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Abstract(s)
Chronic heart failure (CHF) is a worldwide public health problem. It consists of a
complex condition characterized by inadequate cardiac function, accompanied by
cardinal symptoms and multiple signs and comorbidities. The pathophysiology of heart
failure (HF) is not completely understood; however, it usually culminates in a
progressive myocardial dysfunction associated with continuous ventricular remodelling.
Nowadays, it is also well established that immune system activation promotes a systemic
inflammatory status in this condition. HF patients, independent from prevalent systolic
or diastolic dysfunction, present increased levels of several pro-inflammatory cytokines,
associated with adverse clinical outcomes. Peripheral blood cells have been suggested as
a potential source for the prolonged systemic production of cytokines in CHF. Numerous
studies propose the participation of these cells in the pathogenesis of the disease itself,
contributing to progressive cardiac remodelling.
Cardiac resynchronization therapy (CRT) is a guideline-recommended treatment for
patients with drug-refractory HF, reduced left ventricle ejection fraction (LVEF), and left
bundle branch block (LBBB). This therapy has beneficial effects on symptoms and
cardiac remodelling in responder patients, such as reverse cardiac remodelling (with the
reduction of left ventricular volumes and increased LVEF), improvement of New York
Heart Association (NYHA)-based functional status, symptoms, and quality of life,
reduction of brain natriuretic peptide, improvement in the six-minute walk test, and
reduction of mortality and hospitalization for HF. In addition, previous studies have
shown a reduction in inflammatory mediators in HF patients treated with CRT.
Nonetheless, the connection between reverse cardiac remodelling, and the potential antiinflammatory
effect of CRT and peripheral immune cells remains far from fully
understood. Therefore, the overall goals of the present research were to elucidate the role
of peripheral immune cells in CHF, to investigate the effect of CRT on immune cell
dynamics, and to study the possible contribution of those cells to reverse cardiac
remodelling. The specific aims included: first, to quantify and functionally characterize
circulating innate immune cells, like monocytes and dendritic cells (DC), and cells from
adaptive immunity, like the different functional subsets of lymphocytes in patients with
advanced HF; second, to study the impact of CRT on those cells by evaluating their
frequency of and functional activity in HF patients before and 6 months after CRT; and
third, to investigate possible differences between responders and non-responders to
CRT. To this end, this research was divided into two phases. First, blood samples were collected from HF patients scheduled for CRT. Subsequently, cells were identified,
quantified, and characterized by flow cytometry through direct immunofluorescence
membrane and intracytoplasmic staining protocols. Their functional characterization
was also evaluated by flow cytometry, but after in vitro stimulation. The quantification
of mRNA expression was conducted by real-time polymerase chain reaction (PCR).
Statistical analyses were performed to compare data between the control group and HF
patients. The second phase comprised a reassessment of patients 6 months after CRT, in
which the same variables were analysed. At this time, statistical comparisons were
performed not only between the control group and patients, but also between baseline
assessment and follow-up, and between responders and non-responders to CRT.
Patients with HF presented a significantly lower frequency of plasmacytoid DC (pDC) at
baseline and a higher proportion of monocytes and myeloid DC (mDC) producing proinflammatory
cytokines than normal individuals. As for adaptive immunity cells,
circulating Tc17 cells tended to be higher in patients than in the control group. On the
contrary, the level of cells measuring immune tolerance and homeostasis, regulatory T
(Treg) cells, was decreased in HF patients. These differences characterize the
inflammatory state of HF and support the idea that peripheral immune cells are involved
in this inflammatory process.
After CRT, a paradigm shift occurred within monocyte subsets: the frequency of classical
monocytes (cMo) decreased while that of intermediate monocytes (iMo) increased
among responder patients. This group also presented higher non-classical monocytes
(ncMo) values at follow-up compared to the non-responder group. These findings
suggest the involvement of monocyte subsets in reverse cardiac remodelling and CRT
response. In addition, all patients presented a reduction in CD86 expression in all
monocyte and DC subpopulations, indicating a compromise in the induction of the
adaptive immune response by monocytes and DC. Moreover, in non-responders, the
increased frequency of pro-inflammatory cytokines-producing DC persisted after CRT.
