Implementação e parametrização de um sistema de avaliação funcional de cardiomiócitos provenientes de biopsias miocárdicas humanas

Abstract

A Insuficiência Cardíaca (IC) encontra-se associada a uma elevada mortalidade e morbilidade. Esta patologia resulta de alterações agudas ou crónicas da função cardíaca. Várias são as técnicas que permitem uma avaliação das propriedades contrácteis do miocárdio, como a ecocardiografia, a avaliação hemodinâmica, e o estudo de músculo papilar ou de cardiomiócitos isolados. O trabalho realizado teve como principais objetivos a implementação de um sistema de medição de força em cardiomiócitos isolados e a avaliação da força nestas células. Coelhos brancos Neo-zelandeses foram administrados com doxorrubicina (Doxo, 1mg/Kg, n=10) ou com uma dose salina equivolumétrica (Controlo, n=15), durante 8 semanas, sendo periodicamente avaliados ecocardiograficamente. A função cardíaca foi avaliada em músculos papilares isolados e analisado o efeito da adiponectina e da insulina na cardiomiopatia induzida pela doxorrubicina. O equipamento, composto por um transdutor de força e por um controlador de comprimento, foi instalado e permitiu a realização de medições isométricas em cardiomiócitos provenientes dos ápices ventriculares dos coelhos, extraindo-se a força passiva (Tp), a força ativa (Ta) e a sensibilidade dos miofilamentos ao cálcio (pCa50). A relação Tp/Ta diminuiu significativamente nos animais do grupo Doxo, dados consistentes com o fenótipo de cardiomiopatia dilatada confirmado ecocardiograficamente. Não se verificaram diferenças significativas em nenhum dos restantes parâmetros analisados. A performance dos músculos papilares provenientes dos dois grupos foi semelhante. Tanto a adiponectina como a insulina resultaram em efeitos inotrópico negativo e lusitrópico positivo. No entanto, não se verificaram diferenças significativas na avaliação da contractilidade em músculos papilares. Concluiu-se que a indução de IC pela doxorrubicina induz um fenótipo de cardiomiopatia dilatada que se fez acompanhar por uma diminuição da rigidez miocárdica tal como expressa na diminuição significativa da relação Tp/Ta no grupo Doxo. A implementação do sistema de avaliação da função miocárdica ao nível do cardiomiócito foi bem sucedida e abre novos caminhos para a avaliação da contractilidade e propriedades passivas miocárdicas, podendo assumir uma grande importância no diagnóstico e estudo de doenças cardíacas ao nível celular.

Heart failure (HF) is associated with high morbidity and mortality. This syndrome results from acute and chronic changes in cardiac function. Nowadays, some methodologies allow an evaluation of myocardial contractile properties, such as echocardiography, hemodynamics assessment as well as isolated cardiomyocytes and papillary muscles functional studies. The present work aims to implement of a system especially designed for force measurements in isolated cardiomyocytes. New Zealand white rabbits were treated with doxorubicin (Doxo, 1mg/Kg, n=10) or with an equivolumetric dose of saline (Ctrl, n=15), administered intravenously into the marginal ear vein twice weekly for 8 weeks. Echocardiographic evaluation was performed periodically. The cardiac function was evaluated in isolated papillary muscles and the adiponectin and insulin effects on doxorubicin induced cardiomyopathy were analyzed. The apparatus, composed by a force transducer and a length controller, was installed and allowed to acquire isometric force measurements in cardiomyocyte from rabbits left ventricular apex. The passive tension (Tp), the active tension (Ta) and the total tension (Tt) was obtained, as well as the myofilaments calcium sensitivity (pCa50). The ratio Tp/Ta decreased in Doxo group and the rest results didn’t present significant differences. The papillary muscles performance in two groups, Ctrl and Doxo, was similar. Both adiponectin and insulin resulted in negative inotropic and positive lusitropic effects. However, there were no significant differences in the assessment of contractility in papillary muscles. We conclude that the doxorubicin induced HF leads to a dilated cardiomyopathy phenotype, which was accompanied by a decrease of myocardial stiffness as expressed in a significant decrease of ratio Tp/Ta in Doxo group. The implementation of the system for myocardial function evaluation at cardiomyocyte level was successful and provide new tools to evaluate myocardial contractility and passive properties, playing an important role in study and diagnosis of cardiac diseases at cellular level.