A hipertrofia cardíaca é um mecanismo de adaptação do coração ao aumento de demanda. De acordo com o estímulo, fisiológico ou patológico, a hipertrofia apresenta diferentes características morfológicas e moleculares. Compreender os mecanismos comuns e distintos entre os dois tipos de hipertrofia é um passo importante para o desenvolvimento de estratégias de prevenção e tratamento da IC. Dentre os mecanismos distintos cabe ressaltar a participação das espécies reativas do oxigênio (EROs) que parecem estar presentes em altos níveis na hipertrofia cardíaca patológica e em baixos na fisiológica. Além disso, o papel regulatório dos microRNAs (miRs) tem sido demonstrado nas doenças cardiovasculares. No entanto, a influência das EROs no desenvolvimento da hipertrofia e nas adaptações decorrentes a ela ainda não está estabelecido. Assim, nosso objetivo foi avaliar as diferenças morfológicas e moleculares da hipertrofia cardíaca fisiológica, induzida pelo exercício, e da patológica, induzida por bandeamento aórtico (TAC), e sua modulação pela vitamina E. Os modelos de exercício e TAC desenvolveram hipertrofia cardíaca de forma compatível com o estímulo recebido. Essas adaptações ocorreram conjuntamente com alterações na expressão dos miRs-21, -26b, -150, -210 e -499. A vitamina E inibiu o estímulo angiogênicos, no modelo fisiológico, assim como a expressão dos miRs-21, -150 e -210. No entanto, esses efeitos não alteraram o fenótipo final da hipertrofia cardíaca fisiológica. No modelo patológico, por outro lado, a vitamina E reduziu a fibrose e o dano oxidativo, além de alterar a expressão de miRs já descritos no desenvolvimento da hipertrofia cardíaca patológica. Novamente, esse efeito não foi suficiente para reduzir a hipertrofia cardíaca. Em conjunto, os dados desse estudo sugerem que a vitamina E e/ou sua capacidade antioxidante têm a capacidade de influenciar de forma benéfica a hipertrofia patológica; no entanto, seus efeitos podem ser desfavoráveis no estímulo fisiológico. / Cardiac hypertrophy is an adaptive mechanism of the heart to the increased demand. According to the stimulus, physiological or pathological, cardiac hypertrophy present different morphological and molecular features. Understanding both the unique and the shared features in each type of hypertrophy is an important step to the development of novel approaches in the HF management. Among the unique mechanisms, the participation of reactive oxygen species (ROS) seems to be present at high levels in pathological and at low levels in physiological cardiac hypertrophy. Furthermore, the regulatory role of microRNAs (miRs) have been shown in cardiovascular diseases. However, ROS influence in cardiac hypertrophy development and their adaptations were not established yet. Thus, our objective was to evaluate morphological and molecular differences between physiological cardiac hypertrophy (physical exerciceinduced) and pathological cardiac hypertrophy (transverse aortic constrictioninduced), and its modulation by vitamin E. Exercise and TAC models developed cardiac hypertrophy in a manner consistent with the received stimulus. These adaptations occurred along with changes in miR-21, -26b, -150, -210 and -499 expression. Vitamin E inhibited angiogenic adaptations, as well as miR-21, -150 and -210 expression in physiological model. However, these effects did not change the final physiological cardiac hypertrophy phenotype. On the other hand, in the pathological model, vitamin E reduced oxidative damage and fibrosis, and altered the expression of miRs described in pathological cardiac hypertrophy development. Again, this effect was not sufficient to reduce cardiac hypertrophy. In conclusion, vitamin E and/or its antioxidant capacity have the capacity to influence the pathological hypertrophy in a beneficial way, but its effects can be unfavorable in the physiological stimulus.

