A formação de aldeídos decorrente do estresse oxidativo é cardiotóxica e contribui para o aparecimento das doenças cardiovasculares. O aldeído 4-hidroxi-2-nonenal (4HNE) apresenta grande poder nocivo cardíaco. A enzima mitocondrial aldeído desidrogenase 2 (ALDH2) é a principal responsável pela remoção do 4HNE, sendo que a ativação farmacológica da ALDH2 previne danos cardíacos oriundos do processo de isquemia/reperfusão. Com o intuito de compreender o papel desta enzima na insuficiência cardíaca (IC) tivemos como objetivos: caracterizar o curso temporal de ativação da ALDH2 pós-infarto do miocárdio em ratos e estudar o efeito da ativação farmacológica sustentada da ALDH2 na IC. Nossos resultados apontam que na 1ª, 2ª e 4ª semanas pós-infarto a atividade da ALDH2 apresenta-se reduzida. Essa redução está associada à disfunção mitocondrial e cardíaca. Contudo, o tratamento com Alda-1 proporciona uma melhora dessas funções. Assim, concluímos que a ativação seletiva da ALDH2 reduz danos cardíacos, podendo ser considerada um novo alvo terapêutico no tratamento da IC. / Here we determined the benefits of chronic activation of ALDH2 on the progression of heart failure after the onset of symptoms using a post-myocardial infarction model. We showed that a six-week treatment of myocardial infarction-induced heart failure rats with Alda-1, a selective ALDH2 activator, enhanced contractile function, improved left ventricular compliance and increased diastolic dysfunction under basal conditions and after sudden pressure-overload stress. Moreover, sustained Alda-1 treatment showed no toxicity and promoted a cardiac anti-remodeling effect by suppressing myocardial hypertrophy and fibrosis. Moreover, ALDH2 activation-mediated cardioprotection was associated with improved mitochondrial function. Further Alda-1 treatment preserved mitochondrial function in vitro upon 4-HNE addition. Therefore, selective activation of mitochondrial ALDH2 reduces aldehydic load, preserves mitochondrial function and improves heart failure outcome, suggesting that ALDH2 activators have a potential therapeutic value for treating heart failure patients.

A formação de aldeídos decorrente do estresse oxidativo é cardiotóxica e contribui para o aparecimento das doenças cardiovasculares. O aldeído 4-hidroxi-2-nonenal (4HNE) apresenta grande poder nocivo cardíaco. A enzima mitocondrial aldeído desidrogenase 2 (ALDH2) é a principal responsável pela remoção do 4HNE, sendo que a ativação farmacológica da ALDH2 previne danos cardíacos oriundos do processo de isquemia/reperfusão. Com o intuito de compreender o papel desta enzima na insuficiência cardíaca (IC) tivemos como objetivos: caracterizar o curso temporal de ativação da ALDH2 pós-infarto do miocárdio em ratos e estudar o efeito da ativação farmacológica sustentada da ALDH2 na IC. Nossos resultados apontam que na 1ª, 2ª e 4ª semanas pós-infarto a atividade da ALDH2 apresenta-se reduzida. Essa redução está associada à disfunção mitocondrial e cardíaca. Contudo, o tratamento com Alda-1 proporciona uma melhora dessas funções. Assim, concluímos que a ativação seletiva da ALDH2 reduz danos cardíacos, podendo ser considerada um novo alvo terapêutico no tratamento da IC. / Here we determined the benefits of chronic activation of ALDH2 on the progression of heart failure after the onset of symptoms using a post-myocardial infarction model. We showed that a six-week treatment of myocardial infarction-induced heart failure rats with Alda-1, a selective ALDH2 activator, enhanced contractile function, improved left ventricular compliance and increased diastolic dysfunction under basal conditions and after sudden pressure-overload stress. Moreover, sustained Alda-1 treatment showed no toxicity and promoted a cardiac anti-remodeling effect by suppressing myocardial hypertrophy and fibrosis. Moreover, ALDH2 activation-mediated cardioprotection was associated with improved mitochondrial function. Further Alda-1 treatment preserved mitochondrial function in vitro upon 4-HNE addition. Therefore, selective activation of mitochondrial ALDH2 reduces aldehydic load, preserves mitochondrial function and improves heart failure outcome, suggesting that ALDH2 activators have a potential therapeutic value for treating heart failure patients.

