Role of Beta-adrenergic Receptors and Sirtuin Signaling in the Heart During Aging, Heart Failure, and Adaptation to Stress
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Papel dos receptores beta-adrenérgicos e sinalização da sirtuína no coração durante o envelhecimento, insuficiência cardíaca e adaptação ao estresse
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Resumo
In the heart, catecholamine effects occur by activation of beta-adrenergic receptors (β-ARs), mainly the beta 1 (β1-AR) and beta 2 (β2-AR) subtypes, both of which couple to the Gs protein that activates the adenylyl cyclase signaling pathway. The β2-ARs can also couple to the Gi protein that counterbalances the effect of the Gs protein on cyclic adenosine monophosphate production and activates the phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)–Akt signaling pathway. In several cardiovascular disorders, including heart failure, as well as in aging and in animal models of environmental stress, a reduction in the β1/β2-AR ratio and activation of the β2-AR-Gi-PI3K–Akt signaling pathway have been observed. Recent studies have shown that sirtuins modulate certain organic processes, including the cellular stress response, through activation of the PI3K–Akt signaling pathway and of downstream molecules such as p53, Akt, HIF1-α, and nuclear factor-kappa B. In the heart, SIRT1, SIRT3, and β2-ARs are crucial to the regulation of the cardiomyocyte energy metabolism, oxidative stress, reactive oxygen species production, and autophagy. SIRT1 and the β2-AR-Gi complex also control signaling pathways of cell survival and death. Here, we review the role played by β2-ARs and sirtuins during aging, heart failure, and adaptation to stress, focusing on the putative interplay between the two. That relationship, if proven, merits further investigation in the context of cardiac function and dysfunction.
Abstract
No coração, os efeitos das catecolaminas ocorrem pela ativação de receptores beta-adrenérgicos (β-ARs), principalmente os subtipos beta 1 (β1-AR) e beta 2 (β2-AR), ambos acoplados à proteína Gs que ativa o via de sinalização da adenilil ciclase. Os β2-ARs também podem se acoplar à proteína Gi que contrabalança o efeito da proteína Gs na produção cíclica de monofosfato de adenosina e ativa a via de sinalização fosfatidilinositol 3-quinase (PI3K)-Akt. Em várias doenças cardiovasculares, incluindo insuficiência cardíaca, bem como no envelhecimento e em modelos animais de estresse ambiental, foi observada redução na relação β1/β2-AR e ativação da via de sinalização β2-AR-Gi-PI3K-Akt . Estudos recentes mostraram que as sirtuínas modulam certos processos orgânicos, incluindo a resposta ao estresse celular, por meio da ativação da via de sinalização PI3K-Akt e de moléculas a jusante, como p53, Akt, HIF1-α e fator nuclear-kappa B. No coração , SIRT1, SIRT3 e β2-ARs são cruciais para a regulação do metabolismo energético dos cardiomiócitos, estresse oxidativo, produção de espécies reativas de oxigênio e autofagia. SIRT1 e o complexo β2-AR-Gi também controlam as vias de sinalização de sobrevivência e morte celular. Aqui, revisamos o papel desempenhado por β2-ARs e sirtuínas durante o envelhecimento, insuficiência cardíaca e adaptação ao estresse, com foco na interação putativa entre os dois. Essa relação, se comprovada, merece mais investigação no contexto da função e disfunção cardíaca.
Assunto
Coração, Receptores beta-adrenérgicos
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https://link.springer.com/article/10.1007/s10571-017-0557-2