Resumo não disponível

Resumo não disponível

Resumo não disponível

Tesis presentada a la Universidad de Chile para optar al grado académico de Magister en Bioquímica en el área de especialización Toxicología y Diagnóstico Molecular y Memoria para optar al título profesional de Bioquímico / La hipertrofia cardiaca es un proceso fisiopatológico que busca compensar un incremento en la carga de trabajo del corazón. Este proceso se caracteriza por un incremento en el tamaño de los cardiomiocitos, células encargadas de la contracción del corazón, llevando a un aumento en el tamaño de este órgano. En un principio la hipertrofia busca mejorar la función cardiaca, fenómeno conocido como hipertrofia adaptativa. Si esta condición se mantiene en el tiempo se produce hipertrofia patológica, que se caracteriza por ser irreversible y predisponer al desarrollo de arritmias, insuficiencia cardiaca y muerte súbita. Al mismo tiempo, el corazón hipertrófico presenta importantes cambios en su metabolismo energético, homeostasis del Ca2+ y un estado de resistencia a la insulina. La insulina es una hormona fundamental para la regulación del metabolismo energético del organismo y es clave en el control de los niveles plasmáticos de glucosa. En el corazón, su principal función es promover la entrada de glucosa al cardiomiocito y favorecer su uso como fuente energética, promoviendo la glicólisis y su posterior oxidación en la mitocondria. La resistencia a insulina en el corazón como la observada en hipertrofia, se asocia a una menor capacidad de trabajo y constituye un factor de riesgo para insuficiencia cardiaca y muerte post-isquemia, por lo que conocer con mayor profundidad sus características moleculares es de gran importancia. Recientemente se ha descrito que la salida de Ca2+ desde el retículo endoplasmático (principal reservorio intracelular de Ca2+) a través de los receptores/canales de inositol-1,4,5-trifosfato es un elemento clave para la acción metabólica de insulina, incluida la captación de glucosa. Por otro lado, se sabe que la mitocondria regula las señales mediadas por Ca2+, actuando como un amortiguador e incorporando Ca2+ luego de un incremento de sus niveles en el citoplasma. A su vez, este Ca2+ es un importante regulador del metabolismo mitocondrial. A pesar de su capacidad para generar una liberación de Ca2+ al citoplasma, se desconoce si insulina regula el metabolismo mitocondrial mediante un incremento en los niveles de Ca2+ en la mitocondria. Por otro lado, se desconoce si la resistencia a insulina generada por hipertrofia ocurre a consecuencia de una menor liberación de Ca2+ en respuesta a esta hormona. A fin de responder estas interrogantes, el principal objetivo de esta tesis consistió en evaluar si los cardiomiocitos hipertróficos presentan una menor señal de Ca2+ citoplasmático y/o mitocondrial en respuesta a insulina comparado con cardiomiocitos controles. Para evaluar esta posibilidad, cultivos primarios de cardiomiocitos de rata se estimularon con noradrenalina, un estímulo clásico para generar hipertrofia patológica, por 24 h y luego se midió la señal de Ca2+ en respuesta a insulina. Para comprobar que estos cardiomiocitos presentaban una menor respuesta a insulina se evaluaron la fosforilación de Akt, un marcador de los efectos metabólicos de esta hormona, y el consumo de oxígeno, un marcador de la actividad metabólica mitocondrial. Se observó una reducción de ambos parámetros en cardiomiocitos hipertróficos en respuesta a insulina. La señal de Ca2+ en respuesta a insulina se midió mediante microscopía confocal y sondas fluorescentes sensibles al Ca2+ destinadas específicamente al citoplasma y la mitocondria. Los cardiomiocitos hipertróficos mostraron una marcada reducción en el incremento del Ca2+ mitocondrial en respuesta a insulina, mientras que el incremento en el Ca2+ citoplasmático no se modificó. Mediante un estudio de colocalización usando microscopia confocal y sondas fluorescentes organelo-especificas, se determinó que la menor entrada de Ca2+ a la mitocondria se podría deber a un alejamiento entre el retículo endoplasmático y la mitocondria. Luego, mediante el uso de rojo rutenio, un inhibidor de la entrada de Ca2+ a la mitocondria, se determinó que este evento es necesario para la fosforilación de Akt y para el incremento en el consumo de oxígeno en respuesta a insulina. De esta forma, el incremento en el Ca2+ mitocondrial surge como un