Abstract
Introdução. O sistema Purkinje e os falsos tendões (FTs) estão relacionados com a arritmia ventricular, mas a associação entre as fibras de Purkinje e os FTs não é clara. Este estudo investigou as associações de características anatómicas e electrofisiológicas entre as fibras de Purkinje e as FTs. Métodos e resultados. Optimizámos o protocolo de coloração das fibras de Lugol com solução de iodo de Purkinje para estudar a estrutura anatómica e originámos um novo método de mapeamento electrofisiológico, denominado método de mapeamento visual directo (DVM), para estudar as características electrofisiológicas. Ao utilizar as inovações acima mencionadas em 12 cães, encontrámos o seguinte (1) Não foi encontrada fibra de Purkinje 0,5 cm-1,0 cm abaixo do anel da válvula ou nos folhetos ou cordas tendíneas da válvula mitral ou adjacente ao 1/3 superior do músculo papilar. (2) As fibras de Purkinje existiam em todas as FTs, incluindo as FTs mais pequenas e minúsculas. (3) As fibras de Purkinje contidas nas FT estendidas da extremidade proximal à distal, e as suas características electrofisiológicas eram semelhantes às fibras no endocárdio, incluindo a condução anterógrada, retrógrada, e decrescente e a automaticidade. Conclusões. As fibras de Purkinje são normalmente encontradas em FTs. As características electrofisiológicas das fibras de Purkinje contidas nas FT são semelhantes às fibras sobre o endocárdio. As FT podem ter uma base anatómica e electrofisiológica para a arritmia ventricular.
1. Introdução
A rede Purkinje é um sistema de condução especializado dentro do coração responsável pela condução eléctrica dos ventrículos, e está também envolvida no mecanismo de certas taquiarritmias ventriculares (chamadas arritmias relacionadas com Purkinje), incluindo taquicardia ventricular monomórfica (VT), VT polimórfica, e fibrilação ventricular (VF) . O falso tendão (FT) é uma variação anatómica intraventricular comum. Refere-se a uma estrutura fibróide ou fibromuscular que existe no ventrículo para além da ligação normal do músculo papilar e da válvula mitral ou tricúspide. Muitos estudos clínicos demonstraram que as FTs estão intimamente relacionadas com arritmias ventriculares. A taquicardia idiopática do ventrículo esquerdo (ILVT) é uma arritmia ventricular reentrante comum com origem no ventrículo esquerdo. Tem sido relatado que o seu substrato anatómico está intimamente relacionado com a TF . As FT estão também relacionadas com a ocorrência de batimentos ventriculares prematuros. As FT têm a base anatómica e electrofisiológica para a arritmia ventricular? Em alguns estudos anteriores, foram encontradas células de Purkinje nas FTs . Contudo, a existência de fibra de Purkinje nas FTs é uma coincidência ou um fenómeno comum? Se estas fibras de Purkinje têm propriedades de condução eléctrica e que papéis estas fibras de Purkinje desempenham nas arritmias ventriculares não foi bem investigado.
2. Materiais e Métodos
2.1. Isolamento e Preparação do Coração
Todos os protocolos para experiências em animais nesta investigação foram aprovados pelo Comité Institucional de Cuidados e Utilização de Animais (IACUC) do Comando Geral do Hospital do Norte do Teatro. Todos os procedimentos em experiências com animais estavam em total conformidade com as recomendações sobre estudos com animais da Declaração de Helsínquia da Associação Médica Mundial e as directrizes europeias (2010/63/UE) para os cuidados e utilização de animais de laboratório.