Regarding T cell subpopulations, the frequency of Tc17 cells decreased after therapy,
reaching levels similar to those in the control group. This observation was mainly found
among responder patients. Additionally, the expression of IL-17 mRNA was detected in
a few responders at initial evaluation and only in one responder at follow-up. These
findings showed that IL-17-producing T cells appear to be suppressed after CRT. On the
other hand, the level of Treg cells was not restored after treatment, and the production
of inflammatory cytokines by CD8+ T cells increased during follow-up. In conclusion, although some cell subpopulations remained pro-inflammatory after
CRT, the findings observed in responders indicate that CRT can modulate the behaviour
of immune cells, potentially contributing to reverse cardiac remodelling and improving
cardiac function. These findings help elucidate the complex relationship between the
immune system and cardiac therapy, suggesting that CRT may benefit patients with CHF
by improving symptoms, reversing cardiac remodelling, and altering the behaviour of
immune cells, thereby potentially reducing the inflammatory response in the heart.
A insuficiência cardíaca crónica (ICC) é um problema de saúde pública global que se caracteriza por uma função cardíaca inadequada, acompanhada de sintomas cardinais e múltiplos sinais e comorbidades. A fisiopatologia da insuficiência cardíaca (IC) não é completamente compreendida, mas, geralmente, culmina em disfunção miocárdica progressiva associada a remodelação ventricular contínua. Atualmente, está bem estabelecido que a ativação do sistema imunitário promove um estado inflamatório sistémico nesta patologia. Doentes com IC, independente da prevalência da disfunção sistólica ou diastólica, apresentam níveis aumentados de diversas citocinas próinflamatórias, associados a desfechos clínicos adversos. As células sanguíneas periféricas têm sido sugeridas como uma potencial fonte para a produção sistémica e prolongada de citocinas na ICC. De facto, numerosos estudos propõem a participação destas células na própria patogénese da doença, contribuindo para a remodelação cardíaca progressiva. A terapia de ressincronização cardíaca (TRC) é um tratamento recomendado pelas diretrizes internacionais para doentes com IC refratária a terapêutica farmacológica, fração de ejeção do ventrículo esquerdo (FEVE) reduzida, e bloqueio de ramo esquerdo (BRE). Esta terapia tem efeitos benéficos sobre os sintomas e remodelação cardíaca em doentes respondedores, incluindo a remodelação cardíaca reversa (com redução dos volumes ventriculares esquerdos e aumento da FEVE), melhoria do estado funcional segundo a New York Heart Association (NYHA), dos sintomas e qualidade de vida, redução do peptídeo natriurético cerebral, melhoria no teste de marcha de seis minutos e redução da mortalidade e internamento por IC. Além disso, estudos anteriores também mostraram uma redução nos mediadores inflamatórios em doentes com IC submetidos à TRC. No entanto, a ligação entre a remodelação cardíaca reversa, o potencial efeito anti-inflamatório da TRC e as células imunitárias periféricas está longe de ser compreendida. Neste sentido, os objetivos gerais da presente pesquisa foram compreender o papel das células imunitárias periféricas na ICC, investigar o efeito da TRC na dinâmica destas células e, estudar a sua possível contribuição na remodelação cardíaca reversa. Os objetivos específicos incluíram: primeiro, quantificar e caracterizar funcionalmente células imunitárias inatas circulantes, como monócitos e células dendríticas (DC), e células da imunidade adaptativa, como os diferentes subconjuntos funcionais de linfócitos nos doentes com IC avançada; segundo, estudar o impacto da TRC nessas células, avaliando a sua frequência e atividade funcional nos doentes com IC, antes e 6 meses após a TRC; e terceiro, investigar possíveis diferenças entre respondedores e não respondedores à TRC. Para isso, esta investigação foi dividida em duas fases. Primeiramente, foram colhidas amostras de sangue de doentes com IC agendados para TRC. Nesse momento, as células foram identificadas, quantificadas e caracterizadas por citometria de fluxo através de protocolos de marcação de membrana e intracitoplasmática. A sua caracterização funcional foi também avaliada por citometria de fluxo, após estimulação in vitro. A quantificação da expressão do mRNA foi realizada por polymerase chain reaction (PCR) em tempo real. As análises estatísticas foram realizadas para comparar os resultados entre o grupo controlo e o grupo de doentes com IC. A segunda fase compreendeu uma reavaliação dos doentes 6 meses após a TRC, na qual foram analisadas as mesmas variáveis. Nesse momento, foram