Análise comparativa do proteoma do tecido cardíaco de camundongos fêmeas jovens, idosas e idosas tratadas com estradiol
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Primeiro orientador
Membros da banca
Maria José Campagnole dos Santos
Pedro Pires Goulart Guimarães
Pedro Pires Goulart Guimarães
Resumo
Introdução: O envelhecimento é um processo fisiológico e multifatorial,
caracterizado pela perda progressiva da integridade anatômica e funcional, que
leva a um risco aumentado das doenças cardiovasculares (DCVs). É possível
inferir que o envelhecimento cardíaco afeta vias fisiopatológicas do
desenvolvimento de DCVs em ambos os sexos, devido a um remodelamento
estrutural e funcional do coração. Nesse sentido, destacam-se as mulheres no
período da pós menopausa, que apresentam um risco cardíaco maior, devido a
redução do nível de hormônios estrogênicos, os quais estão associados à
cardioproteção. Os mecanismos moleculares e proteínas envolvidas no
processo de envelhecimento do tecido cardíaco e tratamento hormonal com
estrógenos (E2) ainda não estão bem definidos. Objetivo: Através da técnica
de proteômica, identificar e avaliar as alterações na expressão de proteínas do
tecido cardíaco de camundongos fêmeas jovens, idosas e idosas tratadas com
estradiol. Metodologia: Foram utilizados camundongos fêmeas selvagens da
linhagem C57BL/6J, com idade entre 10 e 12 semanas para o grupo de jovens,
idade entre 22 e 24 meses para os grupos de idosas e para fêmeas idosas
tratadas com estradiol (E2) (7 dias de tratamento com E2 por via subcutânea).
Após tratamento, os animais foram eutanasiados e tiveram o ápice e base do
coração coletados para análises posteriores. Resultados: No tecido cardíaco
de fêmeas idosas observou-se um aumento no diâmetro dos cardiomiócitos, do
espaço extracelular e na expressão protéica do AT1r. quando comparadas com
jovem. A análise proteômica da senescência evidenciou proteínas
positivamente relacionadas a contração de fibras musculares, como Myh7 e
Myl6, as quais sugerem um aumento da força de contração do músculo
cardíaco em fêmeas idosas. Outro ponto observado foi o envolvimento de
genes relacionados a homeostase celular, a qual se mostrou prejudicada no
envelhecimento. Ao analisar o tratamento com E2 pela ótica da proteômica,
evidenciou-se 7 genes, upregulated, relacionados a funções de respiração
aeróbica, processo de oxirredução e síntese de ATP mitocondrial acoplado ao
transporte de elétrons, sugerindo uma melhora geral do metabolismo celular
após tratamento com E2. De forma interessante, a proteína S100a10 esteve
presente como a maior regulação positiva no envelhecimento, ao comparar os
animais jovens e idosos e ao mesmo tempo também apresentou a maior
regulação negativa após o tratamento com E2, na comparação entre idosas e
idosas tratadas com estradiol. Por fim, através de análises de Western blot,
observou-se uma redução da expressão de enzimas pró-oxidantes, como Gp91
e SOD2 em fêmeas tratadas com E2. Conclusões: A proteômica demonstrou
ser uma técnica eficiente para criar um link entre a variação da expressão de
proteínas e genes, e doenças cardiovasculares. Os resultados reforçaram o
desequilíbrio celular na senescência, apresentando uma desregulação da
homeostase química celular e um maior recrutamento de proteínas
relacionadas à contração do músculo liso. O tratamento agudo com E2 levou a
uma redução da produção de ROS mitocondrial e uma relação com a melhora
do metabolismo celular geral, além de uma produção de ATP mais abundante e
uma respiração celular mais eficiente. Adicionalmente, o tratamento com E2 na
senescência demonstrou efeitos anti-hipertróficos. Estudos adicionais serão
necessários para elucidar o papel da S100a10 e outras proteínas identificadas
no presente estudo, no envelhecimento natural e sua modulação pelo E2. Este
trabalho fornece uma base para o desenvolvimento de novos estudos acerca
do tratamento hormonal estrogênico e sua correlação com DCVs.
Abstract
Introduction: Aging is a physiological and multifactorial process
characterized by the progressive loss of anatomical and functional integrity,
which leads to an increased risk of cardiovascular diseases (CVDs). It can be
inferred that cardiac aging affects pathophysiological pathways of CVD
development in both sexes due to structural and functional remodeling of the
heart. In this sense, postmenopausal women stand out, who present a higher
cardiac risk due to the reduction in the levels of estrogen hormones, which are
associated with cardioprotection. The molecular mechanisms and proteins
involved in the cardiac tissue during natural aging of females mice and the
effects of estrogen (E2) are not yet well defined. Objective: To evaluate the
proteomic changes in cardiac tissue in young, elderly and elderly female mice
treated with E2. Methodology: Wild female C57BL / 6J mice aged 10 to 12
weeks were used for the young group, aged 22 to 24 months for the elderly and
estradiol (E2)-treated elderly females (7 days of treatment with E2
subcutaneously). After treatment, the animals were euthanized and had the
apex and base of the heart collected for further analysis. Results: In cardiac
tissue of older females, there was an increase in cardiomyocyte diameter,
extracellular space and AT1r protein expression when compared to young
group. Proteomic analysis of senescence showed proteins positively related to
muscle fiber contraction, such as Myh7 and Myl6, which suggest an increase in
cardiac muscle contraction force in older females. Another point observed was
the involvement of genes related to cellular homeostasis, which was impaired in
aging. Analyzing the E2 treatment from the proteomic perspective, it was found
7 upregulated genes related to aerobic respiration functions, oxirreduction
process and synthesis of mitochondrial ATP coupled with electron transport,
suggesting a general improvement of cellular metabolism after treatment with
E2. Interestingly, the protein S100a10 was present as the highest up-regulated
by senescence when comparing young and old animals, and at the same time
also had the highest down-regulation after E2 treatment when comparing
elderly group to elderly treated with E2. Finally, Western blot analysis showed a
reduction in the expression of pro-oxidant enzymes such as Gp91 and SOD2 in
females treated with E2. Conclusions: Proteomics has been shown to be an
efficient technique for linking protein and gene expression variations with CVDs.
The results reinforced cellular imbalance in senescence, presenting a
deregulation of cellular chemical homeostasis and a higher recruitment of
proteins related to smooth muscle contraction. Acute treatment with E2 led to a
reduction in mitochondrial ROS production and a relationship to improved
overall cell metabolism, more abundant ATP production and more efficient
cellular respiration. Additionally, treatment with E2 in senescence demonstrated
antihypertrophic effects. Additional studies are needed to elucidate the role of
S100a10 and other proteins identified in this study in natural aging and its
modulation by E2. This paper provides a basis for the development of new
studies on estrogen hormone treatment and its correlation with CVDs.
Assunto
Envelhecimento, Doenças Cardiovasculares, Proteoma, Estrogênios, Terapia de reposição hormonal
Palavras-chave
Envelhecimento, Proteoma cardíaco, Estrógeno, Reposição hormonal, Doenças cardiovasculares
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