Doze cães mestiços (21,5 ± 2,5 kg) foram utilizados nesta investigação. Estes cães foram anestesiados com midazolam (0,5 mg/kg IM) e depois levados à morte por injecção de ar (100-150 ml) na sua veia femoral. Os corações foram colhidos através de uma abordagem de esternotomia medial imediatamente após a morte. De acordo com diferentes objectivos experimentais, os corações foram preparados e processados o mais cedo possível. O endocárdio de seis corações foi corado pela solução de Lugol para observar a estrutura anatómica das fibras de Purkinje. Outros seis corações foram utilizados para observar as características electrofisiológicas do sistema Purkinje através de um método de mapeamento visual. O método de preparação do coração para a coloração e mapeamento visual da solução de Lugol foi o seguinte. Primeiro, o coração in vitro foi incisado desde o anel mitral até ao ápice ao longo da parede livre do ventrículo esquerdo, e o anel aórtico foi incisado para expor completamente os músculos papilares anterior e posterior do ventrículo esquerdo. Em seguida, o endocárdio foi relativamente achatado, e o sangue residual no endocárdio foi limpo utilizando um cotonete.
h5>2.2. A solução de Lugol Staining
A solução de Lugol foi preparada com antecedência (inferior a uma semana) dissolvendo I2 (4%, ) e KI (4%, ) em água desionizada em condições suaves, e foi protegida da luz. A solução de Lugol foi pulverizada uniformemente sobre o endocárdio de um coração preparado e deixada de molho durante 0,5-2 minutos para manchar as fibras de Purkinje. O processo de coloração foi repetido se a cor desaparecesse ou desvanecesse. Um microscópio estereoscópico (lente anatómica) foi utilizado para revelar estruturas anatómicas pequenas ou complexas.
2,3. Coloração Histológica
Os corações foram fixados em formalina a 10%, embutidos com parafina, e seccionados em 5 fatias μm. As secções dos tecidos foram coradas com hematoxilina-eosina (HE), coloração de Masson, coloração periódica de Schiff ácido (PAS), e coloração imunohistoquímica connexina 40.
2.4. Direct Visual Mapping Method
O coração preparado foi submerso numa solução de Ringer’s lactated aquecida (37°C). Dois cateteres de 20-electrodos de alta densidade (eléctrodo de 1 mm; espaçamento de 1 mm) foram colocados de perto na região de interesse sob visão directa, tais como o ramo das fibras de Purkinje, músculos papilares anteriores ou posteriores, e FTs. Depois, o estudo e mapeamento electrofisiológico, incluindo a estimulação programada, o mapeamento de activação, e o mapeamento do ritmo, foram realizados in vitro. O coração foi submerso em frio (<10°C) lactava a solução de Ringer durante cinco segundos, se a arritmia sustentada (tal como VT ou VF) não fosse terminável a ritmo ou se a actividade eléctrica automática precisasse de ser interrompida. Este método de mapeamento endocárdico é denominado método de mapeamento visual directo (DVM).
3. Resultados
3.1. As Características Anatómicas das Fibras de Purkinje
O sistema His-Purkinje esquerdo teve origem debaixo da fronteira entre o seio não coronário e o seio coronário direito. Deu origem a um ramo esquerdo e direito. Não foi encontrado nenhum ramo de fibra de Purkinje 0,5 cm-1,0 cm abaixo do anel da válvula, incluindo a válvula aórtica e a válvula mitral, excepto o feixe esquerdo do His-Purkinje entre o seio não coronário e o seio coronário direito. Não havia ramo de fibra de Purkinje nos folhetos ou nas cordas tendíneas da válvula mitral. Os ramos principais dos ramos anteriores ou posteriores esquerdos espalharam-se para FTs que se ligavam às paredes laterais dos músculos papilares. Contudo, nenhum ramo de fibra de Purkinje foi encontrado adjacente ao 1/3 superior do músculo papilar (Figura 1).
