Infarto de miocardio en un modelo murino de hiperactividad simpática cardíaca / Myocardial Infarction in a Murine Model of Cardiac Sympathetic Hyperactivity

RESUMEN Introducción: La disautonomía es uno de los mecanismos fisiopatológicos principales que marcan el pronóstico de la cardiopatía isquémica y la insuficiencia cardíaca. La búsqueda de nuevas oportunidades de tratamiento requiere un conocimiento más profundo de los efectos cardíacos de la activación simpática crónica. Objetivos: Estudiar el tamaño del infarto y la función ventricular izquierda en un modelo de ratones transgénicos con sobreexpresión de la proteína Gs-α cardíaca en el contexto de la isquemia/reperfusión miocárdica y el infarto crónico. Material y métodos: Ratones transgénicos (TG) con sobreexpresión cardíaca de la subunidad alfa de la proteína Gs y sus respectivos controles wild-type (WT) fueron sometidos a isquemia miocárdica regional de 30 minutos con 2 horas de reperfusión (IR) o un infarto sin reperfusión (I) de 28 días de evolución. Se cuantificó el tamaño del infarto (TI) con cloruro de 2,3,5-trifeniltetrazolio y se evaluó la función ventricular izquierda mediante ecocardiografía y estudio hemodinámico. Cada grupo experimental estuvo acompañado por un grupo control (WT / TG Sham-2hrs y WT / TG Sham-28d). Resultados: No hubo diferencias significativas en el TI luego de la IR entre los ratones TG y WT (57,3 ± 3,5% vs 59,2±2,5%, respectivamente, p = NS). La frecuencia cardíaca en los ratones TG fue mayor durante el desarrollo de todo el protocolo. Con la infarto se observó un descenso de la fracción de eyección (WT: Sham-28d: 82 ± 2,4% vs I-28d: 44 ± 4% y TG: Sham-28d 89 ± 2% vs I-28d 42 ± 3%; p <0,05) conjuntamente con una disminución de la fracción de acortamiento (FA), y los cambios del área fraccional (CAF) del ventrículo izquierdo (VI) en comparación con los valores basales y sus respectivos grupos controles. Sin embargo, no se observaron diferencias entre los grupos WT y TG. Conclusión: la sobreexpresión de la proteína Gs-α cardíaca no aumenta el tamaño del infarto ni modifica la función ventricular izquierda en la isquemia/reperfusión aguda y en el infarto crónico en comparación con sus respectivos controles

ABSTRACT Background: Dysautonomia is one of the main pathophysiological mechanisms that define the prognosis of ischemic heart disease and heart failure. The search for new treatment opportunities requires a deeper understanding of the cardiac effects of chronic sympathetic activation. Objective: The aim of this study was to analyze left ventricular infarct size and ventricular function in a transgenic mouse model with overexpression of the cardiac Gs-α protein, in the context of myocardial ischemia/reperfusion and chronic infarction. Methods: Transgenic mice (TG) overexpressing cardiac Gs-α and its wild-type variant (WT) were subjected to 30-minute regional myocardial ischemia followed by 2-hour reperfusion (IR) or non- reperfusion (I) with a 28-day follow-up period. Infarct size (IS) was quantified using 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride and left ventricular function was evaluated by echocardiography and LV catheterization. Each experimental group was accompanied by a control group (WT/TG Sham-2hrs and WT/TG Sham-28d). Results: There were no significant differences in IS after IR between TG and WT mice (57.3 ± 3.5% vs. 59.2 ± 2.5%, respectively, p = NS). The heart rate in TG mice was higher throughout the experiment. With ischemia, a in ejection fraction (WT: Sham-28d: 82 ± 2.4% vs. I-28d: 44 ± 4% and TG: Sham-28d 89 ± 2% vs. I-28d 42 ± 3%; p <0.05) was observed together with a decrease in shortening fraction and left ventricular fractional area changes compared with baseline values and their respective control (Sham) groups. However, no differences were observed between the WT and TG groups. Conclusions: Cardiac Gs-α protein overexpression does not increase infarct size or modify left ventricular function in acute ischemia / reperfusion and chronic infarction compared with their respective controls.

