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Type: Dissertação
Title: A comunicação entre a inervação simpática e os receptores β-adrenérgicos contribui para a hipertrofia cardíaca pós-natal
Other Titles: Communication between sympathetic innervation and β-adrenergic receptors contributes to postnatal cardiac hypertrophy
Authors: Marcos Eliezeck dos Santos Inacio
First Advisor: Silvia Carolina Guatimosim Fonseca
First Co-advisor: Itamar Couto Guedes de Jesus
First Referee: Gabriela Placoná Diniz
Second Referee: Thássio Ricardo Ribeiro Mesquita
Abstract: A maturação cardíaca pode ser entendida como um conjunto de modificações na expressão gênica, no perfil metabólico e na estrutura da célula muscular cardíaca fetal, o cardiomiócito (CM), até que esta atinja um fenótipo adulto. Este processo maturacional, divide-se basicamente em períodos, que compreendem o pré, peri e pós-natal. A hipertrofia cardíaca (HC) corresponde a uma etapa importante do processo de maturação cardíaca, principalmente durante o período pós-natal, em que os CM utilizam deste processo para que ocorra um aumento do volume cardíaco, sendo a sinalização adrenérgica um sistema clássico envolvido na regulação do tamanho do CM. Apesar deste conhecimento, pouco se sabe acerca da contribuição da sinalização adrenérgica na regulação da hipertrofia cardíaca pós-natal. Portanto, o objetivo principal deste trabalho foi investigar o papel da inervação simpática sobre o processo de maturação cardíaca. Todos os experimentos foram realizados de acordo com os protocolos estabelecidos pelo Comitê de Ética para o uso de animais da Universidade Federal de Minas Gerais (CEUA 29/2021). Foram utilizados nesse estudo 40 camundongos com idade entre 1 e 45 dias de ambos os sexos, da linhagem C57BL/6J selvagens e geneticamente modificados da linhagem FVB.129-Adrb2tm1Bkk/J (B2-KO) (Strain #031496) e Myh7tm1Unc (MGI:3776012) (Myh7-YFP). Os protocolos experimentais envolveram tratamentos com 6-OHDA (100 mg/kg), Atenolol, propranolol, isoproterenol, formoterol ou dobutamina (5 mg/kg, via subcutânea). Corações coletados nos pontos P1 (um dia pós-nascimento), P11, P21 e P45 foram analisados por western-blot, imunofluorescência, microscopia confocal e HPLC-ED. A análise estatística foi realizada por meio do teste t-Student ou One-Way ANOVA. O primeiro passo foi caracterizar temporalmente a maturação da sinalização adrenérgica no coração de camundongos C57BL/6J. BDNF e NGF, neurotrofinas envolvidas no crescimento neuronal, apresentaram pico no coração no P1 e P45 respectivamente. A tirosina hidroxilase (TH) e a Monoamio-oxidase (MAO), enzimas envolvidas na síntese e degradação de noradrenalina (NE), respectivamente, apresentaram aumento gradativo na expressão desde P1 até P21, atingindo seu pico em P45. Da mesma forma, o conteúdo de NE cardíaco revelou um padrão semelhante. Assim pode-se concluir nesta etapa que a inervação simpática cardíaca sofre um processo de maturação no período pós-natal, com a identificação da NE e seus receptores em P21. Com isso em mente, promovemos a desnervação simpática pelo tratamento com 6-OHDA e avaliamos a HC em P21. O coração de camundongos tratados com 6-OHDA apresentou redução do peso cardíaco (PC) e da área dos CM em P21, sem impacto em outros aspectos da maturação cardíaca, como a contratilidade de CMs, formação de túbulos T, proliferação celular, ou regulação negativa do gene fetal. De forma interessante, o tratamento com 6-OHDA induziu uma redução na população de CMs tetranucleados quando comparados com o controle. Para confirmar o efeito da sinalização simpática no crescimento pós-natal do CM, realizou-se o bloqueio do receptor β-adrenérgico (βAR) em camundongos de P11 a P20. Similar ao observado com a 6-OHDA, o tratamento com propranolol induziu uma redução semelhante no PC e na área dos CMs. A participação dos receptores β1AR e β2AR na HC pós-natal, foi comprovada por meio do tratamento com 6-OHDA seguido de tratamento com isoproterenol (agonista βAR não seletivo), dobutamina ou formoterol, agonistas seletivos dos β1AR e β2AR, respectivamente. Em todas as condições supracitadas a estimulação adrenérgica foi capaz de prevenir o efeito da 6-OHDA na área do CM. Em conjunto os resultados mostram que a inervação simpática cardíaca sofre um processo de maturação no período pós-natal, com a identificação da NE e seus receptores em P21, sendo que a ativação de ambos os receptores β1 e β2 contribui para a indução da HC pós-natal, sem afetar de forma significativa outros parâmetros maturacionais. Em conjunto estes dados apotam a importância da inervação simpática para a maturação cardíaca.