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3.2. As características anatómicas das FTs
FTs foram encontradas no endocárdio em todos os 12 cães e o comprimento variou. No total, 19 FTs tinham mais de 1 cm (2,4 ± 1,03 cm em média; uma a três FTs em cada um dos 12 cães). Além disso, havia 66 FT mais pequenas com comprimento entre 0,5 e 1 cm (duas a oito FT em cada um dos 12 cães), e as FT minúsculas (menos de 0,5 cm) eram mais prevalecentes em cada cão. Entre os 19 FT mais longos, cinco estavam ligados a músculos papilares anteriores, 12 ligados a músculos papilares posteriores, e os dois restantes não se ligavam a nenhum músculo papilar. Todas as FT contêm fibras de Purkinje, incluindo as FT mais pequenas e minúsculas. As fibras de Purkinje contidas nas FTs estendem-se da extremidade proximal à distal e ligam as fibras endocárdicas de Purkinje aos músculos papilares ou fibras endocárdicas adjacentes de Purkinje (Figura 2). Curiosamente, existiam miocárdio e vasa vasorum de trabalho típico nas FTs maiores (Figura 3). Pelo contrário, não havia fibras de Purkinje ou miocárdio contidos nas cordas tendíneas (tendões verdadeiros), que ligavam os músculos papilares ao folheto da válvula mitral (Figura 2).
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3.3. Características Electrofisiológicas das Fibras de Purkinje nas FTs
Utilizando o método DVM, a actividade eléctrica das fibras de Purkinje foi registada no endocárdio ventricular dos corações colhidos por estimulação do ventrículo esquerdo ou por registo da actividade eléctrica automática. A activação eléctrica do coração colhido pôde ser registada em 38 min∼80 min (56,5 ± 15,1 min).
As características electrofisiológicas das fibras de Purkinje em FT foram semelhantes às fibras em endocárdio, incluindo condução bidireccional e automaticidade (Figura 4). A condução decrescente foi também encontrada nas fibras de Purkinje sobre FTs (Figura 4), especialmente durante lesões mecânicas por tracção ligeira. Foram registadas várias linhas de potenciais de Purkinje na área de sobreposição de FTs (Figura 5).
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4. Discussão
4.1. Principais descobertas
Fibras de Purkinje estão amplamente distribuídas em FTs, que ligaram as fibras endocárdicas de Purkinje às fibras de Purkinje dos músculos papilares ou endocárdio adjacente. As características electrofisiológicas das fibras de Purkinje contidas na FT eram semelhantes às fibras de Purkinje no endocárdio.
h5>4.2. A distribuição anatómica do sistema Purkinje no endocárdio ventricular esquerdo
A distribuição das fibras de Purkinje no endocárdio tem certas características. Neste estudo, embora as fibras de Purkinje estejam amplamente distribuídas no endocárdio, não existe nenhum ramo de fibra de Purkinje sob a válvula mitral e o 1/3 superior do músculo papilar. Não há nenhum ramo de fibra de Purkinje na via de saída do ventrículo esquerdo sob a válvula aórtica, excepto o seu feixe esquerdo entre o seio não coronário e o seio coronário direito (Figura 1). Estas características são muito importantes para analisar os mecanismos das arritmias ventriculares. Por exemplo, ao mapear os complexos ventriculares prematuros (PVCs) originários da área do CCR, os potenciais de alta frequência são geralmente registados adjacentes ao CCR em frente às ondas QRS de PVCs. Os potenciais não devem ser considerados como potencial de fibra de Purkinje .
4.3. As Características Anatómicas e Electrofisiológicas das FTs
FTs são estruturas simples ou múltiplas, finas, fibrosas ou fibromusculares que atravessam a cavidade do ventrículo esquerdo e não têm qualquer ligação com as cúspides valvulares. As FTs são muito comuns no endocárdio canino. Tem sido relatado que as FT contêm tecidos fibrosos, fibras do miocárdio, fibras de Purkinje, e vasos sanguíneos. As células de Purkinje não foram observadas nos espécimes estudados .
Nós descobrimos que as fibras de Purkinje eram normalmente encontradas em FTs, incluindo FTs mais pequenas e minúsculas. As fibras de Purkinje contidas nas FTs estendem-se da extremidade proximal à distal (Figura 2). As características electrofisiológicas das fibras de Purkinje contidas nas FT eram semelhantes às fibras no endocárdio, incluindo a condução bidireccional, a condução decrescente, e a automaticidade (Figuras 4 e 5). Os diferentes componentes das FT não são os mesmos: alguns contêm fibra de colagénio e fibra de Purkinje, e alguns também contêm fibras miocárdicas e vasos nutricionais (Figura 3).
