Ελάττωση του τραύματος ισχαιμίας-επαναιμάτωσης του μυοκαρδίου σε απομονωθείσα καρδιά επίμυων, με τη βοήθεια φαρμακευτικών παραγόντων

Abstract

Aim if the study: The successful treatment of ischemia/reperfusion injury remains a great challenge for cardiovascular specialties. Several pharmacological and non-pharmacological treatments have been proposed and applied, an optimal treatment has however not been achieved yet. The present study aims to investigate the effect of the administration of two agents which are still not widely used and indicated for acute cardiovascular pathologies, levosimendan and exenatide in various concentrations, as well as of the coadministration of those agents in an isolated rat heart model of ischemia/reperfusion injury.Methods: The non-working ‘Langendorff’ isolated heart perfusion model was used in the study. This offers the advantage of investigating the heart response to the treatment avoiding possible bias through neurogenic, hormonal or other systemic factors. Rat hearts were fast removed from the anesthetized rats, the ascending aorta was cannulated and the heart was hanged on the isolated heart apparatus. After 30 min of perfusion, the hearts underwent a 30 min period of regional ischemia, through temporary ligation of the LAD, followed by a 120 min period of reperfusion. All animals were randomly divided into 12 experimental groups of nine animals in each group: (1) Control group, (2) Sham group, (3) Digox group (Negative control, Digoxin 1.67 μg/min), (4) group Levo 1 (Levosimendan 0.01 μg/min), (5) group Levo 2 (Levosimendan 0.03 μg/mL), (6) group Levo 3 (Levosimendan 0.1 μg/min), (7) group Levo 4 (Levosimendan 0.3 μg/min), (8) group Levo 5 (Levosimendan 1 μg/min), (9) group Exen 1 (Exenatide 0.001 μg/min), (10) group Exen 2 (Exenatide 0.01 μg/min), (11) group Exen 3 (Exenatide 0.1 μg/min) and (12) Combi group (Levosimendan 0.1 µg/min + Exenatide 0.001 μg/min). The hemodynamic parameters were recorded throughout the experiment. Arrhythmias and coronary flow were also evaluated. Biomarkers of myocardial injury were measured during ischemia and reperfusion. After every experiment the heart was suitably prepared and stained and infarct size was measured using digital planimetry softeware. Finally, oxidative stress was evaluated measuring the levels of reactive oxygen species in the myocardial tissue.Results: A dose-dependent improvement of the hemodynamic response was observed after the administration of both levosimendan and exenatide. The coadministration of both agents presented an even greater effect, improving the hemodynamic parameters further than the two agents separately. Levosimendan offered an increase of the coronary flow and both agents offered a reduction of arrhythmias. A dose-dependent reduction of the size of myocardial infarction and myocardial injury was observed after the administration of levosimendan and exenatide. The coadministration of both agents offered a further improving the above parameters. Levosimendan also offered a significant reduction of oxidative stress.Conclusions: The administration of levosimendan and exenatide offers a significant benefit by improving the hemodynamic response, increasing the coronary flow and reducing the occurrence of arrhythmias, the size of myocardial injury and myocardial oxidative stress in isolated rat hearts. The coadministration of those agents offers an even greater improvement of the effect than both agents achieved when applied separately as monotherapy.

