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Thèse de Doctorat
DOI
Document
Auteur
Nom complet
Marcelo Gentil Almeida Guedes
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2019
Directeur
Jury
Assad, Renato Samy (Président)
Favaro, Gustavo Antonio Guimarães
Jatene, Marcelo Biscegli
Pedra, Simone Rolim Fernandes Fontes
Titre en portugais
Avaliação do processo inflamatório induzido pela circulação extracorpórea em fetos de ovinos submetidos ao pré-condicionamento isquêmico remoto
Mots-clés en portugais
Cardiologia fetal
Circulação extracorpórea
Cirurgia cardíaca
Feto
Inflamação
Isquemia
Ovinos
Placenta
Precondicionamento isquêmico
Reperfusão
Resumé en portugais
Fundamentos: A Síndrome da Resposta Inflamatória Sistêmica (SRIS) permanece como uma das principais causas de disfunção de órgãos associada à circulação extracorpórea (CEC) na maioria dos pacientes submetidos à cirurgia cardíaca, especialmente em neonatos submetidos à correção de cardiopatias congênitas com auxílio de CEC. A circulação extracorpórea (CEC) neonatal é uma ferramenta essencial para a correção cirúrgica de grande parte das cardiopatias congênitas. Apesar dos avanços importantes na técnica, a CEC geralmente promove uma lesão multi-órgãos, cujo mecanismo inclui a lesão de isquemia-reperfusão (IR) e a resposta inflamatória sistêmica. Na arena clínica, a complicação mais importante pós-CEC neonatal consiste na lesão pulmonar e a disfunção respiratória, com consequente congestão vascular pulmonar e aumento do liquido intersticial. No cenário fetal, a disfunção placentária representa a principal causa de morbi-mortalidade durante e após a CEC fetal. O pré-condicionamento isquêmico remoto (PCIR) tem sido aplicado como alternativa terapêutica capaz de mitigar os danos teciduais consequentes ao processo inflamatório desencadeado pela lesão de IR e proteger tecidos à distância da isquemia subsequente. No entanto, o impacto desta estratégia não foi ainda demonstrado na CEC fetal, para determinar se esta forma de intervenção terapêutica não-invasiva poderia oferecer uma proteção multi-órgãos fetais, como os pulmões e a placenta. Objetivo: Testar a hipótese de que o PCIR em fetos de ovinos submetidos a CEC reduz a inflamação sistêmica fetal e a disfunção placentária. Método: Foram estudados 18 fetos de ovinos com pesos comparáveis (p > 0,87), divididos em 3 grupos: Controle Negativo (2,68kg ± 0,2kg), CEC simples, isto é, fetos submetidos à CEC sem PCIR (2,98kg ± 0,4kg) e Grupo PCIR, que contempla fetos submetidos ao PCIR antes de serem submetidos à CEC (2,96kg ± 0,4kg). O PCIR foi realizado antes da manipulação cirúrgica fetal, com quatro ciclos de isquemia intermitente de um dos membros traseiros (cinco minutos de garroteamento do membro, alternados com dois minutos de reperfusão). Ambos os grupos de estudo foram submetidos à CEC normotérmica durante 30 minutos. O perfusato foi composto de Ringer simples (61,33 ml ± 6,57 ml) aquecido (38º C). Os fetos foram monitorizados durante 120 minutos após a CEC. Foram analisados os marcadores inflamatórios sistêmicos fetais, trocas gasosas através da placenta e alterações morfológicas da placenta e dos pulmões fetais. Resultados: Foi observada uma queda progressiva da pressão arterial sistêmica dos animais do grupo CEC simples ao longo do protocolo em relação ao grupo Controle Negativo (p=0,006). O grupo PCIR não diferiu dos demais grupos (p < 0,53). O maior fluxo sanguíneo da CEC fetal foi atingido no grupo PCIR (191,4 ± 36 ml.min-1.Kg-1), quando comparado ao grupo CEC simples (137,0 ± 16,3 ml.min-1.Kg-1; p=0,0002). Quanto à função placentária, a partir do estabelecimento da CEC, ambos os grupos de estudo (Controle Positivo e PCIR) evoluíram com uma queda significativa da saturação de oxigênio arterial em relação ao grupo Controle Negativo (p < 0,04), sendo pior no grupo CEC simples em relação ao grupo PCIR (p=0,02). Em relação à avaliação metabólica, os animais submetidos a CEC, com ou sem PCIR, desenvolveram acidose mista progressiva (p < 0,0001), níveis inferiores de bicarbonato de Sódio (p < 0,0001) e hiperlactatemia (p < 0,0003), quando comparados