Mimetización del precondicionamiento por activación vagal. Efectos sobre la función ventricular en un modelo experimental crónico / Mimicking Preconditioning by Vagal Stimulation. Effectis on Ventricular Function in a Chronic Experimental Model

RESUMEN Introducción: En trabajos previos demostramos que la electroestimulación vagal preisquémica (EVp) es capaz de reducir el tamaño del infarto agudo de miocardio, sin una mejoría significativa sobre la función ventricular dentro de las dos horas de reperfusión. Se desconocen los efectos de esta modalidad de EV sobre la función ventricular izquierda (FVI) a largo plazo. Objetivos: Estudiar si los efectos protectores de la EVp breve sobre el tamaño del infarto agudo repercuten en una mejoría de la FVI en un modelo crónico de isquemia y reperfusión miocárdica. Material y métodos: En ratones FVB se realizó una isquemia miocárdica regional de 45 minutos con 2 horas o 28 días de seguimiento posreperfusión, con o sin 10 minutos de EV preisquémica. Se midió el tamaño del infarto (TI) con cloruro de 2,3,5-trifeniltetrazolio. Se evaluó la FVI mediante ecocardiografía y cateterismo del VI. Resultados: La EVp redujo el TI medido a las 2 horas de reperfusión de 66,8 ± 3,2% a 43,2 ± 1,6% (p < 0,001), sin una respuesta favorable sobre la FVI. A los 28 días, en el grupo con EVp se observó una mejoría en la FVI, evidenciada por una menor presión de fin de diástole del ventrículo izquierdo (4,44 ± 1 vs. 6,91 ± 1 mmHg del grupo control; p < 0,05), mayor fracción de eyección (69,7 ± 2,8% vs. 59 ± 3,2%; p < 0,05), mayor fracción de acortamiento (33,4 ± 2,23% vs. 25,8 ± 1,8%; p < 0,05) y menor tiempo de relajación isovolúmica (25 ± 0,8 mseg vs. 30,3 ± 1,2 mseg; p < 0,05). Conclusiones: En un modelo de isquemia y reperfusión miocárdica en ratones, la mimetización del precondicionamiento isquémico por EV mejora la evolución crónica del infarto y redunda en una mayor recuperación de la FVI.

ABSTRACT Background: Previous studies have shown that preischemic vagal electrostimulation (pVS) reduces acute myocardial infarct size, without a significant improvement on ventricular function within the two-hour reperfusion period. It is unknown which are the long-term effectis of pVS on left ventricular function (LVF). Objectives: The aim of this study was to analyze whether the protective effectis of brief pVS on acute infarct size improves LVF in a chronic myocardial ischemia-reperfusion model. Methods: FVB mice were subjected to 45-minutes regional myocardial ischemia followed by 2 hours of reperfusion or 28-day post-reperfusion follow-up with or without 10-minutes pVS. Infarct size (IS) was measured with 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride, and LVF was assessed by echocardiography and left ventricular catheterization. Resultis: Preischemic vagal stimulation reduced IS from 66.8±3.2% to 43.2±1.6% (p <0.001) at 2 hours of reperfusion, without a favorable LVF response. At 28 days, the pVS group exhibited LVF improvement, with lower left ventricular end-diastolic pressure (4.44±1 vs. 6.91±1 mmHg in the control group; p<0.05), higher ejection fraction (69.7±2.8% vs. 59.3±3.2; p<0.05), greater shortening fraction (33.4±2.23 vs. 25.8±1.8%; p<0.05) and lower isovolumic relaxation time (25±0.8 ms vs. 30.3 ±1.2 ms; p<0.05) Conclusions: In a mice model of myocardial ischemia and reperfusion, mimicking ischemic preconditioning by VS improves the chronic outicome of infarction, resulting in greater LVF recovery.

Vagal stimulation mimics preconditioning and postconditioning of ischemic myocardium in mice by activating different protection mechanisms.

Vagal stimulation (VS) during myocardial ischemia and reperfusion has beneficial effects. However, it is not known whether short-term VS applied before ischemia or at the onset of reperfusion protects the ischemic myocardium. This study was designed to determine whether short-term VS applied before ischemia or at the onset of reperfusion reduces myocardial infarct size (IS), mimicking classic preconditioning and postconditioning. A second objective was to study the participation of muscarinic and nicotinic receptors in the protection of both preischemic and reperfusion stimulation. FVB mice were subjected to 30 min of regional myocardial ischemia followed by 2 h of reperfusion without VS, with 10-min preischemic VS (pVS), or with VS during the first 10 min of reperfusion (rVS). pVS reduced IS, and this effect was abolished by atropine and wortmannin. rVS also reduced IS in a similar manner, and this effect was abolished by the α7-nicotinic acetylcholine receptor blocker methyllycaconitine. pVS increased Akt and glycogen synthase kinase (GSK)-3ß phosphorylation. No changes in Akt and GSK-3ß phosphorylation were observed in rVS. Stimulation-mediated IS protection was abolished with the JAK2 blocker AG490. rVS did not modify IL-6 and IL-10 levels in the plasma or myocardium. Splenic denervation and splenectomy did not abolish the protective effect of rVS. In conclusion, pVS and rVS reduced IS by different mechanisms: pVS activated the Akt/GSK-3ß muscarinic pathway, whereas rVS activated α7-nicotinic acetylcholine receptors and JAK2, independently of the cholinergic anti-inflammatory pathway. NEW & NOTEWORTHY Our data suggest, for the first time, that vagal stimulation applied briefly either before ischemia or at the beginning of reperfusion mimics classic preconditioning and postconditioning and reduces myocardial infarction, activating different mechanisms. We also infer an important role of α7-nicotinic receptors for myocardial protection independent of the cholinergic anti-inflammatory pathway.