Especulamos que a correlação entre as FTs e o sistema de fibra de Purkinje pode fornecer uma base anatómica e electrofisiológica para as FTs que participam na arritmia ventricular. Quando o sistema de fibra de Purkinje (incluindo as FTs) é afectado pela tracção mecânica, isquemia, hipoxia, ou outros factores, as suas características electrofisiológicas podem alterar-se em conformidade, resultando em arritmias ventriculares.
4.4. Implicação clínica
A prevalência relatada de FT em pacientes encaminhados para ecocardiografia variou muito entre 0,8% e 61% em crianças e entre 0,3 e 71% em adultos . Alguns estudos relataram que as FT podem desempenhar papéis importantes nas arritmias ventriculares, como o VT idiopático fascicular ou o VT nas doenças cardíacas estruturais, especialmente em alguns pacientes com doenças cardíacas isquémicas . Suwa et al. relataram que o ILVT já não era induzido após a ressecção cirúrgica das FTs . Contudo, as características anatómicas e electrofisiológicas das FT relacionadas com as arritmias ventriculares não foram bem esclarecidas.
Por causa da correlação entre as fibras de Purkinje e as FT, as FT podem estar envolvidas numa variedade de arritmias ventriculares. Por exemplo, foi demonstrado que o mecanismo subjacente à taquicardia ventricular posterior esquerda fascicular (LPF-VT) foi reentrada envolvendo o sistema de condução ventricular esquerdo. No entanto, o circuito reentrante exacto, especialmente o substrato da zona de condução lenta, permanece de certa forma pouco claro. Em poucos casos com LPF-VT, foi identificada uma FT ligando a porção septal da LPF e os músculos papilares como sendo uma parte do circuito reentrante . No entanto, na maioria dos casos com LPF-VT, não foi possível detectar FTs consideráveis. No presente estudo, foram encontradas pequenas FTs ligando a rede adjacente de Purkinje no endocárdio. Especulámos que a minúscula FT poderia desempenhar um papel importante no circuito reentrante de LPF-VT. A curva acentuada ou condução anisotrópica entre a FT e a rede adjacente de Purkinje pode ser o substrato da zona de condução lenta (Figura 6).
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4.5. Limitações
Existiram várias limitações no presente estudo. Em primeiro lugar, este foi um estudo in vitro com animais, e as propriedades electrofisiológicas podem ser em certa medida diferentes das de um modelo de coração de perfusão in vivo ou de Langendorff. Em segundo lugar, a duração disponível para o mapeamento visual das características electrofisiológicas das fibras de Purkinje em detalhe era limitada. Em terceiro lugar, as características das FT mais pequenas e minúsculas e a sua resposta ao verapamil ou à catecolamina não foram bem esclarecidas neste estudo. Deveria ser realizada mais investigação sobre as características histológicas e electrofisiológicas das FTs mais pequenas e minúsculas.
5. Conclusões
As fibras de Purkinje estão amplamente distribuídas em FTs caninas, incluindo FTs mais pequenas e minúsculas. As fibras de Purkinje contidas nas FTs estendem-se da extremidade proximal à distal, anatómica e electrofisiologicamente ligando o sistema de fibras endocárdicas de Purkinje, que pode ser o substrato importante para as arritmias ventriculares.
Data Availability
Os dados estatísticos e de imagem utilizados para apoiar os resultados deste estudo estão incluídos no artigo.
Conflitos de interesse
Os autores declaram que não existem conflitos de interesse relativamente à publicação deste artigo.
Agradecimentos
Os autores agradecem ao Dr. Hongyue Wang pela sua assistência técnica na coloração histológica e ao Dr. Shehata pela revisão da linguagem. Este trabalho foi apoiado pelo National Key Project of Research and Development (contrato nos. 2016YFC0900900, 2017YFC1307800, e 2016YFC1301300).