Baseado na hipótese de que a modulação do estresse oxidativo cardíaco é diretamente associada à ativação de vias de sinalização de crescimento celular, propomos estudar o perfil oxidativo cardíaco em modelos de hipertrofia cardíaca patológica (HCP) e fisiológica (HCF). Além disso, buscamos verificar se existe associação deste perfil com a ativação de vias de sinalização de crescimento celular, bem como com a função cardíaca e se isto é influenciado pelo exercício físico e pelos sistemas reninaangiotensina (SRA) e nervoso simpático (SNS). Para isso, desenvolvemos cinco trabalhos onde avaliamos parâmetros funcionais, morfológicos, bioquímicos e moleculares que permitem avaliação dos mecanismos relacionados com o objetivo desta tese. No primeiro artigo (I), mostramos o efeito do exercício em animais SHR sobre a diminuição do estresse oxidativo e da atividade simpática cardíaca, avaliada através da concentração de noradrenalina no coração. Esses parâmetros apresentaram fortes correlações com a redução da hipertrofia cardíaca patológica hipertensiva. Este primeiro estudo mostrou que atividade do SNS sobre o coração está associada ao aumento do estresse oxidativo, podendo, então, estimular o desenvolvimento da HCP. No segundo estudo (artigo II), buscamos comparar o perfil oxidativo cardíaco em ratos normotensos e hipertensos e associar estes parâmetros com a ativação de vias de sinalização intracelulares. Verificamos que os animais SHR com hipertensão estabelecida apresentam elevado estresse oxidativo cardíaco, e isto está fortemente associado com o índice de hipertrofia cardíaca (IHC) e com a ativação da p38. Por outro lado, verificamos uma associação inversa entre o dano protéico oxidativo e a ativação da ERK1/2. Os resultados demonstram, assim, que animais SHR com hipertensão estabelecida e HCP, apresentam um quadro de estresse oxidativo cardíaco, e isso pode determinar o predomínio da ativação de vias pró-apoptóticas, em detrimento das vias de sobrevivência celular. Após, realizamos o terceiro estudo (artigo III), onde avaliamos o efeito do enalapril, um inibidor da enzima conversora da angiotensina (ECA) sobre os parâmetros avaliados no estudo anterior. Mostramos através do uso do enalapril, que o SRA estimula o estresse oxidativo cardíaco e a ativação da p38 nos animais SHR com hipertensão estabelecida e HCP. No entanto, este sistema não exerce influência sobre a Akt e a ERK1/2 nesta fase da hipertensão. Na seqüência, o artigo IV possibilitou a avaliação do perfil oxidativo cardíaco e das vias e fatores relacionados com o crescimento celular e o desenvolvimento da HCF induzida pelo exercício de natação. Demonstramos, através deste estudo, que o estresse oxidativo e o desequilíbrio redox não estão diretamente relacionados com o desenvolvimento da HCF, uma vez que estes estavam diminuídos nos animais treinados. No entanto, verificamos o aumento da fosforilação da Akt e da ERK1/2 na HCF, e esta ativação de vias relacionadas ao crescimento celular pode estar sendo estimulada pelo SRA, provavelmente via fatores de crescimento, como o EGF avaliado neste estudo. Assim, realizamos o último trabalho (artigo V) onde avaliamos os efeitos induzidos pelo exercício sobre a redução da HCP de animais SHR, e a participação do SRA nesses mecanismos. Verificamos que o exercício isolado diminuiu o estresse oxidativo cardíaco, como já havíamos observado no artigo I, mas também demonstramos que esse efeito parece determinar a diminuição da ativação da p38 e o aumento da Akt. Esses achados indicam que o exercício parece reduzir os fatores pró-apoptóticos cardíacos e estimular mecanismos de sobrevivência, que no final resultam na melhora da função cardíaca. A participação do SRA nesse mecanismo benéfico do exercício parece ser discreta pela sua possível redução, porém influencia a ativação da Akt na regressão da HCP. Dessa forma, concluímos que o estresse oxidativo está diretamente associado ao desenvolvimento da HCP possivelmente promovendo o desequilíbrio entre vias de sobrevivência e apoptose celulares, determinando assim, em condições patológicas, o predomínio da última. Nessas condições, o SRA e o SNS são importantes por estimular esse quadro de estresse oxidativo, e o exercício, pelo contrário, atua sobre esses sistemas melhorando o estado geral cardíaco. Em condições fisiológicas, a ativação de vias relacionadas ao crescimento celular passa a desempenhar um papel chave na determinação da HCF, e isso se deve à participação do SRA e de fatores de crescimento sobre o coração. / Considering that oxidative stress is directly associated with cell growth pathways activation, the aim of this study was to assess cardiac oxidative stress profile in rat models of physiological (HCF) and pathological (HCP) cardiac hypertrophy. In addition, we aimed to verify whether an association exists with intracellular pathways activation and cardiac function. The participation of renin-angiotensin (SRA) and sympathethic nervous (SNS) systems and exercise training effect on cardiac hypertrophy were also assessed. Therefore, we have evaluated functional, morphological, biochemical, and molecular parameters to assess hypertrophic mechanisms. The first study (I) demonstrated in spontaneously hypertensive rats (SHR) that exercise training decreased cardiac oxidative stress and sympathetic activity, assessed through cardiac norepinephrine concentration. The data were strongly correlated with the reduction of pathological cardiac hypertrophy. The first study therefore has shown that cardiac SNS activity is associated with the increase of oxidative stress, which could determine HCP. In the second study (II), we aimed to compare the cardiac oxidative status between normotensive and hypertensive rats, and to establish an association with intracellular pathways activation. We have observed that SHR with established hypertension have increased cardiac oxidative stress, and it was directly associated the cardiac hypertrophy index (CHI) and with p38 activation. On the other hand, it was verified negative correlation between protein oxidative damage and ERK1/2 activation. Thus, the results indicate that SHR with established hypertension and HCP have high oxidative stress, which could determine the predominance of proapoptotic mechanisms. Next, the third study (III) has evaluated an angiotensin-converting enzyme (ECA) inhibitor, enalapril, effect on the same parameters assessed in article II. We have shown in SHR with established hypertension that SRA stimulates cardiac oxidative stress and p38 activation, whereas enalapril has not modified Akt and ERK1/2 activation. The fourth study (IV) investigated cardiac oxidative profile and cell grouth related pathways on swimming training-induced HCF. We have demonstrated that the decrease of oxidative stress and the enhanced redox status were not directly associated with IHC. However, we verified increased Akt and ERK1/2 phosphorilation on HCF. This pathways response may be stimulated by SRA through increasing growth factors such as EGF. Thus, the fifth study (V) associated exercise training and enalapril to assess the exercise effect and SRA participation on hypertrophic mechanisms. It was demonstrated that only exercise decreased cardiac oxidative stress, as previously observed in article I, but it has also decreased p38 activation while increased Akt. The findings indicate that, in SHR, exercise may decreases cardiac proapoptotic factors and stimulates survival mechanisms, improving the cardiac function. Moreover, in SHR it is possible that exercise induces the decrease of angiotensin II or inhibits its action whereas it was also observed a small SRA participation in trained SHR by enalapril-induced decrease of Akt phosphorilation. Therefore, the overall results indicate that oxidative stress is directly associated with HCP and might promote the imbalance between cell survival and proapoptotic pathways. Moreover, SRA and SNS stimulate cardiac oxidative stress while exercise improves the overall cardiac function. On the other hand, in physiologic conditions, the activation of cell growth-related pathways exerts a key role on HCF development, and it depends on SRA participation.

Para avaliar a participação do Sistema Renina Angiotensina (SRA) sobre a Hipertrofia Cardíaca de ratos submetidos ao treinamento resistido foram usados 64 Ratos Wistar divididos em: Controle (CO), Treinado (TR), Controle ou Treinado tratados com Losartan (LOS; 20mg/Kg/d) e Controle ou Treinado tratados com NaCl (SAL; 1% água). Os grupos treinados realizaram quatro séries de 12 repetições, 5x/sem/8sem, com 65-75% de 1 Repetição Máxima (1RM). Hipertrofia cardíaca (HC), obtida pelo peso úmido do VE corrigida pelo Peso Corporal (PC) e pelo Ecocardiograma, foi observada no grupo TR com nenhum prejuízo da função ventricular. Tanto a atividade da ECA, sistêmica e local no coração, quanto a atividade da renina não foram alteradas pelo treinamento. Pelo Western blotting, não foi observada alteração na expressão protéica do peptídeo angiotensina II e do receptor de angiotensina II AT2 com o treinamento, mas observou-se aumento de 31,4% na expressão dos receptores de angiotensina II AT1 no grupo TR. A administração do antagonista do receptor AT1 (Losartan) preveniu a HC em resposta ao treinamento. O mesmo não foi observado com a administração do NaCl para inibir a atividade da Renina. Esses resultados sugerem que o receptor AT1 participa da HC induzida pelo treinamento resistido sem a necessidade de aumento na concentração da angiotensina II cardíaca. Um possível mecanismo seria a ativação direta dos receptores AT1 pelo estiramento mecânico dos cardiomiócitos. / Besides the well-known effects of Ang II in stimulating pathological pressure-overload cardiac hypertrophy, little information is available regarding the role of Renin-Angiotensin-System (RAS) in the exercise training-induced cardiac hypertrophy. 64 male Wistar rats were divided into 6 groups: Sedentary, Trained, Sedentary or Trained + Losartan (20mg/Kg/d, n=7) and Sedentary or Trained + Salt (NaCl 1%). The exercise protocol was: 4 x 12 bouts, 5x/week during eight weeks, with 65-75% of 1 Repetition Maximum (1RM). Using LV weight/body weight ratio and echocardiography (ECHO) we have observed cardiac hypertrophy in the Trained group without any impairment in ventricular function. Concerning RAS, neither ACE, analyzed by fluorometric assay (systemic and local in the heart), nor Renin, by RIA, activities were altered after resistance training. In addition, using Western blotting analysis, no change was observed in cardiac Ang II and AT2 receptor levels while the AT1 receptor expression was upregulated in Trained groups by 31,4%. Administration of the AT1 receptor antagonist (losartan) prevented left ventricle hypertrophy in response to the resistance training. The administration of salt, to inhibit the renin activity, did not prevent the cardiac hypertrophy. These results suggest that the AT1 receptor participates in resistance-training-induced cardiac hypertrophy without an increase in Ang II concentration in the heart. A possible mechanism is the direct activation of the AT1 receptor by mechanical stretching of cardiomyocytes.

Introdução: A hipertrofia cardíaca induzida por sobrecarga hemodinâmica crônica (HC) é caracterizada por espessamento das paredes do ventrículo esquerdo e do tecido intersticial. As atividades aumentadas de calpaína-1 e metaloproteinase de matriz(MMP)-2 são observadas em diferentes modelos de hipertensão arterial e estão relacionadas com as mudanças fisiopatológicas na HC. Por outro lado, a atividade de MMP-2 parece ser modulada positivamente por ativação de calpaína-1 em diferentes modelos. O objetivo deste trabalho é analizar se a calpaína-1 contribui para o aumento da atividade de MMP-2 no coração e se esse mecanismo resulta nas mudanças crônicas cardíacas na hipertensão renovascular. Métodos: Ratos Wistar submetidos ao modelo de 2-rins-1 clipe (2R-1C)(180-200g) e seus respectivos controles (Sham) foram tratados com verapamil (VRP), um bloqueador de canais para cálcio tipo L (BCCL, 8mg/kg/bid) ou veículo durante 8 semanas. O BCCL reduz as concentrações intracelulares de cálcio, o que leva à diminuição da ativação de calpaína-1, e então à possível modulação da atividade e expressão proteica de MMP-2. Pressão arterial sistólica (PAS) dos ratos foi monitorada durante 10 semanas de hipertensão por pletismografia de cauda. O ventrículo esquerdo (VE) foi analisado por histologia e ecocardiografia para avaliação das dimensões ventriculares. A atividade de calpaína-1 e MMP-2 foi avaliada por zimografia em gel. A expessão proteica de calpaína-1 e MMP-2 foi avaliada por western blot e imunofluorescência. Os corações foram submetidos à avaliação funcional por Langendorff. Todos os protocolos foram aprovados pelo Comitê de Ética em Pesquisa Animal da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (43/2017). Resultados: Após 10 semanas, a PAS teve um aumento sustentado nos animais 2R-1C e o tratamento com VRP não foi capaz de reduzí-la em nenhum tempo de hipertensão. O peso corporal não apresentou diferença significativa entre os grupos. O grupo hipertenso teve um aumento da massa cardíaca quando comparado ao sham e o tratamento com verapamil reduziu esse parâmetro. A análise da espessura do ventrículo esquerdo demonstra que o VRP é capaz de reverter a HC induzida por sobrecarga pressórica nos animais hipertensos. Os animais 2R-1C apresentaram um aumento singificativo na expressão proteica e atividade de calpaína-1 e o VRP foi capaz de diminuir esses níveis. Foi observado aumento da atividade das isoformas de MMP-2 nos ratos 2R-1C quando comparados aos controles e o VRP foi capaz de reduzir a atividade da isoforma de 64kDa. A contratilidade cardíaca intrínseca dos animais 2R-1C sugere uma disfunção cardíaca quando comparados aos controles sham, embora a fração de ejeção desses animais esteja preservada. O VRP não foi capaz de alterar esses parâmetros. Conclusão: O VRP pode contribuir para a redução da hipertrofia cardíaca por diminuir a expressão proteica de calpaína-1 e MMP-2 na hipertensão renovascular. Apoio financeiro: Capes, CNPq, FAPESP / Introduction: The chronic hemodynamic overload-induced cardiac hypertrophy (CH) is characterized by thickening of the left ventricle walls and hypertrophy of the cardiomyocytes and interstitial tissue. Increased activity of calpain-1 and matrix metalloproteinase(MMP)-2 was observed in different models of arterial hypertension models and contributes to the pathophysiologic changes shown in CH. On the other hand, MMP-2 activity is also positively modulated by activation of calpain-1 in different animal models of cardiovascular diseases. The objectives here are to analyze whether calpain-1 contributes to increase the activity of MMP-2 in the heart and whether this mechanism results in chronic cardiac changes in the renovascular hypertension. Methods: Two kidney-one clip (2K1C) hypertensive male Wistar rats (180-200g) and their respective controls (Sham) were orally treated with verapamil (VRP), a L-type calcium channels blocker (LCCB, 8mg/kg/bid), or vehicle during 8 weeks. The LCCB reduces the intracellular concentration of calcium, thus decreasing the activation of calpain-1, and then may modulate the activity of MMP-2. Systolic blood pressure (SBP) was monitored in the rats during 10 weeks of hypertension. Left ventricle (LV) was analyzed by histology and echocardiography to evaluate ventricle thickening. Calpain- 1 and MMP-2 activities were analyzed by zymography and their expression by immunofluorescence and western blot. Hearts were submitted to functional evaluation by Langendorff. All the protocols were approved by the Ethical Committee in Animal Research of Ribeirao Preto Medical School (43/2017). Results: After 10 weeks, the systolic blood pressure had sustained increase and treatment with VRP was not able to decrease it in any time of hypertension. The body weight did not present significant changes between the groups. Hypertensive group had significant increase in the ventricle/body weight ratio (VW/BW) when compared to sham and treatment with VRP decreased it. Analysis of ventricle thickening showed that VRP is able to revert CHinduced pressure overload. The 2K-1C rats showed a significant increase in the activity and expression of calpain-1 in the heart and VRP reverted it. It was also observed increased activity of MMP-2 forms in the hypertensive rats and VRP decreased the 64kDa MMP-2 activity. The 2K-1C group had cardiac dysfunction when compared to controls groups, and VRP did not alter it. The ejection fraction was not changed in 2K- 1C rats. Conclusion: VRP decreased expression and activity of calpain-1 and MMP-2 in the hearts of 2K-1C rats and then contributed to ameliorate hypertension-induced cardiac hypertrophy

Introdução: A hipertrofia cardíaca induzida por sobrecarga hemodinâmica crônica (HC) é caracterizada por espessamento das paredes do ventrículo esquerdo e do tecido intersticial. As atividades aumentadas de calpaína-1 e metaloproteinase de matriz(MMP)-2 são observadas em diferentes modelos de hipertensão arterial e estão relacionadas com as mudanças fisiopatológicas na HC. Por outro lado, a atividade de MMP-2 parece ser modulada positivamente por ativação de calpaína-1 em diferentes modelos. O objetivo deste trabalho é analizar se a calpaína-1 contribui para o aumento da atividade de MMP-2 no coração e se esse mecanismo resulta nas mudanças crônicas cardíacas na hipertensão renovascular. Métodos: Ratos Wistar submetidos ao modelo de 2-rins-1 clipe (2R-1C)(180-200g) e seus respectivos controles (Sham) foram tratados com verapamil (VRP), um bloqueador de canais para cálcio tipo L (BCCL, 8mg/kg/bid) ou veículo durante 8 semanas. O BCCL reduz as concentrações intracelulares de cálcio, o que leva à diminuição da ativação de calpaína-1, e então à possível modulação da atividade e expressão proteica de MMP-2. Pressão arterial sistólica (PAS) dos ratos foi monitorada durante 10 semanas de hipertensão por pletismografia de cauda. O ventrículo esquerdo (VE) foi analisado por histologia e ecocardiografia para avaliação das dimensões ventriculares. A atividade de calpaína-1 e MMP-2 foi avaliada por zimografia em gel. A expessão proteica de calpaína-1 e MMP-2 foi avaliada por western blot e imunofluorescência. Os corações foram submetidos à avaliação funcional por Langendorff. Todos os protocolos foram aprovados pelo Comitê de Ética em Pesquisa Animal da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (43/2017). Resultados: Após 10 semanas, a PAS teve um aumento sustentado nos animais 2R-1C e o tratamento com VRP não foi capaz de reduzí-la em nenhum tempo de hipertensão. O peso corporal não apresentou diferença significativa entre os grupos. O grupo hipertenso teve um aumento da massa cardíaca quando comparado ao sham e o tratamento com verapamil reduziu esse parâmetro. A análise da espessura do ventrículo esquerdo demonstra que o VRP é capaz de reverter a HC induzida por sobrecarga pressórica nos animais hipertensos. Os animais 2R-1C apresentaram um aumento singificativo na expressão proteica e atividade de calpaína-1 e o VRP foi capaz de diminuir esses níveis. Foi observado aumento