Search

[ES] La regulación de calcio intracelular en cardiomiocitos tiene un rol esencial en la fisiología del corazón, debido a su relación directa con la capacidad contráctil de las fibras cardíacas y con su participación en mecanismos de arritmogénesis. Las mitocondrias presentes en los cardiomiocitos tienen una función crucial tanto en la producción de ATP como en la regulación de calcio en el interior de estas células. Sin embargo, actualmente solo unos pocos modelos computacionales de potencial de acción incluyen las mitocondrias. El presente trabajo de fin de grado se centra en el desarrollo de un modelo de potencial de acción que incluya a estos orgánulos, así como de una herramienta informática que permita la simulación computacional en Matlab®. El modelo implementado se adaptó del modelo de mitocondria de linfocitos B de Kim y otros (2012) a miocitos ventriculares de conejo, utilizando los datos experimentales obtenidos en la investigación de Lu y otros (2013). El modelado de las mitocondrias se introdujo en el modelo de potencial de acción de miocito ventricular de conejo de Shannon y otros (2004). Mediante el modelo computacional implementado se realizaron simulaciones en Matlab® en las que se compararon los resultados obtenidos mediante ambos modelos (el modelo inicial que no incluye las mitocondrias y el nuevo modelo que sí incluye las mitocondrias), así como simulaciones en las que se alteraron determinadas corrientes iónicas presentes en la célula con el objetivo de simular alteraciones debidas a intervenciones farmacológicas y/o mutaciones en la célula. Por último, se realizó un análisis de sensibilidad multifactorial de los resultados obtenidos en las diversas simulaciones para determinados biomarcadores de calcio con el objetivo de estudiar la influencia de las mitocondrias en la regulación intracelular de calcio., [EN] Intracellular calcium regulation in cardiomyocytes has an essential role in the heart physiology, due to its direct relationship with the contractile capacity of the cardiac fibers and its participation in arrithmogenesis mechanism. Cardiomyocyte mitochondria have a crucial function in ATP production and intracellular calcium regulation. However, actually only a few computational models include mitochondria. This thesis is focused on the development of an action potential model that includes these organelles, as well as a computational tool to simulate in Matlab®. The implemented model was adapted from the mitochondria model by Kim y otros (2012) to ventricular rabbit cardiomyocytes, using experimental data by Lu y otros (2013). The mitochondrial formulation was introduced in the action potential model of ventricular rabbit cardiomyocytes by Shannon et al. (2004). We conducted simulations in Matlab® using the implemented computational model. The results obtained using both models (the initial model without mitochondria and the new model with mitochondria) where compared, as well as the results of simulations where some ionic currents where altered to simulate pharmacological interventions and/or effect of mutations. Finally, we did a multifactorial analysis of the results obtained in the simulations for calcium biomarkers in order to study the influence of mitochondria in the intracellular calcium regulation.

La insuficiencia cardíaca es uno de los problemas de salud de mayor relevancia por su incidencia creciente y sus repercusiones sociales, económicas y sobre todo humanas. El trasplante cardíaco es un abordaje excelente y un tratamiento consolidado para estos pacientes. Sin embargo, la desproporción entre el número de pacientes con una insuficiencia cardíaca terminal y los donantes potenciales restringe el trasplante a aquellos pacientes sin otras posibilidades de tratamiento y ha generado alternativas terapéuticas para mejorar el pronóstico y los síntomas de estos pacientes con alto riesgo. El interés creciente del estudio de la reversibilidad de varias formas de insuficiencia cardíaca terminal y la aplicación de la biología al tratamiento de estos pacientes ha inducido el desarrollo de estrategias terapéuticas, diseñadas para integrar la biología y las nuevas tecnologías médicas, para así intervenir sobre los modelos biomecánicos, moleculares y neurohormonales de la insuficiencia cardíaca. Estos tratamientos incluyen la cardiomioplastia celular, la ingeniería tisular, la cirugía de restauración del ventrículo izquierdo, la inmunoadsorción y la constricción mecánica pasiva ventricular como puente a la recuperación. La integración de estos abordajes puede ofrecer alternativas válidas al trasplante cardíaco.Chronic heart failure is one of the major health care issues in terms of increasing number of patients, rate of hospitalizations and costs. Heart transplantation is an excellent approach and a consolidated treatment for these patients. furthermore, the disproportion between the incidence of heart failure and the number of heart donors makes necessary to restrict cardiac transplant to patients with no other treatment possibilities and has generated alternative treatments to improve prognosis and symptomatology in this high risk patients. The interest in the reversibility of certain forms of end-stage heart failure and the application of biology to the treatments of these patients has generated therapeutic strategies designed to integrate biology and medical technologies in order to act to the biomechanical, the molecular and the neurohormonal model of heart failure. These treatments include cellular cardiomyopathy, tissue engineering, surgical left ventricular restoration and passive mechanical ventricular assistance as a bridge to recovery. The integrated development of these approaches could offer hopeful treatment as alternative to heart transplantation.