Antagonistic and Synergistic Activation of Cardiovascular Vagal and Sympathetic Motor Outflows in Trigeminal Reflexes.

The trigeminal nerve and heart are strongly related through somato-autonomic nervous reflexes that induce rapid changes in cardiovascular function. Several trigeminal reflexes have been described, but the diving and trigeminocardiac reflexes are the most studied. The heart is a target organ dually innervated by the sympathetic and parasympathetic systems. Thus, how cardiac function is regulated during the trigeminal reflexes is the result of the combination of an increased parasympathetic response and increased, decreased, or unaltered sympathetic activity. Various hemodynamic changes occur as a consequence of these alterations in autonomic tone. Often in the oxygen-conserving physiological reflexes such as the diving reflex, sympathetic/parasympathetic co-activation reduces the heart rate and either maintains or increases blood pressure. Conversely, in the trigeminocardiac reflex, bradycardia and hypotension due to parasympathetic activation and sympathetic inactivation tend to be observed. These sudden cardiac innervation disturbances may promote the generation of arrhythmias or myocardial ischemia during surgeries in the trigeminal territory. However, the function and mechanisms involved in the trigeminal reflexes remain to be fully elucidated. The current review provides a brief update and analysis of the features of these reflexes, with special focus on how the autonomic nervous system interacts with cardiovascular function.

Protección miocárdica por estimulación vagal en la lesión por isquemia y reperfusión en ratones

Introducción: Previamente se demostraron beneficios de la estimulación vagal (EV) prolongada en el infarto de miocardio. No obstante, se desconocen los efectos y los mecanismos de protección cuando se aplica en forma selectiva y brevemente antes de la isquemia o al inicio de la reperfusión. Objetivo: Estudiar si la EV en la reperfusión reduce el tamaño del infarto de manera similar a la EV preisquémica y si en ambas la protección está mediada por receptores muscarínicos o nicotínicos. Material y métodos: En ratones FVB se realizó una isquemia miocárdica regional de 30 minutos y 2 horas de reperfusión sin EV (I/R), con EV preisquémica por 10 minutos (EVp), con EV preisquémica y bloqueo muscarínico con atropina y con EV preisquémica y bloqueo nicotínico a-7 con metilicaconitina. También se estudiaron los efectos de la EV al inicio de la reperfusión (EVr), con atropina y con metilicaconitina. Se cateterizó el ventrículo izquierdo para medir la función ventricular. Se midió el área de riesgo con azul de Evans y el área de infarto con cloruro de 2,3,5-trifeniltetrazolio. Resultados: La EVr redujo el tamaño del infarto de forma similar a la EVp, aunque los mecanismos de protección fueron diferentes. La EVp protegió a través de la activación colinérgica de los receptores muscarínicos. La EVr, en cambio, protegió por una vía colinérgica nicotínica a-7. Conclusión: El presente estudio demuestra por primera vez en un modelo de isquemia y reperfusión miocárdica en ratones que una EV breve de 10 minutos es capaz de reducir de manera similar el tamaño del infarto, tanto cuando se aplica previo a la isquemia como en el inicio de la reperfusión, mimetizando de esta manera al precondicionamiento y al poscondicionamiento isquémicos, respectivamente.

New Insights of the Fenton Reaction Using Glycerol as the Experimental Model. Effect of O2, Inhibition by Mg(2+), and Oxidation State of Fe.

The use of iron ions as catalyst of oxidation with hydrogen peroxide, known as the Fenton reaction, is important for industry and biological systems. It has been widely studied since its discovery in the 19th century, but important aspects of the reaction as which is the oxidant, the role of oxygen, and the oxidation state of Fe still remain unclear. In this work new mechanistic insights of the oxidation of carbohydrates by the Fenton reaction using glycerol as experimental model are described. The reaction was studied by means of oxidation reduction potential (ORP) measures. The stoichiometry was measured, showing the important role of oxygen for lowering H2O2 consumption under aerobic conditions. Evidence is provided to demonstrate that in this system Fe(2+) generates a catalyst by reacting with a substrate to produce a complex, which gives rise to singlet oxygen after reacting with H2O2. This is the first time that the inhibitor effect of Mg(2+) is reported in this reaction, and its participation in the mechanism is described. A rational mechanism for the oxidation of glycerol using the Fenton reaction under these specific conditions is proposed. The role of oxygen, the participation of Fe(2+), and the inhibition by Mg(2+) are fully demonstrated experimentally.