Orientadores: José Wilson Magalhães Bassani, Rosana Almada Bassani

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação

Resumo: A aplicação de campos elétricos de alta intensidade (CEAI) no coração é realizada frequentemente durante tentativas de reversão da fibrilação, e para gerar sincronismo cardíaco com o uso de marca-passos. Entretanto, este procedimento rotineiro pode causar danos ao miocárdio. O objetivo deste...

Resumo: A aplicação de campos elétricos de alta intensidade (CEAI) no coração é realizada frequentemente durante tentativas de reversão da fibrilação, e para gerar sincronismo cardíaco com o uso de marca-passos. Entretanto, este procedimento rotineiro pode causar danos ao miocárdio. O objetivo deste trabalho foi investigar se a estimulação ?-adrenérgica afeta a vulnerabilidade de miócitos ventriculares ao CEAI, uma vez que, durante a fibrilação ventricular, há aumento reflexo do tônus simpático, em virtude da consequente hipotensão arterial, e a administração de catecolaminas é um procedimento comum neste tipo de emergência. Miócitos foram isolados do ventrículo esquerdo de ratos Wistar adultos por digestão enzimática. As células foram perfundidas com solução de Tyrode a 23 °C e estimuladas a 0,5 Hz. Aplicou-se CEAI em intensidades crescentes até que fosse induzida uma lesão letal na célula. A probabilidade de morte celular foi determinada em função da amplitude do CEIA e da máxima variação estimada do potencial de membrana (?Vmax) por análise de sobrevivência (curva de letalidade). Destas curvas, obteve-se o parâmetro EL50 (valor de CEAI ou ?Vmax com probabilidade de letalidade de 0,5). A estimulação ?-adrenérgica, pela perfusão com 10 nM de isoproterenol (ISO), foi realizada na ausência e presença de 150 nM de metoprolol (MET, bloqueador de adrenoceptores ?1), 10 ?M de H-89 (inibidor de PKA) e 500 nM de BIS I (inibidor de PKC), bem como após protocolo para minimizar o aumento de mobilização celular de Ca2+. As curvas foram comparadas por teste de Mantel-Cox. O tratamento com ISO promoveu o deslocamento da curva para a direita (p < 0,01) e EL50 aumentou de 85 para 100 V/cm. MET e H-89 aboliram o efeito protetor do ISO, e, quando perfundidos na ausência de ISO, não tiveram quaisquer efeitos sobre a indução de letalidade por CEAI. A redução da mobilização de Ca2+ e o tratamento com BIS I não alteraram as curvas de letalidade, na presença ou ausência de ISO, mas provocaram significante aumento no tempo de recuperação das células após um choque não letal. As curvas em função de ?Vmax foram similares àquelas em função da intensidade do campo. Os resultados mostram que a estimulação ?-adrenérgica é capaz de proteger os miócitos dos efeitos deletérios do CEAI, permitindo que a célula suporte maiores ?Vmax. A proteção parece ser mediada por adrenoceptores ?1 e PKA, e possivelmente envolve ativação de mecanismos de reparo. Estas vias de proteção podem ser futuramente exploradas para atenuar os danos miocárdicos causados pela desfibrilação/cardioversão

Abstract: The myocardium is exposed to high-intensity electric fields (HIEF) during cardiac electric defibrillation, which may reverse life-threatening arrhythmias, but also cause cell damage. Impairment of cardiac pumping during ventricular fibrillation is usually associated with high sympathetic...

Abstract: The myocardium is exposed to high-intensity electric fields (HIEF) during cardiac electric defibrillation, which may reverse life-threatening arrhythmias, but also cause cell damage. Impairment of cardiac pumping during ventricular fibrillation is usually associated with high sympathetic tone, and catecholamine infusion is a common procedure for the emergencial treatment of this arrhyhmia. The present study was carried out to investigate whether adrenergic stimulation affects the vulnerability of ventricular myocytes to the lethal effect of HIEF. Left ventricular myocytes were isolated from adult Wistar rat hearts by collagenase digestion. Under perfusion with Tyrode's solution at 23 ºC, cyclic contractile activity was evoked by stimulation at 0.5 Hz. A HIEF pulse was then applied, after which cells were allowed to rest and recover from the shock. Afterward, the protocol was repeated increasing HIEF amplitude until cell death ensued. The probability of cell death as a function of the field intensity or the estimated maximum change in membrane potential, ?Vmax (lethality curve) was determined by survival analysis. The protocol was carried out during exposure to 10 nM isoproternol (ISO), in the absence and presence of the ?1-adrenoceptor blocker metoprolol (MET, 150 nM), the PKA inhibitor H-89 (10 ?M), the PKC inhibitor BIS I (500 nM), or after a protocol designed to attenuate the increase in cell Ca2+ mobilization by ISO. Lethality curves were compared with the Mantel-Cox test. Exposure to ISO produced a marked rightward shift of the lethality curves (p< 0.01), and the field intensity associated with the cell death probability of 0.5 (EL50) was increased from 85 to 100 V/cm. Treatment with MET or H-89 alone did not significantly affect the curves, but completely abolished ISO protective effect. Decreasing Ca2+ mobilization and BIS I treatment did not produce significant effects on the lethality curves, either in the absence or presence of ISO, but they increased the time spent to cell recovery after a non-lethal shock. Similar results were obtained for the lethality curve as a function of ?Vmax. Therefore, ?-adrenergic stimulation confers protection to ventricular myocytes from the lethal effects of HIEF, even though cells apparently experience higher variations of ?Vmax, which should lead to extensive electroporation. This effect, which seems to be mediated by ?1-adrenoceptors and dependent on PKA activation, possibly involving recruitment of membrane repair mechanisms. This protective effect may be further explored as a means to attenuate HIEF deleterious effects on cardiac function that frequently result from electric defibrillation/cardioversion