Infecção aguda por Zika Vírus: impacto na função cardíaca e no tônus vascular - papel do eixo CCR5–COX–PGI2-PKA

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Universidade Federal de Minas Gerais

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Tese de doutorado

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Luciana Venturini Rossoni; Stefany Bruno de Assis Cau; Alice Valença Araújo; Rafael Menezes da Costa

Resumo

A infecção pelo ZIKV causa complicações neurológicas significativas, porém os impactos cardiovasculares permanecem pouco explorados. O objetivo deste estudo foi avaliar alterações cardiovasculares e seus mecanismos em camundongos infectados pelo ZIKV. Para tanto, utilizou-se camundongos A129 (IFNα/βR-/-), que foram divididos em controle (MOCK) e infectados (4x10³ PFU, i.v.). Os resultados foram obtidos em 3 e 5 dias após-infecção (dpi), incluindo escore clínico, massa corporal, hemograma, título viral, mediadores pró-inflamatórios, permeabilidade vascular, função renal, pressão arterial sistólica (PAS), eletrocardiograma, dosagem de CK-MB, função e contratilidade cardíaca, transiente de cálcio e reatividade vascular. Na infecção congênita, fêmeas grávidas da linhagem C57Bl/6J, foram infectadas (1×10⁶ PFU, via i.p.) no 5º dia de gestação e a reatividade vascular da prole foi avaliada na 12ª semana de vida. Foram considerados significativos os resultados com p<0,05. Os resultados demonstraram que a infecção por ZIKV reduziu a massa corporal em 3 e 5 dpi e causou redução da pressão arterial em 3 dpi. Além disso, os camundongos infectados apresentaram inflamação sistêmica, leucocitose e esplenomegalia. O ZIKV foi detectado no plasma, coração e aorta em 3 e 5 dpi, com elevação de CCL5 e CCL2 na aorta e de CCL5 no plasma. A infecção pelo ZIKV causou prejuízo da função renal e aumento de células tubulares e intersticiais. O eletrocardiograma revelou bloqueio de condução cardíaca em 5 dpi, com prolongamento da onda P, intervalo PR e QT. A contratilidade cardíaca aumentou, refletida por elevação de pressão desenvolvida pelo ventrículo esquerdo (PDVE), derivada da pressão em função do tempo – positiva e negativa (dP/dT), fração de encurtamento dos cardiomiócitos, além do transiente de cálcio. A hipercontratilidade cardíaca observada pode representar um estágio precoce de disfunção miocárdica compensatória, que pode ser transitória, possivelmente induzida pela ativação do eixo CCR5–COX–prostaciclina–PKA, capaz de promover sobrecarga de cálcio no citoplasma por um prejuízo na ação de SERCA/Fosfolambam. Em aortas, a infecção resultou em hiporreatividade à fenilefrina (5 dpi), revertida pelo antagonismo do receptor de CCL5 (CC5R - Maraviroc). Inibidores seletivos de COX-1 e COX-2 (Mofezolac e Celecoxib, respectivamente), antagonista do receptor para prostaciclina (RO1138452) e inibidor da proteína quinase A (PKA) (KT-5720) também reverteram a hiporreatividade vascular. Sugere-se que a inflamação vascular e a hiporresponsividade à fenilefrina foi mediada pela via CCR5–COX–prostaciclina–PKA, cuja intervenção farmacológica reverteu a disfunção vascular. A infecção por ZIKV não impactou a reatividade vascular aórtica nas fêmeas adultas, indicando uma proteção hormonal. Já na infecção congênita, observou-se hiperresponsividade à fenilefrina na prole, indicando possível envolvimento de mecanismos distintos, como o estresse oxidativo via produção de ânion superóxido. Os resultados sugerem que a ativação do eixo inflamatório CCR5–COX–prostaciclina–PKA pode impactar não apenas o tônus vascular, mas também a função elétrica e contrátil do coração durante a fase aguda da infecção. Dessa forma, o presente trabalho contribui para esclarecer os mecanismos patogênicos ainda pouco explorados na infecção pelo ZIKV, destacando o impacto desta infecção no sistema cardiovascular.

Abstract

ZIKV infection causes significant neurological complications; however, its cardiovascular impacts remain poorly explored. This study aimed to evaluate cardiovascular changes and their mechanisms in mice infected with ZIKV. A129 mice (IFNα/βR-/-) were used and divided into control (MOCK) and infected groups (4×10³ PFU, intravenous). Data were collected at 3- and 5-days post-infection (dpi), including clinical score, body mass, blood count, viral load, pro-inflammatory mediators, vascular permeability, renal function, systolic blood pressure (SBP), electrocardiogram, CK-MB levels, cardiac function and contractility, calcium transients, and vascular reactivity. In congenital infection, pregnant females of the C57Bl/6J lineage were infected (1×10⁶ PFU, via i.p.) on the 5th day of gestation and the vascular reactivity of the offspring was evaluated at the 12th week of life. Results with p<0.05 were considered statistically significant. The results demonstrated that ZIKV infection reduced body mass at 3 and 5 dpi and caused a decrease in blood pressure at 3 dpi. Additionally, infected mice exhibited systemic inflammation, leukocytosis, and splenomegaly. ZIKV was detected in the plasma, heart, and aorta at 3 and 5 dpi, with increased levels of CCL5 and CCL2 in the aorta and CCL5 in the plasma. ZIKV infection caused impaired renal function and an increase in tubular and interstitial cells. The electrocardiogram revealed cardiac conduction block at 5 dpi, with prolonged P wave, PR and QT interval. Cardiac contractility was enhanced, reflected by increased left ventricular developed pressure (LVDP), positive and negative pressure derivative (dP/dT), cardiomyocyte fractional shortening, and calcium transients. The observed cardiac hypercontractility may represent an early stage of compensatory myocardial dysfunction, potentially transient, possibly induced by activation of the CCR5–COX–prostacyclin–PKA axis, which can promote calcium overload in the cytoplasm due to impaired SERCA/phospholamban function. In mice aorta, the infection resulted in hyporeactivity to phenylephrine (5 dpi), which was reversed by CCL5 receptor antagonism (CCR5 - Maraviroc). COX-1 and COX-2 inhibitors (Mofezolac and Celecoxib, respectively), a prostacyclin receptor antagonist (RO1138452), and a protein kinase A (PKA) inhibitor (KT-5720) also reversed the vascular hyporeactivity. It is suggested that vascular inflammation and hyporesponsiveness to phenylephrine were mediated by the CCR5–COX prostacyclin–PKA pathway, and pharmacological intervention reversed this vascular dysfunction. ZIKV infection did not impact vascular reactivity in adult females, suggesting hormonal protection. However, in congenital infection, offspring exhibited hyperresponsiveness to phenylephrine, indicating the possible involvement of distinct mechanisms such as oxidative stress via superoxide anion production. The results suggest that activation of the CCR5–COX–prostacyclin–PKA inflammatory and endothelial axis may impact not only vascular tone but also cardiac electrical and contractile function during the acute phase of infection. Thus, this study contributes to clarifying the still poorly explored pathogenic mechanisms of ZIKV infection, highlighting its impact on the cardiovascular system.

Assunto

Fisiologia, Zika virus, Sistema Cardiovascular, Quimiocina CCL5, Proteínas Quinases Dependentes de AMP Cíclico

Palavras-chave

Zika Vírus, Reatividade Vascular Aórtica, Sistema Cardiovascular, CCL5, PKA

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