Bioenergetics and mitochondrial deregulation underlie self-sustained persistency of atrial fibrillation in an ovine model
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Background Atrial fibrillation (AF) often transitions from paroxysmal to more sustained forms in a 4-15/100 person-year range(1). It is well-recognized from both clinical and animal studies that some individuals undergo this transition much more readily than others, but the underlying mechanisms remain unclear. Purpose To identify potential differences in atrial bioenergetics between animals developing stable AF (AF-S) versus those resistant to this transition (AF-R) in a sheep AF-model. Methods AF was induced through repeated bursts of atrial tachystimulation (2). Stability of AF was monitored with telemetry. In-vivo electrophysiological remodeling was assessed via contact mapping. Metabolic and bioenergetic remodeling were evaluated using frozen left atrial appendage (LAA) tissues and isolated LAA mitochondria. Results AF-S sheep developed stable (>24-hour self-sustained) AF after 13 (range 5-22) days on average, whereas AF-R sheep failed to develop stable AF despite 120-day tachystimulation. Contact mapping and histological analysis revealed similar electro-anatomical remodeling in AF-S and AF-R groups, with the only significant difference observed in the decrease of activation time and conduction velocity in the AF-S atria. Both AF-S and AF-R animals displayed a notable increase in mitochondrial mass. Proteomic analysis showed significant differences in metabolism-related proteins and pathways between AF-S and AF-R, in particular concerning the anaplerotic supplementation of the tricarboxylic acid cycle at the level of α-ketoglutarate. Furthermore, compared to AF-R, AF-S LAA exhibited a 45% increase in succinate content, and a 23% decrease in ATP and Creatine Phosphate (PCr) content, suggesting a pathological metabolic alteration linked to a bioenergetic default. AF-S mitochondria presented abnormal succinate-oxidation, associated with a significant 20% decrease in ATP-synthesis rate, 22% increase in ROS-production, mitochondrial-membrane hyperpolarization, and decreased Complex I/II specific activity ratio. AF-S mitochondria alterations were prevented by complex I inhibitor S1QEL1.1, hinting to a participation of mitochondrial ROS into the mechanism of AF stabilization. In vivo acute intravenous perfusion of succinate in rats made them more susceptible to more frequent (OR 35 CI=[1.63-449.80]) and longer AF episodes upon treansesophageal stimulation; this vulnerability to AF was prevented by intraperitoneal pretreatment with SQEL1.1. Conclusions Resistance to AF-stabilization is associated with specific bioenergetic remodeling. These findings provide new mechanistic insights into AF-resistance and might open avenues for novel therapeutic strategies for AF-management.
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| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
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