ao grupo Controle Negativo. A avaliação histológica dos pulmões não evidenciou diferenças significativas em relação ao edema interlobular (p=0,589), porém foi observado maior espessamento de parede das arteríolas bronquiolares no grupo da CEC simples, quando comparadas aos demais grupos (p=0,009). A avaliação imuno-histoquímica do receptor Toll-Like-4 (TLR-4) e das moléculas de adesão intercelular-1 (ICAM-1) e vascular-1 (VCAM-1) nos pulmões fetais não evidenciou diferenças significativas entre os grupos. Em relação à placenta, houve um adensamento da fração de área dos núcleos das células similar entre os três grupos (p=0,91). Entretanto, foi observado um menor percentual de área de vasculatura intersticial no grupo CEC simples, sinal indireto de maior edema placentário neste grupo (p < 0,04). A análise imunohistoquímica dos marcadores inflamatórios ICAM-1, VCAM-1 e TLR-4 no interstício placentário também não evidenciou diferenças significativas entre os grupos no momento final do protocolo, embora tenha sido observada maior expressão da molécula ICAM-1 na vasculatura placentária de ambos os grupos de estudo. Os níveis séricos dos marcadores pró-inflamatórios tromboxana A2 e Interleucina-1 do grupo PCIR foram significativamente menores que aqueles do grupo CEC simples, uma hora após a CEC (p < 0.01). Os valores séricos da Prostaglandina E2 e Interleucina-6 do grupo PCIR foram significativamente maiores que os valores do grupo CEC simples, também uma hora após a CEC (p=0,02). Os marcadores pró-inflamatórios Interleucina-10 e Fator de Necrose Tumoral Alfa não apresentaram variações significativas entre os grupos ou durante os diversos tempos do protocolo (p > 0,08). Conclusão: O PCIR preservou melhor a hemodinâmica fetal, permitindo maior fluxo sanguíneo durante a CEC fetal. A expressão dos marcadores inflamatórios nos tecidos pulmonar e placentário, após a CEC fetal, não foi modificada pelo PCIR, embora o grupo PCIR tenha apresentado menores valores séricos de marcadores próinflamatórios tromboxana A2 (TXA2) e interleucina-1 (IL-1Beta). Paradoxalmente, o PCIR não impediu a elevação dos marcadores pró-inflamatórios Interleucina-6 e Prostaglandina E2. Esta forma de terapia não invasiva, PCIR, não impediu a disfunção placentária nem a hipoperfusão tecidual em fetos de ovinos submetidos à circulação extracorpórea, embora o edema placentário e a saturação de oxigênio tenham sido melhor preservados nos fetos submetidos ao PCIR
Titre en anglais
Assessment of inflammatory process induced by extracorporeal circulation in fetal lambs submitted to remote ischemic preconditioning
Mots-clés en anglais
Cardiac surgery
Extracorporeal circulation
Fetal cardilogy
Fetus
Inflammation
Ischemia
Ischemic preconditioning
Ovine
Placenta
Reperfusion
Resumé en anglais
Background: Systemic inflammatory response Syndrome (SIRS) remains one of the major causes of cardiopulmonary bypass (CPB) associated organ injury in the majority of patients undergoing cardiovascular surgery, especially in neonates submitted to surgical correction of congenital heart lesions with CPB support. Despite significant advances in the technique, CPB is still complicated by multisystem injury, the mechanisms of which include ischemia-reperfusion (IR) injury and a detrimental systemic inflammatory response. In the clinical arena, pulmonary injury and dysfunction remain important complication after CPB, with consequent pulmonary vascular congestion and increase in interstitial fluid. In the fetal scenario, placental dysfunction remains the major cause of mortality during and after fetal CPB. Remote ischemic preconditioning (RIPC) has been applied as an alternative therapy to attenuate tissue injury related to the effects of inflammatory mediators triggered by IR injury. The preconditioning stimulus has systemic effects to protect distant tissues from subsequent ischemia. At the present, the impact of this strategy has not been yet demonstrated on fetal CPB, to determine whether this non-invasive therapeutic intervention can offer fetal multi-organ protection, such as the lungs and placenta. Objective: To test