A enzima aldeído desidrogenase 2 (ALDH2), localizada na matriz mitocondrial, é crucial na manutenção do balanço intracelular de aldeídos. Atualmente, estima-se que 8% da população mundial apresentam uma mutação pontual no gene da ALDH2 (E487K, ALDH2*2) que confere perda de até 95% na atividade enzimática. No presente projeto utilizamos camundongos knock-in ALDH2*2 para avaliar o impacto da mutação ALDH2 (E487K) na disfunção cardíaca induzida pelo infarto do miocárdio. Observamos que os animais mutantes possuem a atividade da ALDH2 reduzida e desenvolvem disfunção cardíaca e remodelamento ventricular semelhante aos animais selvagens após infarto do miocárdio. Porém, os animais com a mutação E487K possuem uma significante redução no consumo de oxigênio basal (respirometria), máximo (teste físico até a exaustão) e em mitocôndria cardíaca isolada, quando comparados aos animais selvagens. Por fim, o tratamento sustentado com Alda-1 (ativador da ALDH2) foi efetivo em restaurar a função cardíaca dos animais infartados, independente do genótipo. / Aldehyde dehydrogenase 2 (ALDH2), located in the mitochondrial matrix, is critical for the maintenance of cellular redox balance by removing reactive aldehydes produced during oxidative stress. It is estimated that 8% of the world population have a point mutation in the ALDH2 gene (E487K), which reduces its enzymatic activity by 95%. Here, we study the impact of the E487K variant of ALDH2 on myocardial infarction-induced heart failure, using ALDH2 E487K knock-in mice. We observed that mice carrying the ALDH2 variant have reduced ALDH2 activity and protein levels compared to WT mice. Despite of reduced oxidative metabolism, animals with ALDH2 mutation develop cardiac dysfunction and ventricular remodeling equivalent to WT animals after myocardial infarction. Finally, sustained Alda-1 treatment (ALDH2 activator) during 6 weeks improved cardiac function of infarcted animals, regardless of genotype.

A doença arterial periférica (DAP) é uma síndrome degenerativa multifatorial que acomete principalmente idosos e tem como principais características a redução da qualidade de vida e o aumento da mortalidade cardiovascular. Dentre as limitações funcionais impostas pela doença, a mais evidente é a piora da capacidade locomotora decorrente da claudicação intermitente (períodos alternados de isquemia e reperfusão). Atualmente não existem tratamentos farmacológicos capazes de bloquear a progressão da DAP, caracterizada pela redução da capacidade oxidativa muscular, excessivo estresse oxidativo e consequente acúmulo de aldeídos reativos no leito afetado. Com base nisso, o presente trabalho visou caracterizar o papel da enzima aldeído desidrogenase 2 na progressão da DAP. Para isso caracterizamos o modelo animal de DAP, e verificamos que camundongos C57Bl/6 após a cirurgia de oclusão de fluxo apresentam redução da atividade catalítica da enzima ALDH2. Fato acompanhado por uma intolerância ao esforço físico, atrofia e prejuízo na contratilidade muscular, além de desarranjo sarcomérico e mitocondrial. Em modelo de cultura celular, a inativação da enzima ALDH2, após hipóxia e reoxigenação levou à prejuízo na angiogênese e disfunção mitocondrial. Mesmo fenômeno observado nos animais DAP tratados com inibidor, que desenvolveram disfunção mitocondrial e pobre resposta à atividade física. Em modelo de genético de redução da atividade da enzima ALDH2, foi possível ver exacerbada disfunção muscular. Baseado nesses resultados, acreditamos que a enzima ALDH2 desempenha um importante papel na progressão da doença arterial periférica, sendo um possível alvo terapêutico. / Peripheral arterial disease (PAD) is a multifactorial disease which mainly affects elderly reducing quality of life and increasing cardiovascular mortality. Among the functional limitations imposed by the disease, the progressive worsening of locomotor capacity arising from intermittent periods of ischemia and reperfusion, are related to reduced muscle oxidative capacity, excessive oxidative stress and consequent accumulation of reactive aldehydes in the affected leg. We recently demonstrated that lipid peroxidation induced-toxic aldehydes accumulation contributes to ischemic heart disease progression. Interestingly, oxidation of these aldehydes through aldehyde dehydrogenase 2 (ALDH2) activation is cardioprotective. Based on that, this work characterizes the role of ALDH2 during PAD progression. The PAD animal model presents decreased skeletal muscle ALDH2 enzyme activity associated with exercise intolerance, muscle atrophy, poor muscle contraction, skeletal muscle sarcomeric disruption and giant mitochondrial accumulation. After ALDH2 inhibitor treatment, cell culture submitted to hypoxia/reoxygenation stress showed no angiogenesis and mitochondrial dysfunction. Similar data was seen at animal model, where PAD mice treated with ALDH2 inhibitor shows mitochondrial dysfunction, greater atrophy and affected physical exercise response. Also, transgenic mice for ALDH2 (which has a reduced ALDH2 activity) submitted to PAD showed a smaller muscle contraction, compared to wild type PAD mice. Our data points to ALDH2 as an important therapeutic target to develop new therapy strategies to counteract PAD progression.