OBJETIVO: Comparar as diferenças quantitativas na composição e estrutura do miocárdio de ratos jovens e idosos utilizando a estereologia. MÉTODOS: Foram estudados 30 ratos machos da raça Wistar (15 animais jovens de 3 meses de idade e 15 animais idosos de 15 meses). Os corações foram retirados, pesados, perfundidos com solução de Bouin e posteriormente fixados em formol tamponado a 10% por 24h, processados por técnica histológica, incluídos em parafina, seccionados e corados pelo HE e picro-sirius. Foram analisados 15 campos aleatórios por grupo e foram determinados os seguintes parâmetros estereológicos: densidade de volume do miócito (Vv[miócito]) e densidade de volume do interstício cardíaco (Vv[interstício]) e densidade numérica dos miócitos (Nv[miócito]) (1/mm³), estimados pelo método disector. O número total de miócitos (N[miócitos]) e a média do volume do miócito (Vol[miócito]) dos corações dos dois grupos também foram determinados. As diferenças estatísticas entre os animais jovens e idosos foram testadas pelo teste não paramétrico de Mann-Whitney. RESULTADOS: Comparando os animais dos grupos jovem e idoso temos, respectivamente, os seguintes dados: o peso cardíaco aumentou de 1,1 para 1,7g, o Vv(miócito) diminuiu de 76,7 para 72,2%, Vv(interstício) aumentou de 23,3 para 27,8%, enquanto o Nv(miócito) diminuiu de 14,76x10(4) para 6,19x10(4)/mm³. O Vol(miócito) aumentou de 5,42x10³ para 13,26x10³mm³ e o N(miócito) diminuiu de 15,64x10(4) para 10,72x10(4) miócitos. Estas diferenças foram estatisticamente significativas (p

Las enfermedades cardiovasculares constituyen la primera causa de mortalidad en los países desarrollados. Dado que estas patologías tienen su origen en un componente vasoconstrictor común, existe un gran interés científico por conocer los mecanismos fisiológicos y bioquímicos implicados en la regulación de la contracción y la relajación del músculo liso vascular.

