Efeitos do anti-hipertensivo de ação central rilmenidina nas alterações funcionais e moleculares resultantes do ave hemorrágico experimental no córtex insular de roedores
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tese de doutorado
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Effects of the Centrally Acting Antihypertensive Rilmenidine on Functional and Molecular Alterations Induced by Experimental Hemorrhagic Stroke in the Insular Cortex of Rodents
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Resumo
O acidente vascular encefálico hemorrágico (AVEh) envolvendo o córtex insular (IC) está associado a disfunções cardiovasculares e aumento da morbidade e mortalidade.
Contudo os mecanismos neurobiológicos centrais que conectam o AVEh no IC a essas complicações ainda não são completamente compreendidos. O presente estudo teve como objetivo investigar, de forma integrada, os efeitos funcionais e moleculares do AVEh no IC de roedores e avaliar o potencial terapêutico da rilmenidina, um agente anti-hipertensivo de ação central. Para isso, foram realizadas a avaliação dos parâmetros cardiovasculares, autonômicos, neuroquímicos e moleculares pós-AVEh insular. Adicionalmente, desenvolvemos um modelo de AVEh insular em camundongos C57BL/6J, por se tratar de uma linhagem amplamente utilizada na pesquisa e por ser base para a geração de diversos modelos knockout e transgênicos. Os resultados em ratos demonstraram que o AVEh no IC induziu taquicardia e aumento pressórico sustentados, sem alterações significativas nos parâmetros morfométricos, neurocomportamentais ou na sobrevida. A ritmicidade circadiana da temperatura corporal foi identificada em todos os grupos, e o AVEh no IC promoveu alterações no mesor e na acrofase. Em nível molecular, o AVEh no IC induziu regulação positiva dos genes GAD1, GAD2 e Slc32a1. No RVLM, o AVEh insular promoveu regulação negativa da expressão de NMDA, AMPA, vGLUT, GABA-A e GABA-B. A dosagem de neurotransmissores demonstrou que o AVEh reduziu a concentração de glutamato, sem alterar significativamente a concentração de GABA no IC. No RVLM, o AVEh insular aumentou a concentração de GABA, sem alterações significativas nas concentrações de glutamato. No coração, a concentração de norepinefrina foi significativamente maior no grupo AVEh insular em comparação ao controle, caracterizando hiperatividade simpática cardíaca, enquanto a expressão dos receptores β1 e β2 não diferiu entre os grupos. O tratamento com rilmenidina restaurou a função cardiovascular e o mesor da ritmicidade circadiana da temperatura corporal, reverteu as alterações moleculares no IC e, no RVLM, modulou negativamente apenas a proteína GAD1 e positivamente a GABRA4. No IC, o grupo tratado apresentou aumento da concentração de glutamato, embora ainda diferente do controle, sem alterações na concentração de GABA. No RVLM, o tratamento normalizou as concentrações de GABA para níveis semelhantes ao controle, enquanto as concentrações de glutamato permaneceram inalteradas. Além disso, a rilmenidina normalizou as concentrações cardíacas de norepinefrina. Em camundongos C57BL/6J, o AVEh no IC induziu taquicardia, aumento da norepinefrina cardíaca, instaurou um processo inflamatório cardíaco de intensidade branda e causou possíveis danos ao rim esquerdo. O tratamento com rilmenidina preveniu a taquicardia e o aumento de norepinefrina, o processo inflamatório cardíaco, as alterações morfométricas do rim esquerdo e conferiu maior sobrevida aos animais. Em conjunto, este estudo demonstra que o AVEh no IC de roedores desencadeia uma disfunção autonômica simpática de origem central, com repercussões funcionais e moleculares. Foi estabelecido de forma inédita e com sucesso a padronização e a caracterização do modelo experimental de AVEh no córtex insular de camundongos C57BL/6J, demonstrando que a lesão nessa região é capaz de desencadear uma intensa hiperativação simpática. Os achados reforçam a rilmenidina como um agente cardioprotetor capaz de reverter este desequilíbrio autonômico por meio da modulação de circuitos centrais. Esses resultados consolidam o papel crítico do IC no controle cardiovascular e indicam que o modelo experimental aqui utilizado constitui uma ferramenta importante e promissora para a investigação fisiopatológica e farmacológica dos mecanismos das cardiomiopatias secundárias ao AVEh.
Abstract
Hemorrhagic stroke (AVEh) involving the insular cortex (IC) is associated with cardiovascular dysfunctions and increased morbidity and mortality. However, the central neurobiological mechanisms linking AVEh in the IC to these complications remain incompletely understood. The present study aimed to investigate, in an integrated manner, the functional and molecular effects of AVEh in the IC of rodents and to evaluate the therapeutic potential of rilmenidine, a centrally acting antihypertensive agent. To this end, cardiovascular, autonomic, neurochemical, and molecular parameters were evaluated following insular AVEh. Additionally, an insular AVEh model was developed in C57BL/6J mice, as this strain is widely used in research and serves as the basis for the generation of multiple knockout and transgenic models.
Results in rats demonstrated that AVEh in the IC induced sustained tachycardia and increased arterial pressure, without significant changes in morphometric or neurological parameters or survival. Circadian rhythmicity of body temperature was identified in all groups, and AVEh in the IC altered both mesor and acrophase. At the molecular level, AVEh in the IC induced upregulation of the genes GAD1, GAD2, and Slc32a1. In the RVLM, insular AVEh promoted downregulation of NMDA, AMPA, vGLUT, GABA-A, and GABA-B expression. Neurotransmitter quantification showed that AVEh reduced glutamate concentration without significantly altering GABA concentration in the IC. In the RVLM, insular AVEh increased GABA concentration, without significant changes in glutamate levels. In the heart, norepinephrine concentration was significantly higher in the insular AVEh group compared with controls, characterizing cardiac sympathetic hyperactivity, while the expression of β1 and β2 receptors did not differ between groups. Treatment with rilmenidine restored cardiovascular function and the mesor of circadian body temperature rhythmicity, reversed molecular alterations in the IC, and, in the RVLM, negatively modulated only GAD1 protein and positively modulated GABRA4. In the IC, the treated group showed increased glutamate concentration, although it remained different from controls, while GABA concentration was unchanged. In the RVLM, treatment normalized GABA concentrations to levels similar to controls, whereas glutamate concentrations remained unchanged. In addition, rilmenidine normalized cardiac norepinephrine concentrations. In C57BL/6J mice, AVEh in the IC induced tachycardia, increased cardiac norepinephrine, triggered a mild cardiac inflammatory process, and caused possible damage to the left kidney. Rilmenidine treatment prevented tachycardia and norepinephrine elevation, cardiac inflammation, morphometric alterations in the left kidney, and increased animal survival. Taken together, this study demonstrates that AVEh in the IC of rodents triggers a centrally mediated sympathetic autonomic dysfunction, with functional and molecular consequences. The standardization and characterization of an experimental AVEh model in the insular cortex of C57BL/6J mice were successfully and originally established, demonstrating that injury to this region is capable of inducing intense sympathetic hyperactivation. These findings reinforce rilmenidine as a cardioprotective agent capable of reversing this autonomic imbalance through modulation of central circuits. Moreover, the results consolidate the critical role of the IC in cardiovascular control and indicate that the experimental model used herein represents an important and promising tool for pathophysiological and pharmacological investigation of the mechanisms underlying AVEh-related cardiomyopathies.
Assunto
Fisiologia, Sistema Nervoso Simpático, Córtex Insular, Acidente Vascular Cerebral Hemorrágico
Palavras-chave
Córtex insular, Acidente vascular hemorrágico cerebral, Atividade simpática
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