importante intermediario en la respuesta a insulina que regula la respuesta metabólica inducida por esta hormona, mientras que el bloqueo en el traspaso de Ca2+ a la mitocondria podría ser un importante mecanismo patológico que reduce la respuesta a insulina / Cardiac hypertrophy is a pathophysiological process that aims to compensate an increase in the working load of the heart. This process is characterized by an increase in cardiomyocyte size, the cells in charge of heart contraction, leading to an enlargement of this organ. In the beginning, hypertrophy aims to improve cardiac function, a process known as adaptative hypertrophy. If it is maintained in time it can turn into a pathological hypertrophy, which is irreversible and predisposes to arrhythmia, heart failure and sudden death. At the same time, the hypertrophic heart shows significant changes on energy metabolism, Ca2+ handling and an insulin resistant condition. Insulin is a key regulator of energy metabolism and plasma glucose levels. In the heart, its main function is to promote glucose entry to the cardiomyocytes and its use as an energy source through the activation of glycolysis and oxidation in the mitochondria. Insulin resistance observed in cardiac hypertrophy is associated with a reduced working capacity and is a risk factor for heart failure and post-ischemic cell death. That is the reason why a better understanding of its molecular characteristics is of great relevance. Recently, it has been described that Ca2+ exit from the endoplasmic reticulum (the main reserve of intracellular Ca2+) through inositol 1,4,5-triphosphate receptor/channel is a key element for insulin action, including glucose uptake. In addition, it is known that mitochondrion is very important in the regulation of Ca2+ signals, acting as a buffer and up taking Ca2+ after an increase in its cytoplasmic levels, especially following a release through this channel. At the same time, this Ca2+ is an important regulator of mitochondrial metabolism. In spite of its Ca2+-releasing capacity, it is not known if insulin regulates mitochondrial metabolism through an increase in mitochondrial Ca2+ levels. Additionally, it is also unknown if the insulin resistance generated by hypertrophy occurs in response to a reduced Ca2+ release in response to this hormone. In order to answer these queries, the main objective of this thesis consisted in evaluating if hypertrophic cardiomyocytes show a reduced mitochondrial and/or cytoplasmic Ca2+ signal after insulin stimulation compared to normal cardiomyocytes. To evaluate this possibility, neonatal rat cardiomyocytes where stimulated with norepinephrine, a classic stimulus to generate pathologic hypertrophy, for 24 h and then the Ca2+ signal in response to insulin was measured. In order to confirm the reduced insulin response of these cardiomyocytes, Akt phosphorilation, a marker of the metabolic action of insulin, and oxygen consumption, a measure of mitochondrial metabolic activity, were evaluated after insulin stimulation. Both parameters showed a reduction in hypertrophic cardiomyocytes in response to insulin. Insulin Ca2+-signal was measured by confocal microscopy and cytoplasm and mitochondrion-selective Ca2+- sensitive fluorescent probes. Hypertrophic cardiomyocytes showed a reduction in mitochondrial Ca2+ increase after insulin stimulation, whereas cytoplasmic Ca2+ increase was unaffected. By a colocalization analysis using confocal microscopy and organelle-specific fluorescent probes, it was determined that a reduction in contacts between both organelles could explain the reduction in Ca2+ transfer in hypertrophic cardiomyocytes. Finally, pharmacological blocking of Ca2+ entry to the mitochondria through the use of ruthenium red showed that this process was necessary to the increase of Akt phosphorilation and oxygen consumption after insulin stimulation. In this way, mitochondrial Ca2+ uptake comes as a novel and significant mediator in the regulation of insulin response, while the blockade of Ca2+ transfer to the mitochondria could by an important pathological mechanism that leads to insulin resistance / FONDAP; FONDECYT

Made available in DSpace on 2015-12-06T23:44:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006 / BV UNIFESP: Teses e dissertações

