Orientador: Pedro Xavier de Oliveira

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

Resumo: A fibrilação ventricular é uma quadro extremamente grave de ameaça imediata à vida e a única terapia efetiva para sua reversão é a desfibrilação, que consiste na aplicação de campos elétricos (E) de alta intensidade sobre o coração. Este procedimento é capaz de restabelecer o sincronismo do...

Resumo: A fibrilação ventricular é uma quadro extremamente grave de ameaça imediata à vida e a única terapia efetiva para sua reversão é a desfibrilação, que consiste na aplicação de campos elétricos (E) de alta intensidade sobre o coração. Este procedimento é capaz de restabelecer o sincronismo do coração, mas ele pode causar lesão em miócitos. A lesão depende da direção de E e é atribuída à eletroporação - formação de poros hidrofílicos na membrana celular - que leva a um aumento expressivo da concentração de íons Ca2+ livres no citosol ([Ca2+]i), resultante de influxo de Ca2+ extracelular pelos poros. Neste trabalho, produzimos um sistema de microfluorimetria capaz de registrar imagens de fluorescência de miócitos cardíacos isolados e estudamos a lesão causada por E de alta intensidade por meio do aumento da fluorescência associada a [Ca2+]i em miócitos orientados longitudinalmente e transversalmente a E. As células foram carregadas com o indicador de fluorescência Fluo-3, estimuladas a 0,5Hz por E de baixa intensidade antes da aplicação de um pulso de E de alta intensidade sub-letal. As imagens de fluorescência foram capturadas por uma câmera EMCCD e processadas por um software específico desenvolvido neste trabalho. O software utilizou dois métodos de análise: média de fluorescência normalizada e razão de uma área que mostrou aumento significativo de fluorescência dividida pela área total da célula. Análise de regiões de interesse (ROIs) voltadas para o ânodo e o cátodo produziu resultados em concordância com a literatura, com maior lesão (inferida por aumento de [Ca2+]i) no lado do ânodo (P<0,05 nos dois os métodos). A comparação entre os grupos longitudinal e transversal apresentou diferença estatística relevante no método da razão de áreas, o que não ocorreu pelo método de média de fluorescência. Imaginamos que a utilização de uma técnica mais direta para medir eletroporação possa solidificar esta correlação entre orientação e lesão. A compreensão dos mecanismos responsáveis pela severidade das lesões é importante para desenvolver terapias mais seguras

Abstract: Ventricular fibrillation is an extremely dangerous immediate life-threatening condition and the only effective therapy to its reversion is defibrillation, which consists in applying high intensity electric fields (E) on the heart. Such procedure is capable of reestablishing heart...

Abstract: Ventricular fibrillation is an extremely dangerous immediate life-threatening condition and the only effective therapy to its reversion is defibrillation, which consists in applying high intensity electric fields (E) on the heart. Such procedure is capable of reestablishing heart synchronism, but it may also cause lesion in myocytes. Lesion is associated to E direction and is assigned to electroporation - generation of hydrophilic pores across the membrane caused by high intensity E - which results in an expressive increase in cytosol free Ca2+ concentration ([Ca2+]i), a consequence from extracellular Ca2+ influx through the pores. In this work, we produced a microfluorimetry system capable of recording isolated cardiomyocytes fluorescence images and studied lesion caused by high intensity E by the means of the rise in [Ca2+]i associated fluorescence in myocytes oriented longitudinally and transversally to E. Cells were loaded with fluorescent dye Fluo-3, paced at 0,5Hz with low intensity E before setting one sub-lethal high intensity E pulse. Fluorescence images were recorded by an EMCCD camera and processed by a specific software developed in this work. The software used two analysis methods: normalized fluorescence average and a ratio of an area showing most significant fluorescence increase divided by cell total area. Regions of interest (ROIs) analysis facing the anode and the cathode has produced results in accordance with literature, presenting higher lesion (inferred by [Ca2+]i increase) at anode side (P<0,05 in both methods). Comparison between longitudinal and transversal groups has presented relevant statistic difference when the ratio of areas method was employed, which has no happened when employing the fluorescence average method. We imagine that using a straight-foward technique for assessing electroporation may solidify this correlation between orientation and lesion. The understanding of the mechanisms responsible for lesion severity is important to develop safer therapies