-receptor activation. Previously, we have shown that tramadol and its enantiomers had a negative inotropic effect on the papillary muscle in which the (+)-enantiomer is more potent than (-)- and (±)-tramadol. OBJECTIVE: In this study, we investigated the effects of tramadol and its enantiomers on L-type calcium current (I Ca-L). RESULTS: Tramadol (200 µM) reduced the peak amplitude of I Ca-L at potentials from 0 to +50 mV. At 0 mV, I Ca-L was reduced by 33.7 ± 7.2 percent. (+)- and (-)-tramadol (200 µM) produced a similar inhibition of I Ca-L, in which the peak amplitude was reduced by 64.4 ± 2.8 percent and 68.9 ± 5.8 percent, respectively at 0 mV (p > 0.05). Tramadol, (+)- and (-)-tramadol shifted the steady-state inactivation of I Ca-L to more negative membrane potentials. Also, tramadol and (+)-tramadol markedly shifted the time-dependent recovery curve of I Ca-L to the right and slowed down the recovery of I Ca-L from inactivation. The time constant was increased from 175.6 ± 18.6 to 305.0 ± 32.9 ms (p < 0.01) for tramadol and from 248.1 ± 28.1 ms to 359.0 ± 23.8 ms (p < 0.05) for (+)-tramadol. The agonist of µ-opioid receptor DAMGO had no effect on the I Ca-L. CONCLUSION: The inhibition of I Ca-L induced by tramadol and its enantiomers was unrelated to the activation of opioid receptors and could explain, at least in part, their negative cardiac inotropic effect.

Noninvasive method for electrocardiogram recording in conscious rats: feasibility for heart rate variability analysis

Heart rate variability (HRV) analysis consists in a well-established tool for the assessment of cardiac autonomic control, both in humans and in animal models. Conventional methods for HRV analysis in rats rely on conscious state electrocardiogram (ECG) recording based on prior invasive surgical procedures for electrodes/transmitters implants. The aim of the present study was to test a noninvasive and inexpensive method for ECG recording in conscious rats, assessing its feasibility for HRV analysis. A custom-made elastic cotton jacket was developed to fit the rat's mean thoracic circumference, with two pieces of platinum electrodes attached on its inner surface, allowing ECG to be recorded noninvasively in conscious, restrained rats (n=6). Time- and frequency-domain HRV analyses were conducted, under basal and autonomic blockade conditions. High-quality ECG signals were obtained, being feasible for HRV analysis. As expected, mean RR interval was significantly decreased in the presence of atropine (p <0.05) and increased in the presence of propranolol (p<0.001). Also, reinforcing the reliability of the method, low- and high-frequency HRV spectral powers were significantly decreased in the presence of propranolol (p <0.05) and atropine (p< 0.001), respectively. In summary, the present work describes a novel, inexpensive and noninvasive method for surface ECG recording in conscious rats.

A análise da variabilidade da freqüência cardíaca (VFC) consiste em uma metodologia bem estabelecida para o estudo do controle autonômico cardíaco, tanto em humanos como em modelos animais. As metodologias convencionais para o estudo da VFC em ratos utilizam-se de procedimentos cirúrgicos para o implante de eletródios ou transmissores, o que possibilita a posterior aquisição do eletrocardiograma (ECG) no estado consciente. O objetivo do presente trabalho foi o de desenvolver e aplicar um método não-invasivo para o registro do ECG em ratos conscientes, verificando sua validade para a análise da VFC. Uma vestimenta de tecido elástico em algodão foi desenvolvida de acordo com as dimensões médias da circunferência torácica dos animais, e dois pequenos eletródios retangulares de platina foram aderidos à superfície interna da vestimenta, permitindo o registro do ECG de forma não-invasiva em ratos conscientes (n=6), sob contenção. Foram conduzidas análises de VFC nos domínios do tempo e da freqüência, tanto para a condição basal, como para as condições de bloqueio autonômico. Foram obtidos sinais de ECG de alta qualidade, viáveis para a análise de VFC. Conforme esperado, o intervalo RR médio foi significativamente reduzido na presença de atropina (p<0.05), e aumentado na presença de propranolol (p<0.001). Reforçando a validade do método, as potências espectrais de baixa e alta freqüência da VFC sofreram reduções significativas, respectivamente, na presença de propranolol (p<0.05) e atropina (p<0.05). Em resumo, o presente trabalho descreve um novo método, de baixo custo e natureza não-invasiva, para a realização do ECG de superfície em ratos conscientes.

