Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/78245
Type: Dissertação
Title: Infecção por beta coronavirus desencadeia disfunção vascular, falência circulatória e morte em camundongos via TNF/NF-κB/iNOS
Authors: Antonielle Rodrigues Pereira Alves
First Advisor: Virgínia Soares Lemos
Abstract: Evidências científicas indicam que o SARS-CoV-2 afeta o sistema cardiovascular, levando a resultados clínicos insatisfatórios. No entanto, os mecanismos fisiopatológicos subjacentes às disfunções vasculares, alterações hemodinâmicas associadas e letalidade não são compreendidos. Assim, pretendemos investigar os mecanismos envolvidos na disfunção vascular induzida pela infecção pelos betacoronavírus MHV-3 e SARS-Cov-2. Camundongos C57BL/6, iNOS-/-, gp91phox-/- e TNFR1-/- do tipo selvagem foram infectados com MHV-3 e camundongos transgênicos K18-hACE2 com SARS-CoV-2, por instilação nasal. A aorta torácica, a artéria mesentérica e a veia cava inferior foram utilizadas para experimentos de reatividade vascular. A imunofluorescência foi usada para estudar a expressão de proteínas-alvo associadas à inflamação e dano tecidual. A pletismografia em spray e o Doppler foram usados para avaliar a pressão arterial sistólica (PAS) e o fluxo, respectivamente. A quantificação da produção de óxido nítrico (NO) e espécies reativas de oxigênio (ROS) foi realizada usando sondas fluorescentes (DAF e DHE, respectivamente). O ELISA foi usado para avaliar a produção de citocinas inflamatórias. As curvas de sobrevida foram estimadas pelo método de Kaplan-Meier. Em camundongos selvagens, a infecção por MHV3 induziu uma diminuição na resposta contrátil à fenilefrina na aorta e na veia cava, que foi associada à diminuição da pressão arterial e do fluxo sanguíneo e à morte. Por outro lado, a contratilidade nas artérias mesentéricas de resistência foi aumentada. Na aorta, a remoção do endotélio, inibição farmacológica da sintase do óxido nítrico induzível (iNOS) com 1400w, deleção genética da iNOS (iNOS-/-) e eliminação do NO com carboxi-PTIO normalizaram a resposta contrátil. A resposta relaxante dependente do endotélio à acetilcolina na aorta foi diminuída pela infecção por MHV-3. A eliminação de ânions superóxido com tiron e deleção genética da subunidade gp91phox da NADPH oxidase (gp91phox-/-) restaurou a vasodilatação. A instilação nasal de MHV-3 resultou em infecção direta da aorta, e a produção de TNF foi aumentada tanto no plasma quanto no tecido vascular. As expressões de iNOS e NF-kB, e a produção basal de NO e ROS, foram aumentadas na infecção por MHV-3 e SARS-CoV-2. A infecção por MHV-3 de animais TNFR1-/- preveniu disfunções vasculares, alterações hemodinâmicas, as expressões de iNOS e NF-kB e a produção basal de NO e ROS, e a morte foram aumentadas por infecção por MHV-3 e SARS-CoV-2. Em conclusão, a infecção pulmonar por beta coronavírus desencadeia uma diminuição aguda dependente do endotélio na contratilidade em grandes artérias e veias, o que leva à insuficiência circulatória e à morte por um mecanismo dependente de TNF/NF-κB/iNOS. A infecção por coronavírus beta também induz o estresse oxidativo associado à diminuição do relaxamento vascular dependente do endotélio via TNF/gp91phox/superóxido. O último mecanismo é uma característica fisiopatológica comum das principais comorbidades associadas à COVID-19 e pode explicar muitas das manifestações clínicas das condições pós-COVID.
Abstract: Scientific evidence indicates that SARS-CoV-2 affects the cardiovascular system, leading to unsatisfactory clinical outcomes. However, the pathophysiological mechanisms underlying vascular dysfunctions, and associated hemodynamic alterations and lethality, are not understood. Thus, we aim at investigating the mechanisms involved the vascular dysfunction induced by the infection with the betacoronavirus MHV-3 and SARS-Cov-2. Wild-type C57BL/6, iNOS-/-, gp91phox-/-, and TNFR1-/- mice were infected with MHV-3, and K18-hACE2 transgenic mice with SARS-CoV-2, by nasal instillation. The thoracic aorta, mesenteric artery, and inferior vena cava were used for vascular reactivity experiments. Immunofluorescence was used to study expression of target proteins associated with inflammation and tissue damage. Spray plethysmography and Doppler were used to assess systolic blood pressure (SBP) and flow, respectively. Quantification of nitric oxide (NO) and reactive oxygen species (ROS) production was performed using fluorescent probes (DAF and DHE, respectively). ELISA was used to assess inflammatory cytokine production. Survival curves were estimated using the Kaplan-Meier method. In wild-type mice, MHV3 infection induced a decrease in the contractile response to phenylephrine in the aorta and vena cava, which was associated with decreased arterial blood pressure and blood flow, and death. Conversely, contractility in resistance mesenteric arteries was increased. In the aorta, removal of the endothelium, pharmacological inhibition of inducible nitric oxide synthase (iNOS) with 1400w, genetic deletion of iNOS (iNOS-/-), and scavenging of NO with carboxy-PTIO, normalized the contractile response. The endothelium-dependent relaxant response to acetylcholine in the aorta was decreased by MHV-3 infection. Scavenging of superoxide anions with tiron and genetic deletion of the gp91phox subunit of NADPH oxidase (gp91phox-/-) restored vasodilation. Nasal MHV-3 instillation resulted in direct infection of the aorta, and TNF production was increased in both plasma and vascular tissue. The expressions of iNOS and NF-kB, and the basal production of NO and ROS, were increased MHV-3 and SARS-CoV-2 infection. MHV-3 infection of TNFR1-/- animals prevented vascular dysfunctions, hemodynamics changes, the expressions of iNOS and NF-kB, and the basal production of NO and ROS, and death were increased MHV-3 and SARS-CoV-2 infection. In conclusion, pulmonary infection with beta coronaviruses triggers an acute endothelium-dependent decrease in contractility in large arteries and veins, which leads to circulatory failure, and death via a TNF/NF-κB/iNOS-dependent mechanism. Beta coronaviruses infection also induces oxidative stress associated with decrease in NO-endothelium-dependent vascular relaxation via TNF/gp91phox/superoxide pathway. The later mechanism is a common pathophysiological feature of the main comorbidities associated with COVID-19 and may explain many of the clinical manifestations of post-covid conditions.
Subject: Fisiologia
COVID-19
SARS-CoV-2
Betacoronavirus
Camudongos
Choque
Estresse oxidativo
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 Restrito
URI: http://hdl.handle.net/1843/78245
Issue Date: 22-Dec-2022
metadata.dc.description.embargo: 22-Dec-2024
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