PI3Kgama regula gp91phox (NOX-2) e induz alterações cardiodeletérias
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Gabriela Placoná Diniz
Stefany Bruno de Assis Cau
Ivanita Stefanon
Virginia Soares Lemos
Silvia Carolina Guatimosim Fonseca
Stefany Bruno de Assis Cau
Ivanita Stefanon
Virginia Soares Lemos
Silvia Carolina Guatimosim Fonseca
Resumo
O remodelamento cardíaco é o conjunto das alterações moleculares, celulares e
teciduais que reflete as modificações estruturais e/ou funcionais do coração frente
a diferentes estímulos, que podem ser fisiológicos ou patológicos. Diversos
sistemas fisiológicos desempenham funções essenciais para o estabelecimento e
progressão dessas alterações. Dentre eles, o sistema renina-angiotensina aldosterona e o sistema nervoso autônomo, que são fundamentais nos ajustes
fisiológicos da frequência, força e hemodinâmica cardíaca. Por outro lado, a ação
excessiva dos efetores desses sistemas pode gerar modificações patológicas no
músculo cardíaco, que, quando não resolvidas, estão associadas à instalação das
doenças cardíacas. O remodelamento cardíaco patológico pode ser caracterizado
por hipertrofia, fibrose e inflamação, que são, pelo menos em parte, mediados pelo
desbalanço entre a produção de espécies reativas de oxigênio (ROS) e as defesas
antioxidantes, o que é definido como estresse oxidativo. Neste contexto, a gp91phox
(NOX-2) é um agente fundamental, pois é a principal fonte de ROS para o tecido
cardíaco. A atividade da gp91phox pode ser modulada de diferentes formas, e sabe se que as fosfoinositideo-3-quinases (PI3K), uma família de cinases que regulam
funções como crescimento de cardiomiócitos, sobrevivência, inflamação e
contratilidade cardíaca, também está associada à atividade de gp91phox na
produção de ROS. Embora haja evidências esparsas de que a gp91phox medeia os
efeitos cardíacos rápidos da aldosterona e de que tanto a PI3K quanto a gp91phox
estão envolvidas com os efeitos cardiodeletérios do estresse adrenérgico crônico,
dados mecanicistas de como se dá a ativação desta via ainda não foram
consolidados. Sendo assim, o intuito deste trabalho é entender o papel da gp91phox
nas alterações cardíacas agudas e crônicas que dependem do estresse oxidativo
induzido por diferentes estímulos, e de definir o envolvimento da PI3K com a sua
atividade. No presente estudo, nós avaliamos o papel da gp91phox (i) nas alterações
cardíacas agudas induzidas pela aldosterona, e (ii) no remodelamento cardíaco
induzido pelo estresse adrenérgico crônico. No primeiro capítulo, nossos
resultados mostram que a gp91phox medeia os efeitos agudos da aldosterona: (a)
na produção de ROS e carbonilação de proteínas no tecido cardíaco; (b) na
oxidação da calmodulina quinase II (CaMKII) e no transiente de cálcio
citoplasmático; e (c) em vias pró-inflamatórias celulares e teciduais no coração.
Mostramos também que a PI3Kγ participa do efeito oxidativo da aldosterona em
cardiomiócitos ventriculares isolados. Já no segundo capítulo, mostramos que: (d)
que a NADPH oxidase participa do efeito fibrótico e hipertrófico do estresse
adrenérgico crônico; e que (e) estes efeitos dependem da via gp91phox/PI3Kγ/ROS.
Juntas, estas evidências trazem um maior entendimento sobre o envolvimento da
gp91phox nas alterações cardíacas agudas e crônicas que dependem do estresse
oxidativo, e do papel crucial da PI3Kγ como seu mediador upstream, o que coloca
a via de sinalização PI3Kγ/gp91phox/ROS como alvo importante no estudo dos
mecanismos das doenças cardíacas caracterizadas por inflamação, hipertrofia e
fibrose cardíaca.
Abstract
Cardiac remodeling characterizes a group of molecular, cellular and tissue changes
that reflect the structural and/or functional alterations of the heart in response to
different stimuli, which can be physiological or pathological. Several physiological
systems play essential roles for the establishment and progression of these changes.
Among them, the renin-angiotensin-aldosterone and the autonomic nervous system
are fundamental in the physiological adjustments of cardiac frequency, strength and
hemodynamics. On the other hand, the excessive action of the effectors of these
systems can generate pathological changes in the heart muscle, which, when
unresolved, are associated with the onset of heart disease. Pathological cardiac
remodeling can be characterized by hypertrophy, fibrosis, and inflammation, which are,
at least in part, mediated by the imbalance between reactive oxygen species (ROS)
production and antioxidant defenses, which is defined as oxidative stress. In this
context, gp91phox (NOX-2) is a key agent, as it is the main source of ROS in the cardiac
tissue. The activity of gp91phox can be modulated by different stimuli, and
phosphoinositide-3-kinases (PI3K), a family of kinase that regulate functions such as
cardiomyocyte growth, survival, inflammation and cardiac contractility, are also known
to be associated with the activity of gp91phox in ROS production. Although there is
sparse evidence that gp91phox mediates the rapid cardiac effects of aldosterone and
that both PI3K and gp91phox are involved with the cardiodeleterious effects of chronic
adrenergic stress, mechanistic data on how this pathway is activated has not yet been
consolidated. Therefore, the aim of this work is to understand the role of gp91phox in
acute and chronic cardiac alterations that depend on oxidative stress induced by
different stimuli, and to define the involvement of PI3K in this process. In the present
study, we evaluated the role of gp91phox (i) in acute cardiac changes induced by
aldosterone, and (ii) in cardiac remodeling induced by chronic adrenergic stress. In the
first chapter, our results show that gp91phox mediates the acute effects of aldosterone:
(a) on ROS production and protein carbonylation in cardiac tissue; (b) in the oxidation
of calmodulin kinase II (CaMKII) and in the cytoplasmic calcium transient; and (c) in
cellular and tissue proinflammatory pathways in the heart. We also show that PI3Kγ
participates in the oxidative effect of aldosterone on isolated ventricular
cardiomyocytes. In the second chapter, we show that: (d) that NADPH oxidase
participates in the fibrotic and hypertrophic effects of chronic adrenergic stress; and
that (e) these effects depend on the gp91phox/PI3Kγ/ROS pathway. Together, these
evidences bring a greater understanding of the involvement of gp91phox in acute and
chronic cardiac abnormalities that depend on oxidative stress, and the crucial role of
PI3Kγ as its upstream mediator. Our data support the idea that tools targeting the
PI3Kγ/gp91phox/ROS signaling pathway may be important in the study of the
mechanisms of cardiac diseases characterized by inflammation, hypertrophy and
cardiac fibrosis.
Assunto
Fisiologia, Coração, ldosterona, Estresse Oxidativo, Adrenérgicos
Palavras-chave
Estresse oxidativo, aldosterona, sinalização adrenérgica, remodelamento cardíaco