A hipertrofia cardíaca é comumente observada em recém-nascidos de mães diabéticas (RNMD), podendo levar a um quadro de insuficiência cardíaca nas primeiras horas de vida (57, 81, 16, 127, 163, 180, 181). Esta hipertrofia pode acometer todas as paredes cardíacas, mas localiza-se preferencialmente no septo interventricular e no ventrículo esquerdo (52, 81, 87, 128, 140, 180, 181 ). Vários autores observaram padrões ecocardiográficos de disfunção diastólica e hipercontratilidade miocárdica nestes recém-nascidos (52, 128, 136, 185). A causa deste crescimento cardíaco exagerado permanece obscura, já que não há um aumento da pós-carga, que justifique uma resposta adaptativa hipertrófica do miocárdio. A hipótese atualmente aceita é a de que o estímulo desencadeante desta hipertrofia miocárdica seja metabólico. Os fatores de crescimento semelhantes à insulina (IGFs) são pepetídeos mitogênicos capazes de sintetizar proteínas em vários tecidos, através de um mecanismo autócrino ou parácrino (4, 8, 10, 16, 20, 22, 27, 30, 32, 38, 44, 54, 56, 61, 70, 97, 106, 134, 177, 178, 179, 219). O RNA mensageiro de IGF-1 (RNAmiGF-1) é produzido em uma variedade de tecidos, incluindo o miocárdio e os músculos esqueléticos. Embora existam vários estudos demonstrando a participação dos IGFs na hipertrofia cardíaca provocada por um aumento da pós-carga em animais de laboratório, não existem trabalhos demonstrando a participação dos IGFs na hipertrofia cardíaca em RNMD, "in vivo". Os objetivos do presente estudo foram, verificar se havia associação entre os níveis plasmáticos dos IGFs e suas proteínas ligadoras (IGFBP) e hipertrofia cardíaca nos RNMD e se esta hipertrofia estava associada à macrossomia neonatal, refletindo uma resposta generalizada a um aumento de substrato metabólico. Exame físico, antropometria e coleta sangüínea foram realizados em 140 RNs nas primeiras três horas de vida. Destes, 111 (79%) foram examinados por ecocardiografia uni e bidimensional com Doppler e mapeamento de fluxo a cores. Dosagens dos IGFs, IGFBPs foram obtidas em 90 (64%) dos RN e dosagens de glicose em todos os pacientes. Dos 111 RN estudados, 61 (55%) eram adequados para a idade gestacional (AIG), 40 (36%) eram grandes para a idade gestacional e 10 (9%) pequenos para a idade gestacional (PIG). Diabetes estava presente em 44 (39%) das mães durante o pré-natal. O nível médio de IGF-1 foi 24,5 (± 15,4)ng/ml nos AIG, 42,59 (± 21,5)ng/ml nos GIG e 8,2 (± 4,02)ng/ml nos PIG (p<0,001 ). O nível médio de IGFBP-1 não foi diferente nos três grupos. O nível médio de IGFBP-3 foi 641,88 (± 155,9)ng/ml nos AIG, 754,34 (± 207,35)ng/ml nos GIG e 399,1 (± 202,49)ng/ml nos PIG (p<0,001 ). Hipertrofia do septo interventricular (HSIV) foi encontrada em 18 RN (16%) do total da amostra. Destes, 16 (89%) eram RNMD. Sete (39%) dos pacientes com hipertrofia septal eram AIG e 11 (61%) eram GIG. A média de peso dos RN sem HSIV foi 3,29 (± 0,64) kg e dos RN com HSIV foi 4,07 (± 0,67) kg (p<0,001 ). As médias da razão E:A mitral e da razão E:A tricúspide não foram diferentes nos três grupos assim com não foram diferentes entre os RN com e sem hipertofia septal. O tempos médios de desaceleração mitral e tricúspide também não foram diferentes nos três grupos assim como não foram diferentes entre os RN com e sem hipertrofia septal. Os níveis médios de IGF-1 nos RN sem HSIV foi 25,97 (± 18, 17) ng/ml e dos RN com HSIV foi 48,26 (± 21,89)ng/ml (p<0,001 ). O coeficiente de correlação entre IGF-1 e diâmetro septal (OS) foi de 0,57 (p<0,01) e entre o peso de nascimento e o OS foi de 0,48 (p<0,01 ). O coeficiente de correlação entre IGF-1 e o peso de nascimento foi 0,55 (p<0,001 ), entre IGF-1 e IGFBP-1 foi- 0,40 (p<0,001) e entre IGF-1 e IGFBP-3 foi 0,57 (p<0,001 ). Na análise das variáveis por regressão linear múltipla, apenas IGF-1 e a presença de diabetes materna contribuíram significativamente para a hipertrofia do septo interventricular. Os resultados encontrados permitem concluir que os níveis de IGF-1 e a presença de diabetes durante a gestação estão diretamente relacionados à espessura do septo interventricular, que os níveis de IGF-1 estão diretamente relacionados com o peso de nascimento e que o peso de nascimento não tem influência significativa na espessura do septo interventricular. Os resultados também nos permitem concluir que não há diferença nos índices ecocardiográficos de função diastólica em RN com e sem hipertrofia septal transitória, na primeira semana de vida. / Cardiac hypertrophy is a frequent finding in newborns of diabetic mothers (NBDM) and can lead to congestive heart failure in the first few hours of life (57, 81, 16, 127, 163, 180, 181 ). This hypertrophy preferentially involves the interventricular septum and the left ventricle but it can be found in the entire myocardium (52, 81, 87, 128, 140, 180, 181). Different observations have identified echocardiographic patterns of diastolic dysfunction and myocardial hypercontractility in these newborns (52, 128, 136, 185). The reason for this hypertrophy remains unclear as there is no increased afterload to justify and adaptive hypertrophic myocardial response. The current hypothesis points towards a metabolic stimulus as responsible for this myocardial hypertrophy. lnsulin Growth Factors (IGFs) are mitogenic peptides that through autocrine or paracrine mechanisms are able to induce protein synthesis in different tissues (4, 8, 10, 16, 20, 22, 27, 30, 32, 38, 44, 54, 56, 61, 70, 97, 106, 134, 177, 178, 179, 219). Messenger RNA for IGF-1 (RNAm IGF-1) has been identified in a variety of tissues including myocardium and esqueletal muscle. Although there is evidence demonstrating a role for IGFs in the cardiac hypertrophy caused by an increased afterload in laboratory animais, there is no work addressing the role of IGFs in the cardiac hypertrophy of NBDM "in vivo". The objective of this work is to identify a possible correlation between plasma leveis of IGFs, their binding proteins (IGFBP) and the cardiac hypertrophy in newborns of diabetic mothers. Furthermore, we attempt to relate this hypertrophy to neonatal macrossomia, possibly reflecting a generalized response to an increase in a metabolic substrate. Physical Exam, antrophometry and blood sampling were performed in 140 newborns in the first three hours of life. Of these, 111 (79%) were examined with uni and bi dimensional echocardiography with Colar Doppler. Plasma leveis of IGFs and IGFBPs were obtained in 90 (64%) of the newborns and glucose leveis in ali of them. Of the 111 RN studied, 61 (55%) were appropriate for gestational age (AGA), 40 (36%) were large for gestational age (LGA) and 1 O (9%) were small for gestational age (SGA). In 44 (39%) of the mothers gestational diabetes had been documented during pre-natal care. The median IGF-1 levei was 24,5 (± 15,4) ng/ml in the AGA, 42,59 (± 21 ,5) in the LGA and 8,2 (± 4,02) in the SGA (p<0,001). The median levei of IGFBP-1 was 224,73 (± 98,08) ng/ml in the AGA, 168,89 (± 93,89) in the LGA and 256 (± 61 ,67) in the SGA {p=0,008). The mediai levei of IGFBP-3 was 641,88 (± 155,9) in the AGA, 754,34 (± 207,35) in the LGA and 399,1 O (± 202,49) in the SGA group (p<0,001 ). Septal hypertrophy was found in 18 (16%) newborns. Of these, 16 (89%) were NBDM. Seven (39%) of the patients with septal hypertrophy were AGA and 11 (61 %) were LGA. The median weight of the newborns without interventricular septal hypertrophy was 3,29 (± 0,64) kg, while the median weight of those with septal hypertrophy was 4,07 (± 0,67) kg {p<0,001 ). The ABSTRACT median of the mitral and tricuspid E:A ratios were not different in the three groups of patients. There was no difference also in the E:A ratios in the newborns with or without septal hypertrophy. The median mitral and tricuspid deceleration times were not different in the three groups. Also, there was no difference in the DT in the newborns with or without septal hypertrophy. The median leveis of IGF-1 in newborns without septal hypertrophy was 25,97 (± 18, 17) ng/ml while it was 48,26 (± 21 ,89) ng/ml in those with hypertrophy (p<0,001 ). The correlation coefficient between IGF-1 e and the septal diameter was 0,57 (p<0,01) and between birth weight and septal diameter it was 0,48 (p<0,01 ). The correlation coefficient between IGF-1 and birth weight was 0,55 (p<0,001 ), between IGF-1 and IGFBP-1 was 0,40 (p<0,001) and between IGF-1 and IGFBP-3 was 0,57 (p<0,001 ). In the multiple regression analysis, only IGF-1 and maternal diabetes contributed significantly for interventricular septal hypertrophy. Our results indicate that IGF-1 leveis and gestational diabetes are directly related to septal thickness at birth. Furthermore, IGF-1 leveis are directly related to birth weight and birth weight has no significant relation to septal thickness. We also found no difference in the echocardiographic ratios of diastolic function in newborns with or without transient septal. hypertrophy in the first week of life.

Memoria para optar al título de Químico Farmacéutico / La exposición al frío, activa los nervios simpáticos periféricos y aumenta la tasa de recambio de noradrenalina en órganos con inervación simpática. Este aumento de las concentraciones de noradrenalina en una madre gestante sometida a estrés por frío de 4ºC por 3 horas diarias durante el periodo gestacional, causarían: a.- vasoconstricción a nivel placentario acompañado de una hipoxia fetal, y/o b.- proliferación de la vasculatura placentaría. Tales mecanismos adaptativos debido a la hipoxia fetal, podrían involucrar una entrega mayor de nutrientes y hormonas y gatillar mecanismos adaptativos del feto para sobrevivir a estas nuevas condiciones, especialmente en la función cardiaca. Inicialmente esta adaptación presentará un beneficio en términos de supervivencia, pero posteriormente podría gatillar hipertrofia cardiaca. Así, este estudio evaluó el efecto sobre la morfología cardiaca producida por exposición fetal a estrés por frío crónico (4°C, 3h/día, 21 días), en la descendencia de machos y la respuesta a la estimulación β-adrenérgica (Isoproterenol) en ratas adultas. Para ello, se uso ratas machos Sprague-Dawley en distintas etapas de crecimiento (neonatal, prepúberal y adultas) utilizando ratas de la misma edad- no estresadascomo control. Utilizando parámetros morfométricos (Masa cardiaca total (MCT)/ masa corporal (MC) y masa ventricular (MV)/ masa corporal), medición de área y perímetro en cardiomiocitos y marcadores bioquímicos tales como cadena pesada de β- Miosina (β-MHC) y colágeno tipo I, no se encontraron cambios en todos los grupos de estudio: neonatos, prepúberes y adultos, indicando que no hay hipertrofia ni fibrosis cardiaca. Por último, para evaluar el efecto de la estimulación β-adrenérgica in vivo de los animales, administramos por vía SC, el agonista adrenérgico Isoproterenol (1 mg/Kg peso/día/ 10 días en ratas adultas), para inducir hipertrofia y fibrosis. Las crías prenatalmente expuestas a estrés presentan una mayor respuesta al medicamento expresado como mayor respuesta hipertrófica, pero no así fibrótica en comparación a las ratas del grupo control. Además, presentaron una alta tasa de mortalidad en respuesta al tratamiento sugiriendo fuertemente una mayor sensibilidad a la droga. El conjunto de estos resultados nos sugieren que la sobreactivación simpática durante el embarazo debido al estrés, afecta la función cardíaca de la progenie de una forma que apoya fuertemente una programación de la función cardiaca y con ello, una mayor sensibilidad a una nueva estimulación adrenérgica cuando adultos

Tesis presentada a la Universidad de Chile para optar al grado de Doctor en Farmacología / La hipertrofia cardíaca es una respuesta adaptativa desencadenada por una mayor demanda de trabajo contráctil por parte del cardiomiocito, su desarrollo es el resultado de múltiples factores, existiendo una hipertrofia cardíaca de tipo fisiológica, reversible, sin signos histológicos de fibrosis, generada por factores de crecimiento como el factor de crecimiento análogo a insulina tipo 1 (IGF-1) y otra de tipo patológico, irreversible, cuya progresión genera insuficiencia cardíaca y cardiomiopatía dilatada, asociada a la acción de agonistas de receptores acoplados a proteína G como norepinefrina (NE), entre otros. Un aspecto importante a considerar es el metabolismo energético del corazón y su participación en el proceso hipertrófico, puesto que es uno de los órganos con mayor tasa de consumo de ATP y una disminución en la disponibilidad energética se traduce en alteraciones de la actividad contráctil y en el desarrollo de distintas patologías cardíacas. La mitocondria es el organelo responsable de la generación de energía en la célula, en el cardiomiocito se encuentran ubicadas entre las miofibrillas y ocupan sobre el 50% del volumen citoplasmático en el músculo cardíaco. Actualmente se reconoce la existencia de un retículo mitocondrial, donde estos organelos forman verdaderos “cables energéticos” cuya morfología y función dependen del equilibrio entre los procesos de fisión y fusión mitocondrial. Diversas proteínas, entre ellas OPA-1 y Mfn1/2 se relacionan con fusión mitocondrial mientras que Drp-1 y Fis-1 se asocian al proceso inverso. Tomando en cuenta la relación entre metabolismo e hipertrofia cardíaca, resulta evidente la importancia que adquieren los procesos de dinámica mitocondrial al regular la función de este organelo. Hasta la fecha se desconoce qué tipo de proceso de dinámica mitocondrial predomina en hipertrofia cardíaca, ni en qué forma la fusión/fisión de la mitocondria afecta el desarrollo del proceso hipertrófico en el cardiomiocito. Por esta razón, el objetivo principal del presente trabajo consistió en determinar si los estímulos prohipertróficos IGF-1 o NE, alteran la morfología y actividad mitocondrial. Para este fin, cultivos primarios de cardiomiocitos de ratas neonatas se trataron con IGF-1 (10 nM) o NE (10 M) entre 0 - 48 h. La red mitocondrial se visualizó mediante microscopía confocal y tinción con mitotracker Green. Los resultados muestran que desde las 24 h, NE produjo fisión de la red mitocondrial, identificada por un incremento en el porcentaje de células con fragmentación mitocondrial (+26 %, p<0,05 y +39 %, p<0,001), en el número relativo de mitocondrias por célula (+42 %, p<0,005 y +65 %, p<0,001) y disminución en el volumen mitocondrial promedio (-24 %, p<0,005 y -47 %, p<0,001, para las 24 y 48 h, respectivamente. Además, luego de los cambios morfológicos se observó una disminución del potencial de membrana mitocondrial (-23 %, p<0,05), del contenido intracelular de ATP (-27 %, p<0,05) y de la velocidad de consumo de oxígeno (-24 %, p<0,05), después de 48 h de exposición a NE. No se observaron cambios morfológicos ni metabólicos en la red mitocondrial de cardiomiocitos tratados con IGF-1. Igualmente se observó que la fisión mitocondrial inducida por NE se asoció con un incremento en la migración de Drp-1 a mitocondria, evaluado a través de un incremento en los niveles de Drp-1 en fracción mitocondrial y aumento en la colocalización entre Drp-1 y Fis-1. Calcineurina es una de las proteínas transduccionales de mayor relevancia en la respuesta hipertrófica inducida por NE, describiéndose que participa en la modulación de la dinámica mitocondrial mediante desfosforilación de Drp-1, incrementando su actividad. Para evaluar su participación, cultivos primarios de cardiomiocitos de ratas neonatas se transducieron con un adenovirus que expresa la subunidad catalítica de calcineurina constitutivamente activa (AdCN) o con uno que codifica un péptido inhibitorio para calcineurina (CAIN), observándose que su inhibición redujo significativamente los cambios morfológicos en la red mitocondrial inducidos por NE y que su sobreexpresión es suficiente para producir fisión mitocondrial. Además, el uso de herramientas adenovirales, también permitió determinar que una disminución en los niveles de Mfn2 produce fisión mitocondrial e induce la respuesta hipertrófica en el cardiomiocito, determinada como un incremento en el área celular, la sarcomerización y la reexpresión de biomarcadores asociados al proceso, mientras que la disminución en la actividad de Drp-1 fusiona la red mitocondrial y previene la hipertrofia cardíaca en los cardiomiocitos tratados con ambos estímulos. En base a estos resultados, se puede concluir que durante el desarrollo del proceso hipertrófico patológico del cardiomiocito se produce fragmentación de la red mitocondrial, a través de un mecanismo que involucra el incremento en la migración de Drp-1 amembrana mitocondrial y la participación de la fosfatasa calcineurina, todo esto asociado a una disminución en diversos parámetros metabólicos. Por otro lado, la modulación en los niveles o actividad de proteínas asociadas a los procesos de fusión y fisión mitocondrial, modificó significativamente el desarrollo del proceso hipertrófico, por lo que colectivamente, estos resultados revelan la importancia de los procesos de dinámica mitocondrial en el desarrollo de hipertrofia cardíaca. / Cardiac hypertrophy is an adaptive response induced by an increased contractile work. Physiological cardiac hypertrophy is reversible, without histological signs of fibrosis, generated by growth factors such as insulin like growth factor 1 (IGF-1). In contrast, pathological cardiac hypertrophy is irreversible, progress to heart failure and dilated cardiomyopathy and it has been associated with the action of G protein-coupled receptors agonists such as norepinephrine. An important aspect to consider is the heart’s energy metabolism and its role in the hypertrophic process, since myocardial tissue is one of the organs with the highest rate of ATP consumption. A decrease in energy availability results in detrimental changes in contractile activity and the development of distinct cardiac diseases. Mitochondria have a key role in energy generation in the cardiomyocyte are located between the myofibrils and occupy over 50% of cytoplasmic volume. The existence of a mitochondrial reticulum is recognized now and these organelles are true "power-transmitting cables" whose morphology and function depend on the balance between mitochondrial fission and fusion. Several proteins like OPA-1 and Mfn1/2 have been linked to mitochondrial fusion while Drp-1 and Fis-1 are associated with mitochondrial fission. Taking into account the relationship between metabolism and cardiac hypertrophy, the role of mitochondrial dynamics in the developrment of hypertrophyc growth must be relevant. However, the mitochondrial morphology in the hypertrophic cardiomyocyte, or how the mitochondrial fusion/fission events affect the development of the cardiomyocyte hypertrophic process is unknown. For this reason, our main objective was to investigate whether IGF-1 or NE stimulation produces changes in morphology and mitochondrial activity. For this goal, primary cultures of neonatal rat cardiomyocytes were treated with IGF-1 (10 nM) or NE (10 M) for 0 - 48 h. The mitochondrial network was visualized by confocal microscopy and Mitotracker Green staining. The results show that NE triggered mitochondrial fission after 24 hours of exposure, identified by an increase in the percentage of cells with mitochondrial fragmentation (+26 %, p <0.05 and +39 %, p <0.001), increase in the relative number of mitochondria per cell (+42 %, p <0.005 and +65 %, p <0.001) and decrease in the average mitochondrial volume (-24 %, p <0.005 and -47 %, p < 0.001, for the 24 and 48 h respectively). In addition to these, morphological changes, decreases in mitochondrial membrane potential (-23 %, p <0.05), intracellular ATP content (-27 %, p <0.05) and oxygen consumption rate (-24 %, p <0.05) were also observed after 48 h of exposure to NE. No morphological or metabolic changes in the mitochondrial network were detected in cardiomyocytes treated with IGF-1. NEinduced mitochondrial fission was associated with an increase in the migration of Drp-1 to mitochondria, evaluated by increase in levels of Drp-1 in mitochondrial fraction and by Drp-1 and Fis-1 colocalization. Calcineurin is one of the most important signaling molecules in the hypertrophic response induced by NE. This phosphatase is also involved in the modulation of mitochondrial dynamics by dephosphorylation of Drp-1, increasing its activity. To evaluate its role, culture neonatal rat cardiomyocytes were transduced with an adenovirus expressesing the calcineurin catalytic subunit constitutively active (AdCN) an inhibitory peptide (CAIN). Inhibition of calcineurin significantly decreased morphological changes in the mitochondrial network triggered by NE and AdCN overexpression being sufficient to cause mitochondrial fission. Using other adenoviral tools, we show that a decrease in Mfn2 levels causes mitochondrial fission, and induces the cardiomyocyte hypertrophic response, determined by increases in cell area, sarcomerización and biomarkers associated with hypertrophic response. The decrease in Drp-1 activity, stimulated mitochondrial fusion and prevented cardiac hypertrophy induced by NE and IGF-1. Collectively our results suggest, that mitochondrial network is fragmented during the development of pathological cardiomyocyte hypertrophy, through a mechanism involving the migration of Drp1 to the mitochondria and the phosphatase calcineurin activation, associated with decreases in several metabolic parameters. In addition, the modulation in the activity of proteins associated with mitochondrial fusion/fission, produced significant changes in the development of hypertrophy. Collectively these results demonstrate the importance of mitochondrial dynamics in the development of cardiac hypertrophy. / CONICYT; FONDAP; FONDECYT; MECESUP

Made available in DSpace on 2015-12-06T23:05:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004 / A angiotensina II (AngII), produto final da cascata bioquímica do sistema renina angiotensina (SRA), é formada sob a ação da enzima conversora de angiotensina (ECA). No coração, a Ang II pode atuar na gênese da hipertrofia cardíaca (HC) tanto em situações fisiológicas quanto patológicas. Além disso, o SRA parece estar associado às adaptações cardiovasculares e metabólicas ao treinamento físico (TF). No presente estudo, camundongos geneticamente modificados contendo 1 a 4 cópias do gene a ECA foram submetidos ao TF com natação (2 sessões de 1,5h, 5 dias/semana durante 4 semanas) ou mantidos sedentários (S), com a finalidade de avaliar in vivo o efeito do genótipo da ECA para a magnitude de desenvolvimento da HC. O TF melhorou a capacidade de realização, de exercício físico, reduziu a freqüência cardíaca de repouso elevou a atividade da citrato sintase (CS) (T1: 12.8 e 41.8 por cento, T2: 12.3 e 34.4 por cento, T3: 14. e 51.8 por cento, T4: 14.3 e 26.2 por cento), enquanto a concentração de lactato sangüíneo e pressão arterial sistólica permaneceram inalteradas. O aumento da razão número de capilares/fibras foi observado apenas nos treinados com 3 e 4 cópias (21 por cento e 28 por cento, respectivamente). O peso de ventrículo esquerdo e diâmetro de miócitos aumentaram significativamente em todos os treinados comparados com os respectivos grupos sedentários (TI: 12.6 e 17.9 por cento, T2: 15.2 e 13.8 por cento, T3: 16.9 e 20 por cento , T4: 17 e 19 por cento). Entretanto, a HC foi semelhante entre os grupos e somente a resposta metabólica muscular foi genótipo dependente, onde a maior atividade da CS foi associada à menor dosagem de ECA muscular (mECA). A atividade da renina plasmática (ARP) foi maior no grupo sedentário com 1 cópia comparado com os grupos S3 e S4 (4.89±0.5 versus 2.43±0.6 e 2.12±01.1 ng.ml-1. AngI, respectivamente) enquanto a ECA cardíaca (CECA) foi maior no grupo S3 comparado com S 1 e S2 (5946±590.8 versus 2951.5±328.3 e 3504.1±258.9 uF.min-1.ml-1, respectivamente). Já a mECA, foi maior nos grupos sedentários com 3 e 4 cópias comparados com o grupo S1 (11.42±2.8 e 10.85±2, respectivamente versus 4.61±2.9 uF.min-1.ml-1). Após o TF, ARP e mECA permaneceram inalteradas. CECA e angiotensina II foram semelhantes nos grupos treinados. Desta forma, observamos que os animais treinados apresentaram adaptações aeróbias ao TF com natação, especialmente HC em igual magnitude. Contrário aos modelos patológicos de HC, nossos resultados indicaram que o genótipo da ECA não influenciou a magnitude de HC fisiológica em camundongos treinados com natação. / BV UNIFESP: Teses e dissertações

Made available in DSpace on 2015-07-22T20:49:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-11-25. Added 1 bitstream(s) on 2015-08-11T03:26:00Z : No. of bitstreams: 1 Publico-12000.pdf: 924353 bytes, checksum: e021689525ddc32c47a2d833714071cb (MD5) / Background: Sustained β-adrenoreceptor activation promotes cardiac hypertrophy and cellular injury. Aims: To evaluate the cardioprotective effect of exercise on damage induced by β-adrenergic hyperactivity. Methods: Male Wistar rats were randomised into four groups (n = 8 per group): sedentary non-treated control (C), sedentary treated with isoproterenol 0.3 mg/kg/day administered subcutaneously for 8 days (I), exercised non-treated (E) and exercised plus isoproterenol administered during the last eight days of exercise (IE). Exercised animals ran on a treadmill for 1 h daily 6 times a week for 13 weeks. Results: Isoproterenol caused increases in left ventricle (LV) wet and dry weight/body weight ratio, LV water content and cardiomyocyte transverse diameter. Additionally, isoproterenol induced severe cellular lesions, necrosis, and apoptosis, increased collagen content and reduced capillary and fibre fractional areas. Notably, all of these abnormalities were completely prevented by exercise. Conclusion: Our data have demonstrated that complete cardioprotection is possible through exercise training; by preventing β-adrenergic hyperactivity-induced cardiac hypertrophy and structural injury. Abstracts do artigo 2: To test the hypothesis that exercise training can prevent the myocardial dysfunction and to inhibit the left ventricular (LV) remodeling induced by β-adrenergic hyperactivity, Wistar male rats were assigned to four groups: sedentary non-treated (CON), sedentary isoproterenol- treated (ISO), exercised non-treated (EX), and exercised plus isoproterenol (I+E). Echocardiography, hemodynamic and isolated papillary muscle were used for functional evaluations. Real time RT-PCR and western blot were used to quantify TNF-α, IL-6, IL-10 and TGF-β1 in the tissue. The nuclear NF-кB expression was evaluated by immunohistochemical staining. The ISO rats showed a concentric hypertrophy of LV. These animals exhibited marked increases in LV end-diastolic pressure and impaired myocardial performance in vitro by reducing the developed tension and maximum rate of tension increase and decrease, as well as worsened recruitment of the Frank-Starling mechanism. Both gene and protein levels of TNF-α and IL-6 as well as the TGF-β1 mRNA were also increased. In addition, the nuclear NF-kB expression in the ISO group was significantly raised. In the I+E group, the exercise training (i) prevented LV hypertrophy, (ii) improved myocardial contractility, (iii) avoided the increase of pro-inflammatory cytokines and improved IL-10 levels, and (iiii) attenuated the increase of TGF-β1 mRNA. Thus, exercise training in a model of β-adrenergic hyperactivity can avoid the adverse remodeling of LV and improve the myocardial contractile. It appears likely that the cardioprotection is related to beneficial effects of exercise on balance between pro- and anti-inflammatory cytokines, and mitigates the expressions of TGF-β1 / TEDE / BV UNIFESP: Teses e dissertações