realizadas comparações estatísticas não apenas entre o grupo controlo e os doentes, mas também entre a avaliação inicial e o acompanhamento, e entre os doentes respondedores e os não respondedores à TRC. O grupo de doentes com IC apresentou uma frequência significativamente menor de DC plasmacitóides (pDC) no início do estudo e uma maior proporção de monócitos e DC mielóides (mDC) produtores de citocinas pró-inflamatórias do que os indivíduos normais. Quanto às células da imunidade adaptativa, as células Tc17 circulantes encontravam-se aumentadas nos doentes comparativamente ao grupo controlo. Pelo contrário, as células que medeiam a tolerância imunológica e a homeostasia, as células T reguladoras (Treg), estavam diminuídas em doentes com IC. Estas diferenças caracterizam o estado inflamatório da IC e apoiam a ideia de que as células imunitárias periféricas estão envolvidas neste processo inflamatório. Após a TRC, ocorreu uma mudança de paradigma nos subconjuntos de monócitos: a frequência de monócitos clássicos (cMo) diminuiu enquanto a de monócitos intermediários (iMo) aumentou em doentes respondedores. Este grupo também apresentou valores mais elevados de monócitos não clássicos (ncMo) no seguimento em comparação ao grupo não-respondedor. Esses achados sugerem uma participação dos subgrupos de monócitos na remodelação cardíaca reversa e na resposta à TRC. Além disso, todos os doentes apresentaram diminuição na expressão de CD86 em todas as subpopulações de monócitos e DC, mostrando um comprometimento na indução da resposta imunitária adaptativa por estas células. Mais, nos doentes não-respondedores, o aumento da frequência de DC produtoras de citocinas pró-inflamatórias persistiu após a TRC. Em relação às subpopulações de células T, a frequência de células Tc17 diminuiu após a terapia, atingindo níveis semelhantes aos do grupo controlo. Este achado foi observado principalmente nos doentes respondedores. Estas descobertas mostraram que as células T produtoras de IL-17 parecem ser suprimidas após a TRC. Por outro lado, o nível de células Treg não foi restaurado após o tratamento, e a produção de citocinas inflamatórias pelas células T CD8+ aumentou no acompanhamento. Em conclusão, embora algumas subpopulações celulares tenham permanecido próinflamatórias após a TRC, os resultados observados nos respondedores indicam que a TRC pode modular o comportamento das células imunitárias, contribuindo potencialmente para reverter a remodelação cardíaca e melhorar a função cardíaca. Estas descobertas ajudam a elucidar a complexa relação entre o sistema imunitário e a terapia cardíaca, sugerindo que a TRC pode beneficiar os doentes com ICC, não só pela melhoria dos sintomas e remodelação cardíaca reversa, mas também alterando o comportamento das células imunitárias, reduzindo potencialmente as respostas inflamatórias no coração.
A insuficiência cardíaca crónica (ICC) é um problema de saúde pública global que se caracteriza por uma função cardíaca inadequada, acompanhada de sintomas cardinais e múltiplos sinais e comorbidades. A fisiopatologia da insuficiência cardíaca (IC) não é completamente compreendida, mas, geralmente, culmina em disfunção miocárdica progressiva associada a remodelação ventricular contínua. Atualmente, está bem estabelecido que a ativação do sistema imunitário promove um estado inflamatório sistémico nesta patologia. Doentes com IC, independente da prevalência da disfunção sistólica ou diastólica, apresentam níveis aumentados de diversas citocinas próinflamatórias, associados a desfechos clínicos adversos. As células sanguíneas periféricas têm sido sugeridas como uma potencial fonte para a produção sistémica e prolongada de citocinas na ICC. De facto, numerosos estudos propõem a participação destas células na própria patogénese da doença, contribuindo para a remodelação cardíaca progressiva. A terapia de ressincronização cardíaca (TRC) é um tratamento recomendado pelas diretrizes internacionais para doentes com IC refratária a terapêutica farmacológica, fração de ejeção do ventrículo esquerdo (FEVE) reduzida, e bloqueio de ramo esquerdo (BRE). Esta terapia tem efeitos benéficos sobre os sintomas e remodelação cardíaca em doentes respondedores, incluindo a remodelação cardíaca reversa (com redução dos volumes ventriculares esquerdos e aumento da FEVE), melhoria do estado funcional segundo a New York Heart Association (NYHA), dos sintomas e qualidade de vida, redução do peptídeo natriurético cerebral, melhoria no teste de marcha de seis minutos e redução da mortalidade e internamento por IC. Além disso, estudos anteriores também mostraram uma redução nos mediadores inflamatórios em doentes com IC submetidos à TRC. No entanto, a ligação entre a remodelação