Orientador: Daisy Maria Fávero Salvadori / Resumo: A cardiotoxicidade induzida pela doxorrubicina (DOX), antraciclina isolada da actinobacteria Streptomyces peucetius e amplamente utilizada na terapia antineoplásica, corresponde a um dos mais importantes eventos patofisiológicos que limitam sua aplicação clínica. No entanto, não são completamente conhecidos todos os mecanismos envolvidos nessa toxicidade, o que diminui as possiblidades de intervenção e a redução dos efeitos colaterais para os pacientes sob tratamento. Uma das hipósteses é que os aldeídos gerados pela ação da DOX atuam sobre membranas mitocondriais, alterando o estado redox e formando adutos com proteínas, os quais prejudicam o correto funcionamento da organela. Atividades deletérias da DOX sobre outros componentes celulares, como, por exemplo, os ácidos ribonucleicos, são, também, possíveis mecanismos de toxicidade do antineoplásico. Várias estratégias têm sido utilizadas para minimizar os efeitos adversos da DOX. Uma delas, é a busca por compostos que possam proteger as células da ação citotóxica. Nesse sentido, a Alda-1, pertencente ao grupo das chaperonas e agonista da enzima aldeído desidrogenase mitocondrial (ALDH2), vem sendo testada com o objetivo de reduzir os efeitos adversos dos metabólitos e radicais gerados pelo antineoplásico. Para investigar outros possíveis mecanismos de ação da DOX e o efeito cardiprotetor da Alda-1, este estudo foi delineado utilizando duas abordagens distintas: experimentos in vivo, com ratos Wistar machos submetidos a trata... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The cardiotoxicity induced by doxorubicin (DOX), anthracycline isolated from the actinobacteria Streptomyces peucetius, and widely used as an antineoplastic drug, is one of the most important pathophysiological events that limit its clinical application. However, all the mechanisms involved in this toxicity are not fully understood. One hypothesis is that the aldehydes generated by DOX act on mitochondrial membranes, modifying the redox state and proting adducts with proteins. DOX activities on other cellular components, such as ribonucleic acids, are also possible mechanisms of toxicity. Several strategies have been used to reduce the DOX adverse effects. One of them is the identification of compounds that can protect cells against cytotoxic. Alda-1, which belongs to a group of chaperones and is an agonist of the mitochondrial aldehyde dehydrogenase (ALDH2), has been tested to reduce the adverse effects of metabolites and radicals generated by DOX. To investigate other possible DOX mechanisms of action, and the cardioprotective activity of Alda-1, this study was designed using two different approaches: in vivo, with male Wistar rats submitted to acute and chronic treatments; and, in vitro, in mice fibroblasts and cybrids with ND5 (gene that encodes the mitochondrial Complex I subunit) mitochondrial gene heteroplasmy. The expression profiling of genes related to beta oxidation pathways, Bax, Bcl-2, C1QBP, ALDH2 and miR34a microRNA (ALDH2 expression regulator), and the lipoper... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor