Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/80708
Type: Tese
Title: Avaliação do papel do inflamassoma NLRP3 no dano cardíaco desencadeado por cocaína
Other Titles: Evaluation of the Role of the NLRP3 Inflammasome in Cocaine-Induced Cardiac Damage
Authors: Alexandre Santos Bruno
First Advisor: Stefany Bruno de Assis Cau
Abstract: A dependência de cocaína compromete a qualidade de vida e a capacidade de trabalho dos usuários, além de elevar os custos públicos com tratamento. Perifericamente, a cocaína bloqueia a recaptação de noradrenalina pelo transportador NET, aumentando sua disponibilidade na fenda sináptica e exacerbando seus efeitos sobre o coração. Além da ativação dos receptores adrenérgicos, a cocaína ativa NF-κB, induzindo a expressão de citocinas pró-inflamatórias, como IL-1β e IL-18, e a produção de espécies reativas de oxigênio (EROs). Esses eventos culminam na ativação do inflamassoma NLRP3, plataforma intracelular que culmina na ativação da caspase-1 e está envolvida na fisiopatologia de doenças cardiovasculares. Contudo, a participação do inflamassoma NLRP3 nos danos cardíacos causados por cocaína ainda não foi demonstrada. Para isso, camundongos C57BL/6 receberam cocaína (15 mg/kg/dia; i.p) por 5 ou 15 dias para estudo morfométrico cardíaco e acompanhamento da pressão arterial sistólica (PAS) não invasiva. Foi observado que a cocaína induziu aumento de peso cardíaco, espessamento da parede septal e hipertrofia de cardiomiócitos em ambos os tempos. A PAS aumentou após 15 dias de cocaína. Assim, o estudo focou na caracterização das alterações cardíacas após 5 dias de cocaína. Neste tempo, apesar da cocaína não induzir fibrose e causar alterações sutis ao eletrocardiograma, observou-se elevada contratilidade basal de corações isolados, com menor capacidade de resposta ao estresse farmacológico por agonista β-adrenérgico. Observou-se, também, redução das barreiras antioxidantes, evidenciada pela redução da atividade de SOD e catalase, somada ao aumento de EROs, medido por sonda florescente (DHE) e ativação do inflamassoma NLRP3, determinada pela sonda fluorescente para caspase-1 ativa (FAM-FLICA). Assim, para determinar o papel do inflamassoma NLRP3, animais que receberam cocaína foram tratados com as drogas MCC950 (20 mg/kg/dia; i.p) e glibenclamida (20 mg/kg/dia; p.o). Além de prevenir a hipertrofia cardíaca, celular e o remodelamento septal, a inibição do inflamassoma NLRP3 preveniu as alterações de contratilidade, tanto ex vivo, como em cardiomiócitos isolados. Além disso, a inibição do inflamassoma preveniu a redução do transiente de cálcio, o aumento da expressão gênica de IL-1β, e o aumento da concentração de EROs e da atividade de caspase-1 induzidos por cocaína. Parte desses dados foi confirmada em animais nocautes (KO) para NLRP3 e caspase-1 que receberam cocaína, nos quais se notou prevenção da hipertrofia cardíaca e da redução da capacidade antioxidante. Por fim, para confirmar o envolvimento de receptores adrenérgicos nos efeitos cardíacos da cocaína, um grupo foi tratado com carvedilol (20 mg/kg/dia; i.p), um antagonista misto dos receptores adrenérgicos. Observou-se que o carvedilol, além de mimetizar os efeitos dos inibidores do inflamassoma NLRP3, prevenindo a hipertrofia cardíaca e celular, a hipercontratilidade basal e a menor resposta a estímulo adrenérgico ex vivo, inibiu a ativação do inflamassoma NLRP3 induzida por cocaína. Conclui-se que o inflamassoma NLRP3 participa do dano cardíaco causado por cocaína, e que inibidores desse inflamassoma previnem tais prejuízos. A ativação do inflamassoma NLRP3 pela cocaína é mediada pela estimulação dos receptores adrenérgicos, visto que o antagonista misto desses receptores inibiu sua atividade e preveniu os danos cardíacos induzidos pela droga.
Abstract: Cocaine dependence negatively affects the quality of life and working capacity of users and is associated with increased public costs for treating dependents. Peripherally, cocaine blocks the reuptake of noradrenaline through the norepinephrine transporter (NET), increasing its availability in the synaptic cleft and exacerbating its effects on the heart. In addition to increased activation of adrenergic receptors, cocaine activates NF-κB and the expression of pro-inflammatory cytokines, such as IL-1β and IL-18, as well as the production of reactive oxygen species (ROS). These are key events in the activation of the NLRP3 inflammasome, an intracellular platform that culminates in caspase-1 activation and is involved in the pathophysiology of several cardiovascular diseases. Despite this evidence, there has not yet been a demonstration of the involvement of the NLRP3 inflammasome in cocaine-induced cardiac damage. For this purpose, C57BL/6 mice were given cocaine (15 mg/kg/day; i.p) for either 5 days or 15 days to assess cardiac morphometry and non-invasive systolic blood pressure (SBP) monitoring. Cocaine was observed to induce an increase in heart weight, septal wall thickening, and cardiomyocyte hypertrophy at both time points. SBP increased only after 15 days of cocaine exposure. Thus, the study focused on characterizing cardiac changes after 5 days of cocaine exposure. At this time point, although cocaine did not induce fibrosis and caused only subtle changes in the electrocardiogram, elevated basal contractility was observed in isolated hearts, with a reduced response to pharmacological stress by β-adrenergic agonists. Additionally, there was a reduction in antioxidant barriers, evidenced by a decrease in SOD and catalase activities, combined with an increase in ROS, measured by fluorescent probe (DHE), and activation of the NLRP3 inflammasome, determined by a fluorescent probe for active caspase-1 (FAM-FLICA). Thus, to determine the role of the NLRP3 inflammasome, animals treated with cocaine were given the drugs MCC950 (20 mg/kg/day; i.p) and glibenclamide (20 mg/kg/day; p.o). In addition to preventing cardiac, cellular hypertrophy, and septal remodeling, NLRP3 inflammasome inhibition prevented contractility changes, both ex vivo and in isolated cardiomyocytes. Furthermore, inflammasome inhibition prevented the reduction in calcium transients, the increase in IL-1β gene expression, and the increase in ROS concentration and caspase-1 activity induced by cocaine. Some of these findings were confirmed in NLRP3 and caspase-1 knockout (KO) mice treated with cocaine, in which prevention of cardiac hypertrophy and reduction in antioxidant capacity was observed. Finally, to confirm the involvement of adrenergic receptors in cocaine's cardiac effects, a group was treated with carvedilol (20 mg/kg/day; i.p), an α- and β dual receptor blocker . It was observed that carvedilol, in addition to mimicking the effects of NLRP3 inflammasome inhibitors by preventing cardiac and cellular hypertrophy, basal hypercontractility, and reduced ex vivo adrenergic response, inhibited NLRP3 inflammasome activation induced by cocaine. In conclusion, NLRP3 inflammasome plays a role in cocaine-induced cardiac damage, and treatments with NLRP3 inflammasome inhibitors prevent this injury. NLRP3 inflammasome activation by cocaine is mediated by adrenergic receptor stimulation, as combined α- and β-receptor blockage inhibited NLRP3 inflammasome activity and prevented cocaine-induced cardiac damage.
Subject: Farmacologia
Cocaína
Cocaração
Inflamassomos
Glibureto
Carvedilol
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
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/1843/80708
Issue Date: 19-Nov-2024
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