Σκοπός της μελέτης: Η επιτυχής αντιμετώπιση του τραύματος ισχαιμίας/επαναιμάτωσης παραμένει μια μεγάλη πρόκληση για τις καρδιαγγειακές ειδικότητες. Έχουν προταθεί και εφαρμοστεί αρκετές φαρμακολογικές και μη θεραπείες, ωστόσο το βέλτιστο θεραπευτικό αποτέλεσμα δεν έχει επιτευχθεί ακόμη. Η παρούσα μελέτη στοχεύει στη διερεύνηση της επίδρασης της χορήγησης δύο παραγόντων που δεν χρησιμοποιούνται ακόμη ευρέως και δεν έχουν ακόμη λάβει ευρεία ένδειξη για οξείες καρδιαγγειακές παθολογίες, της λεβοσιμενδάνης και της εξενατίδης σε διάφορες συγκεντρώσεις, καθώς και της συγχορήγησης αυτών των παραγόντων σε ένα μοντέλο τραύματος ισχαιμίας/επαναιμάτωσης σε απομονωμένη καρδιά επίμυος. Μέθοδοι: Στη μελέτη χρησιμοποιήθηκε το μη λειτουργικό μοντέλο απομονωμένης άρδευσης καρδιάς κατά «Langendorff». Αυτό προσφέρει το πλεονέκτημα της διερεύνησης της καρδιακής ανταπόκρισης στη θεραπεία αποφεύγοντας πιθανή αλλοίωση των αποτελεσμάτων μέσω νευρογενών, ορμονικών ή άλλων συστηματικών παραγόντων. Οι καρδιές αφαιρέθηκαν γρήγορα από τους αναισθητοποιημένους επίμυες, η ανιούσα αορτή διασωληνώθηκε και οι καρδιές αναρτήθηκαν στην διάταξη άρδευσης απομονωμένης καρδιάς. Μετά από 30 λεπτά άρδευσης, οι καρδιές υποβλήθηκαν σε περίοδο 30 λεπτών περιοχικής ισχαιμίας, μέσω προσωρινής απολίνωσης του LAD, ακολουθούμενη από περίοδο επαναιμάτωσης 120 λεπτών. Όλα τα ζώα χωρίστηκαν τυχαία σε 12 πειραματικές ομάδες των εννέα ζώων σε κάθε ομάδα: (1) ομάδα ελέγχου (Control), (2) ομάδα Sham, (3) ομάδα Digox (αρνητικού ελέγχου, διγοξίνη 1,67 μg/min), (4) ομάδα Levo 1 (λεβοσιμενδάνη 0,01 μg/min), (5) ομάδα Levo 2 (λεβοσιμενδάνη 0,03 μg/mL), (6) ομάδα Levo 3 (λεβοσιμενδάνη 0,1 μg/min), (7) ομάδα Levo 4 (λεβοσιμενδάνη 0,3 μg/min), (8) ομάδα Levo 5 (λεβοσιμενδάνη 1 μg/min), (9) ομάδα Exen 1 (εξενατίδη 0,001 μg/min), (10) ομάδα Exen 2 (εξενατίδη 0,01 μg/min), (11) ομάδα Exen 3 (εξενατίδη 0,1 μg/min) και (12) ομάδα Combi (λεβοσιμενδάνη 0,1 μg/mim + εξενατίδη 0,001 μg/min). Οι αιμοδυναμικές παράμετροι καταγράφηκαν σε όλο το πείραμα. Αξιολογήθηκαν επίσης οι αρρυθμίες και η στεφανιαία ροή. Οι βιοδείκτες της μυοκαρδιακής βλάβης μετρήθηκαν κατά τη διάρκεια της ισχαιμίας και της επαναιμάτωσης. Μετά από κάθε πείραμα η καρδιά προετοιμάστηκε κατάλληλα και βάφτηκε με κατάλληλες χρώσεις και το μέγεθος του εμφράγματος μετρήθηκε χρησιμοποιώντας λογισμικό ψηφιακής πλανιμέτρησης. Τέλος, το οξειδωτικό στρες αξιολογήθηκε μετρώντας τα επίπεδα ελεύθερων ριζών οξυγόνου στον μυοκαρδιακό ιστό.Αποτελέσματα: Παρατηρήθηκε δοσοεξαρτώμενη βελτίωση της αιμοδυναμικής απόκρισης μετά τη χορήγηση τόσο της λεβοσιμενδάνης όσο και της εξενατίδης. Η συγχορήγηση και των δύο παραγόντων παρουσίασε ακόμη μεγαλύτερη επίδραση, βελτιώνοντας τις αιμοδυναμικές παραμέτρους περισσότερο από τους δύο παράγοντες ξεχωριστά. Η λεβοσιμενδάνη προσέφερε αύξηση της στεφανιαίας ροής και αμφότεροι οι παράγοντες πρόσφεραν μείωση των αρρυθμιών. Παρατηρήθηκε δοσοεξαρτώμενη μείωση του μεγέθους του εμφράγματος του μυοκαρδίου και της βλάβης του μυοκαρδίου μετά τη χορήγηση της λεβοσιμενδάνης και της εξενατίδης. Η συγχορήγηση και των δύο παραγόντων προσέφερε περαιτέρω βελτίωση των παραπάνω παραμέτρων. Η λεβοσιμεντάνη προσέφερε επίσης σημαντική μείωση του οξειδωτικού στρες.Συμπεράσματα: Η χορήγηση λεβοσιμεντάνης και εξενατίδης προσφέρει σημαντικό όφελος βελτιώνοντας την αιμοδυναμική απόκριση, αυξάνοντας τη στεφανιαία ροή και μειώνοντας την εμφάνιση αρρυθμιών, το μέγεθος της μυοκαρδιακής βλάβης και το οξειδωτικό στρες του μυοκαρδίου σε μεμονωμένες καρδιές επίμυων. Η συγχορήγηση αυτών των παραγόντων προσφέρει ακόμη μεγαλύτερη βελτίωση του αποτελέσματος από αυτό που επιτυγχάνουν οι δύο παράγοντες όταν χορηγούνται ανεξάρτητα ως μονοθεραπεία.