cardíaca reversa, o potencial efeito anti-inflamatório da TRC e as células imunitárias periféricas está longe de ser compreendida. Neste sentido, os objetivos gerais da presente pesquisa foram compreender o papel das células imunitárias periféricas na ICC, investigar o efeito da TRC na dinâmica destas células e, estudar a sua possível contribuição na remodelação cardíaca reversa. Os objetivos específicos incluíram: primeiro, quantificar e caracterizar funcionalmente células imunitárias inatas circulantes, como monócitos e células dendríticas (DC), e células da imunidade adaptativa, como os diferentes subconjuntos funcionais de linfócitos nos doentes com IC avançada; segundo, estudar o impacto da TRC nessas células, avaliando a sua frequência e atividade funcional nos doentes com IC, antes e 6 meses após a TRC; e terceiro, investigar possíveis diferenças entre respondedores e não respondedores à TRC. Para isso, esta investigação foi dividida em duas fases. Primeiramente, foram colhidas amostras de sangue de doentes com IC agendados para TRC. Nesse momento, as células foram identificadas, quantificadas e caracterizadas por citometria de fluxo através de protocolos de marcação de membrana e intracitoplasmática. A sua caracterização funcional foi também avaliada por citometria de fluxo, após estimulação in vitro. A quantificação da expressão do mRNA foi realizada por polymerase chain reaction (PCR) em tempo real. As análises estatísticas foram realizadas para comparar os resultados entre o grupo controlo e o grupo de doentes com IC. A segunda fase compreendeu uma reavaliação dos doentes 6 meses após a TRC, na qual foram analisadas as mesmas variáveis. Nesse momento, foram realizadas comparações estatísticas não apenas entre o grupo controlo e os doentes, mas também entre a avaliação inicial e o acompanhamento, e entre os doentes respondedores e os não respondedores à TRC. O grupo de doentes com IC apresentou uma frequência significativamente menor de DC plasmacitóides (pDC) no início do estudo e uma maior proporção de monócitos e DC mielóides (mDC) produtores de citocinas pró-inflamatórias do que os indivíduos normais. Quanto às células da imunidade adaptativa, as células Tc17 circulantes encontravam-se aumentadas nos doentes comparativamente ao grupo controlo. Pelo contrário, as células que medeiam a tolerância imunológica e a homeostasia, as células T reguladoras (Treg), estavam diminuídas em doentes com IC. Estas diferenças caracterizam o estado inflamatório da IC e apoiam a ideia de que as células imunitárias periféricas estão envolvidas neste processo inflamatório. Após a TRC, ocorreu uma mudança de paradigma nos subconjuntos de monócitos: a frequência de monócitos clássicos (cMo) diminuiu enquanto a de monócitos intermediários (iMo) aumentou em doentes respondedores. Este grupo também apresentou valores mais elevados de monócitos não clássicos (ncMo) no seguimento em comparação ao grupo não-respondedor. Esses achados sugerem uma participação dos subgrupos de monócitos na remodelação cardíaca reversa e na resposta à TRC. Além disso, todos os doentes apresentaram diminuição na expressão de CD86 em todas as subpopulações de monócitos e DC, mostrando um comprometimento na indução da resposta imunitária adaptativa por estas células. Mais, nos doentes não-respondedores, o aumento da frequência de DC produtoras de citocinas pró-inflamatórias persistiu após a TRC. Em relação às subpopulações de células T, a frequência de células Tc17 diminuiu após a terapia, atingindo níveis semelhantes aos do grupo controlo. Este achado foi observado principalmente nos doentes respondedores. Estas descobertas mostraram que as células T produtoras de IL-17 parecem ser suprimidas após a TRC. Por outro lado, o nível de células Treg não foi restaurado após o tratamento, e a produção de citocinas inflamatórias pelas células T CD8+ aumentou no acompanhamento. Em conclusão, embora algumas subpopulações celulares tenham permanecido próinflamatórias após a TRC, os resultados observados nos respondedores indicam que a TRC pode modular o comportamento das células imunitárias, contribuindo potencialmente para reverter a remodelação cardíaca e melhorar a função cardíaca. Estas descobertas ajudam a elucidar a complexa relação entre o sistema imunitário e a terapia cardíaca, sugerindo que a TRC pode beneficiar os doentes com ICC, não só pela melhoria dos sintomas e remodelação cardíaca reversa, mas também alterando o comportamento das células imunitárias, reduzindo potencialmente as respostas inflamatórias no coração.
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Keywords
Insuficiência cardíaca crónica Terapêutica de ressincronização cardíaca Sistema imunitário Monócitos Células dendríticas Linfócitos