Using allometry to evaluate numerical data from normal and experimental hypertensive rats' myocardium, thirteen normotensive Wistar male young rats were examined. Hearts were processed using histological routine methods. For myocardial quantification we utilized an M-42 Test-System. Fifteen fields were randomly considered. Parameters utilized: volumetric density (Vv %); volume (V µm³) and cardiac weight. The chi2 proposed by Anderson and the F proposed by Jolicoeur were utilized to test the isometric hypothesis in multivariate allometry. Results in the first analysis show eigenvalues at first principal component with proportions of 70.11%. Results concerning coefficients show V nuclei with a coefficient greater than the isometric point. In the second analysis, eigenvalues of first principal component show a proportion of 75.68%, using three variables. Results of the second analysis show Vv matrix with a coefficient greater than the isometric point. In the third analysis, eigenvalues of first principal component show a proportion of 70.18%, using three variables. Results of the third analysis show V nuclei with a coefficient greater than the isometric point. This suggests that the nuclei of the myocytes have the major variance between the variables utilized. Using chi2 and F tests we rejected isometric hypothesis. Then we can clearly identify the growth center advocated by Huxley as the myocyte nuclei. In conclusion, the data show that under this experimental hypertension, myocytes undergo intense nuclear changes probably involving great metabolic activities. In other words, these data also suggested that, to researchers interested in L-Name models on the 21st day of submission, it is important to emphasize cardiomyocyte nuclei and occurrences linked to them. Utilizamos alometria para avaliar dados numéricos experimentais oriundos do miocárdio de ratos machos jovens normais e induzidos à hipertensão. Os corações foram processados com uso de métodos histológicos de rotina. Para as quantificações miocárdicas, utilizamos um Sistema-Teste M-42. Quinze campos microscópicos aleatórios foram considerados. Os parâmetros utilizados foram: densidade volumétrica (Vv %); volume (V µm³) e peso cardíaco. O teste do chi2 proposto por Anderson e o teste F proposto por Jolicoeur foram utilizados de forma a testar a hipótese isométrica na alometria multivariada. Os resultados na primeira análise demonstraram os autovalores do primeiro componente principal com proporções de 70,11%. Os resultados relativos aos coeficientes mostraram o V nuclear com coeficiente maior que o ponto isométrico. Na segunda análise, os resultados mostraram os autovalores do primeiro componente principal com proporções de 75,68%, usando três variáveis. Os resultados relativos aos coeficientes mostraram o Vv da matriz com coeficiente maior que o ponto isométrico. Na terceira análise, foram mostrados os autovalores do primeiro componente principal com proporções de 70,18%, usando três variáveis. Os resultados relativos aos coeficientes mostraram o V nuclear com coeficiente maior que o ponto isométrico. Isso sugere que os núcleos dos miócitos possuem a maior variância entre as três variáveis avaliadas. Usando os testes chi2 e F rejeitamos a hipótese isométrica. Assim, nós pudemos claramente identificar, no presente trabalho, o volume dos núcleos dos miócitos como o centro de crescimento defendido por Huxley. Concluindo, nossos dados mostram que, nessa hipertensão experimental, os miócitos apresentam intensas alterações nucleares, provavelmente envolvendo grandes atividades metabólicas. Em outras palavras, nossos dados sugerem que, para os pesquisadores interessados no modelo L-Name aos 21 dias de submissão, é importante enfatizar os núcleos dos cardiomiócitos e os eventos a eles relacionados.

OBJETIVO: Comparar as diferenças quantitativas na composição e estrutura do miocárdio de ratos jovens e idosos utilizando a estereologia. MÉTODOS: Foram estudados 30 ratos machos da raça Wistar (15 animais jovens de 3 meses de idade e 15 animais idosos de 15 meses). Os corações foram retirados, pesados, perfundidos com solução de Bouin e posteriormente fixados em formol tamponado a 10% por 24h, processados por técnica histológica, incluídos em parafina, seccionados e corados pelo HE e picro-sirius. Foram analisados 15 campos aleatórios por grupo e foram determinados os seguintes parâmetros estereológicos: densidade de volume do miócito (Vv[miócito]) e densidade de volume do interstício cardíaco (Vv[interstício]) e densidade numérica dos miócitos (Nv[miócito]) (1/mm³), estimados pelo método disector. O número total de miócitos (N[miócitos]) e a média do volume do miócito (Vol[miócito]) dos corações dos dois grupos também foram determinados. As diferenças estatísticas entre os animais jovens e idosos foram testadas pelo teste não paramétrico de Mann-Whitney. RESULTADOS: Comparando os animais dos grupos jovem e idoso temos, respectivamente, os seguintes dados: o peso cardíaco aumentou de 1,1 para 1,7g, o Vv(miócito) diminuiu de 76,7 para 72,2%, Vv(interstício) aumentou de 23,3 para 27,8%, enquanto o Nv(miócito) diminuiu de 14,76x10(4) para 6,19x10(4)/mm³. O Vol(miócito) aumentou de 5,42x10³ para 13,26x10³mm³ e o N(miócito) diminuiu de 15,64x10(4) para 10,72x10(4) miócitos. Estas diferenças foram estatisticamente significativas (p