the hypothesis that RIPC applied to fetal lambs under CPB reduces fetal systemic inflammation and placental dysfunction. Method: 18 fetal lambs with comparable weights (p > 0.87) were divided into 3 groups: Negative Control (2.68kg ± 0.2kg), Sham (CPB without RIPC; 2.98kg ± 0.4kg) and RIPC Group (CPB plus RIPC; 2.96kg ± 0.4kg). RIPC stimulus was applied prior to fetal surgical manipulation, with tourniquet occlusion of blood flow to one hind limb with four cycles of 5-minute occlusion followed by 2-minute reperfusion. Animals from both study groups underwent 30 minutes of normothermic CPB. Blood-free priming solution consisted of only warm Ringer Solution (61.33 ml ± 6.57 ml; 38° C). Fetuses were monitored for 120 minutes after CPB. Fetal systemic inflammatory markers, fetal gas exchange, and morphological changes of the placenta and fetal lungs were assessed. Results: There was a progressive decrease of the systemic blood pressure in the Sham group throughout the protocol, as compared to Negative Control group (p= 0.006). The RIPC group did not differ from the other groups (p < 0.53). Animals from the RIPC group reached highest blood flow during CPB (191.4 ± 36.0 ml.min-1.Kg-1), when compared to Sham group (137.0 ± 16.3 ml.min-1.Kg-1; p = 0.0002). Regarding placental function, both groups (Sham and RIPC) developed a significant decrease in arterial oxygen saturation since the very beginning of CPB, as compared to the Negative Control group (P < 0.04). That change was even worse in the Sham group, when compared to PCIR group (p=0.02). Concerning metabolic assessment, the animals from both study groups developed progressive mixed acidosis (p < 0.0001), lower levels of sodium bicarbonate (p < 0.0001) and hyperlactatemia (p < 0.0003), when compared to Negative Control group. Histological assessment of fetal lungs did not show significant differences of interlobular inflammatory edema among the three groups (p > 0,05), although the animals from Sham group presented increased thickness of the bronchiolar arterioles, when compared to the other groups (p=0.009). Fetal lung immunohistochemical assessment of Toll-Like Receptor-4 (TLR-4), as well as the intercellular adhesion molecule ICAM-1 and the vascular adhesion molecule VCAM-1 did not show significant differences among the three groups. Regarding the area fraction of the placental cellular nuclei, there was no significant differences among the three groups (p=0.91). However, Sham group presented with a smaller area fraction of interstitial vasculature, an indirect signal of increased placental edema (p < 0.04). The analysis of placental interstitial inflammatory markers ICAM-1, VCAM-1 and TLR-4 did not show significant differences among the three groups at the end of the protocol, although an increased expression of ICAM-1 was observed in the placental perivascular area of both study groups. The pro-inflammatory thromboxane A2 and interleukin-1 levels were significantly lower in the RIPC group than in Sham group, at 60-minute post-CPB (p < 0.01). Prostaglandin E2 and interleukin-6 levels were significantly higher in the RIPC group than in the Sham group at 60-minute post-CPB (p=0.02). Tumor necrosis factor-alpha and interleukin-10 did not show significant differences among the three groups nor throughout the protocol (p > 0.08). Conclusion: RIPC better preserved fetal hemodynamics, allowing for increased blood flow during fetal CPB. The expression of inflammatory markers on placenta and fetal lungs were not modified by RIPC after CPB, although the RIPC group presented with lower values of pro-inflammatory markers thromboxane A2 and Interleukin-1. Paradoxically, the RIPC did not prevent the increase of the pro-inflammatory markers interleukin-6 and Prostaglandin E2. The RIPC non-invasive therapy did not prevent placental dysfunction or tissue hypoperfusion in fetal lambs under CPB, although placental edema and oxygen saturation were better preserved in fetuses submitted to RIPC
 
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Date de Publication
2019-06-04
 
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