The presence of antiautonomic membrane receptor antibodies do not correlate with brain lesions in Chagas' disease / A presença de anticorpos anti-autonômicos não se correlaciona a lesões cerebrais na doença de Chagas

We previously demonstrated correlation between parasympathetic dysfunction and brain white matter lesions in chronic chagasic patients. OBJECTIVE: To correlate serum functional circulating antibodies with beta adrenergic (Ab-β), muscarinic (Ab-M) or muscarinic and beta adrenergic (Ab-Mβ) activity, the autonomic system function and brain lesions in chronic chagasic patients. METHOD: In fifteen consecutive chagasic patients, the autonomic nervous system was evaluated and brain magnetic resonance imaging (MRI) was performed. The sera of all patients were tested to the presence of circulating functional antibodies. RESULTS: Sera from 11 of 15 chronic chagasic patients had some activity (Ab-β: 7; Ab-M: 1; Ab-Mβ: 3); however, there was no significant correlation between the presence of antibodies and the autonomic system function or the presence of hyperintensities in MRI. CONCLUSION: The mechanism involved in the genesis of hyperintense lesions seen in brain MRI of chronic chagasic patients is still unresolved, although apparently related to parasympathetic dysfunction.

A correlação entre disfunção parassimpática e lesões de substância branca cerebral em pacientes chagásicos já foi previamente demonstrada. OBJETIVO: Correlacionar a presença de anticorpos circulantes funcionais com atividade beta-adrenérgica (Ab-β), muscarínica (Ab-M) ou muscarínica e beta adrenérgica (Ab-Mβ), a presença de disautonomia e lesões de substância branca cerebral em pacientes chagásicos crônicos. MÉTODO: Em quinze pacientes chagásicos consecutivos, foram realizados a avaliação do sistema nervoso autônomo e ressonância magnética (RM) do crânio. O soro dos pacientes foi testado para a presença de anticorpos funcionais circulantes. RESULTADOS: O soro de 11 dos 15 pacientes chagásicos apresentou alguma atividade (Ab-β: 7; Ab-M: 1; Ab-Mβ: 3); porém não houve correlação significativa entre a presença de anticorpos circulantes e disautonomia ou de hiperintensidades à RM. CONCLUSÃO: O mecanismo envolvido na gênese das lesões hiperintensas à RM do crânio dos pacientes chagásicos crônicos não está esclarecida ainda, apesar de aparentemente relacionada à disfunção parassimpática.

Envolvimento de auto-anticorpos na fisiopatologia da Doença de Chagas / Role of autoantibodies in the physiopathology of chagas' disease

A doença de Chagas é um sério problema de saúde na América Latina. Entre 25 por cento e 30 por cento dos pacientes infectados evoluem para a forma crônica (CCC), observando-se danos miocárdicos progressivos e, freqüentemente, morte súbita. Anticorpos com atividade para receptores de membrana acoplados a proteína G, adrenérgicos ou colinérgicos podem estar presentes no soro desses pacientes. No presente artigo serão discutidas a etiologia e a contribuição dos anticorpos na fisiopatologia da doença de Chagas.

Chagas' disease is a serious health problem in Latin America. Between 25 to 30% of the infected patients develop the chronic form of the disease, with progressive myocardial damage and often, sudden death. Adrenergic or cholinergic antibodies with G-protein coupled membrane receptor activity may be present in the sera of these patients. The present study discusses the etiology and the contribution of antibodies to the physiopathology of Chagas' disease.

Estudio comparativo de los efectos de la dronedarona y la amiodarona sobre el automatismo del nódulo sinusal del conejo / Comparative study of the effects of dronedarone and amiodarone on automaticity of the sinus node of the rabbit

La amiodarona es un agente antiarrítmico de gran eficacia en el tratamiento de las arritmias supraventriculares y ventriculares. La dronedarona es un nuevo derivado de la amiodarona libre de yodo con un perfil farmacológico similar. En este estudio se comparan los efectos electrofisiológicos in vitro de la amiodarona y la dronedarona sobre preparados de nódulo sinusal del corazón de conejo. La amiodarona (30 µM) y la dronedarona (10µM) prolongaron la longitud del ciclo espontánea y disminuyeron la amplitud del potencial de acción y la pendiente de la fase 4. En este modelo, la presencia de dronedarona no modificó la intensidad de la respuesta automática ante la exposición a isoproterenol. La dronedarona, como la amiodarona, deprime el automatismo sinusal, debido probablemente a un mecanismo de bloqueo cálcico