During the embryonic development the heart is greatly dependent on the myocyte proliferation, which continues until the neonate. The myocardium regeneration during this period varies directly with the potential of cell proliferation. It is still debatable the proliferative and hypertrophic capacities of the myocardium from embryonic to perinatal period. Five non-consanguineous rat fetuses at 18.5 and 20.5 days of gestation were utilized and fragments of the left ventricular wall were obtained, fixed and processed for routine electron microscopy. Stereological estimation made in semithin sections were obtained using 10 random microscopical fields in each heart with M-42 Test-System mounted in a Nikon CFW eyepiece (10X) and with immersion objective (100X). Qualitative electron microscopic study was performed. The results show the means of volumetric density values: a) Myocytes (including nuclei) = 69.3%; b) The Myocyte Nuclei alone = 6.5%; c) Connective Tissue (including vessels) = 30.7%. The Myocyte Nuclei has a mean of surface density equal to 0.073 µm²/µm³. The mean of numerical density of nuclei was obtained utilizing Disector's Method and the value found was 2357160 /mm³. The diameter of myocyte nuclei, considering like a sphere was 3.7 µm³. The EM presented myocytes well fixed with well-developed sarcomers disposed in an irregular form in the myocyte cytoplasm. The cardiac interstitium showed fibroblasts with characteristics of a great proteic synthesis. The volume of cardiomyocyte nuclei is smaller than that found in the humam myocardium during this period. There are differences in the numerical density of nuclei comparing rat and human. This article suggest binucleate cardiomyocyte during fetal period in rat as greater than was found in previous works Durante el desarrollo embrionario el corazón es muy dependiente de la proliferación de miocitos, la que continúa hasta el recién nacido. La regeneración del miocardio durante este período varía directamente con el potencial de proliferación celular. Es aún discutible las capacidades proliferativas e hipertróficas del miocardio desde el periodo embrionario al perinatal. Utilizamos 5 fetos de ratas no caonsanguíneos de 18,5 y 20,5 días de gestación , obteniéndose fragmentos de su pared ventricular izquierda, fijados y procesados para la microscopía de electrónica de rutina. Efectuamos la estimación estereológica en delgadas secciones, en cada corazón, que fue obtenida en 10 campos microscópicos escogidos al azar, con el Sistema test M-42 montada en un ocular Nikon CFW (10X) y con un objetivo de immersion (100X). Se realizó un estudio cualitativo a través de microscopía electrónica. Los resultados muestran los promedios de los valores de densidad volumétrica: a) Miocitos (incluyendo núcleos)= 69,3%; b) El núcleo del micocito aislado = 6,5; c) Tejido conjuntivo (incluyendo vasos)= 30,7%. El núcleo de los mioctitos tiene un promedio de densidad de superficie igual a = 0,073 µm²/ µm³. El promedio de densidad numérica de núcleos se obtuvo utlizando el método disector y el valor encontrado fue de 2357160/ mm³. El diámetro de núcleos de los miocitos, considerandolos como una esfera fue 3,7 µm³. La ME presentó miocitos bien fijados con buen desarroo de los sarcómeros, dispuestos en forma irregular en el citoplasma de esta célula. El intersticio cardíaco mostró fibroblastos con características de una gran síntesis proteica. El volumen de núcleos de cardiomiocitos es menor al encontrado en el miocardio humano durante este período. Hay diferencias en la densidad numérica de núcleos si se comparan rata y humano. Este artículo sugiere la presencia de cardiomiocitos binucleados durante el período fetal en la rata en mayor número que los reportados en trabajos previos