Abstract: Cardiac maturation can be understood as a set of changes in gene expression, metabolic profile and in the structure of the fetal cardiomyocyte (CM), until this cell reaches an adult phenotype. The maturation process is basically divided into periods, the pre, peri and post natal periods. Cardiac hypertrophy (CH) is an important step in the process of cardiac maturation, especially during the postnatal period, in which CMs use this process to increase in volume. Adrenergic signaling is a classic system involved in the regulation of hypertrophic cardiac growth. Despite this knowledge, little is known about the contribution of adrenergic signaling in the regulation of postnatal cardiac hypertrophy. Therefore, the main goal of this work was to investigate the role of sympathetic innervation on the cardiac maturation process. All experiments were performed according to the protocols established by the Ethics Committee for the use of animals at the Universidade Federal de Minas Gerais (CEUA 29/2021). Forty mice aged between 1 and 45 days of both sexes were used in this study, and these included wild-type C57BL/6J, strain and genetically engineered FVB.129-Adrb2tm1Bkk/J (B2-KO) (Strain #031496) and Myh7tm1Unc (MGI: 3776012) (Myh7-YFP) mice. Our experimental protocols included treatments with 6-OHDA (100 mg/kg), Atenolol, propranolol, isoproterenol, formoterol or dobutamine (5 mg/kg, subcutaneously). Hearts were collected at P1 (one day after birth), P11, P21 and P45, and used for western blot, immunofluorescence, confocal microscopy and HPLC-ED measurements. Statistical analysis was performed using the t-Student or One-Way ANOVA test. We first temporally characterized the maturation of adrenergic signaling in the heart of C57BL/6J mice. BDNF and NGF, neurotrophins involved in neuronal growth, peaked in the heart at P1 and P45 respectively. Tyrosine hydroxylase (TH) and Monoaminooxidase (MAO), enzymes involved in the synthesis and degradation of noradrenaline (NE), respectively, showed a gradual increase in the expression from P1 to P21, reaching its peak at P45. Likewise, cardiac NE content revealed a similar pattern. Thus, it can be concluded at this point that the cardiac sympathetic innervation undergoes a maturation process in the postnatal period, with the identification of NE and its receptors in P21. With this in mind, we promoted sympathetic denervation by 6-OHDA treatment and assessed CH at P21. 6-OHDA heart showed a reduction in cardiac weight (CW) and cardiomyocyte area at P21, with no impact on other aspects of cardiac maturation, such as cardiomyocyte contractility, T-tubule formation, cell proliferation or downregulation of fetal genes. Strikingly, 6-OHDA treatment induced a decrease in the tetranucleated CM population when compared to control. To further confirm the involved of adrenergic signaling in the control of CM hypertrophy, we treated mice with the β-blocker, propranolol. Blockade of the β-adrenergic receptor (βAR) in mice from P11 to P20 induced a similar reduction in CW and cardiomyocyte area. The participation of postnatal β1AR and β2AR in CH was confirmed when the reduction in cardiomyocyte area promoted by 6-OHDA was prevented by treatment with isoproterenol (non-selective βAR agonist), dobutamine or formoterol, selective β1AR and β2AR agonists, respectively. In conclusion, our data show that cardiac sympathetic innervation undergoes a process of maturation in the postnatal period, with the identification of NE and its receptors in P21. Activation of both β1 and β2 receptors contributes to postnatal CH, reinforcing the importance of sympathetic innervation for cardiac maturation.
Subject: Fisiologia
Miócitos cardíacos/inervação
Cardiomegalia
Receptores Adrenérgicos beta
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICB - DEPARTAMENTO DE FISIOLOGIA E BIOFÍSICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas - Fisiologia e Farmacologia
Rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/51798
Issue Date: 8-Mar-2022
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