da atividade das isoformas de MMP-2 nos ratos 2R-1C quando comparados aos controles e o VRP foi capaz de reduzir a atividade da isoforma de 64kDa. A contratilidade cardíaca intrínseca dos animais 2R-1C sugere uma disfunção cardíaca quando comparados aos controles sham, embora a fração de ejeção desses animais esteja preservada. O VRP não foi capaz de alterar esses parâmetros. Conclusão: O VRP pode contribuir para a redução da hipertrofia cardíaca por diminuir a expressão proteica de calpaína-1 e MMP-2 na hipertensão renovascular. Apoio financeiro: Capes, CNPq, FAPESP / Introduction: The chronic hemodynamic overload-induced cardiac hypertrophy (CH) is characterized by thickening of the left ventricle walls and hypertrophy of the cardiomyocytes and interstitial tissue. Increased activity of calpain-1 and matrix metalloproteinase(MMP)-2 was observed in different models of arterial hypertension models and contributes to the pathophysiologic changes shown in CH. On the other hand, MMP-2 activity is also positively modulated by activation of calpain-1 in different animal models of cardiovascular diseases. The objectives here are to analyze whether calpain-1 contributes to increase the activity of MMP-2 in the heart and whether this mechanism results in chronic cardiac changes in the renovascular hypertension. Methods: Two kidney-one clip (2K1C) hypertensive male Wistar rats (180-200g) and their respective controls (Sham) were orally treated with verapamil (VRP), a L-type calcium channels blocker (LCCB, 8mg/kg/bid), or vehicle during 8 weeks. The LCCB reduces the intracellular concentration of calcium, thus decreasing the activation of calpain-1, and then may modulate the activity of MMP-2. Systolic blood pressure (SBP) was monitored in the rats during 10 weeks of hypertension. Left ventricle (LV) was analyzed by histology and echocardiography to evaluate ventricle thickening. Calpain- 1 and MMP-2 activities were analyzed by zymography and their expression by immunofluorescence and western blot. Hearts were submitted to functional evaluation by Langendorff. All the protocols were approved by the Ethical Committee in Animal Research of Ribeirao Preto Medical School (43/2017). Results: After 10 weeks, the systolic blood pressure had sustained increase and treatment with VRP was not able to decrease it in any time of hypertension. The body weight did not present significant changes between the groups. Hypertensive group had significant increase in the ventricle/body weight ratio (VW/BW) when compared to sham and treatment with VRP decreased it. Analysis of ventricle thickening showed that VRP is able to revert CHinduced pressure overload. The 2K-1C rats showed a significant increase in the activity and expression of calpain-1 in the heart and VRP reverted it. It was also observed increased activity of MMP-2 forms in the hypertensive rats and VRP decreased the 64kDa MMP-2 activity. The 2K-1C group had cardiac dysfunction when compared to controls groups, and VRP did not alter it. The ejection fraction was not changed in 2K- 1C rats. Conclusion: VRP decreased expression and activity of calpain-1 and MMP-2 in the hearts of 2K-1C rats and then contributed to ameliorate hypertension-induced cardiac hypertrophy

Doenças cardiovasculares são a principal causa de morte no Brasil. Em contraste a esse cenário, o treinamento físico aeróbio (TFA) figura como importante ferramenta de combate a esse quadro, atuando, dentre diversos mecanismos, na expressão de microRNAs (miRNA) e na hipertrofia cardíaca (HC). Nesse sentido, seria o TFA capaz de reduzir expressão do miR-34c-3p em cardiopatologias, gerando melhora aos danos causados? Na tentativa de elucidar essa lacuna, ratos Wistar machos (2 meses) passaram por oclusão da coronária gerando infarto do miocárdio (IMS; IMT) ou indução de diabetes tipo I por STZ (DS;DT: 45mg/kg). Após a verificação do dano, estes foram submetidos a TFA (10 sem), e os ventrículos esquerdos (VE) foram dissecados a posteriori. Ao analisar a expressão gênica por RT-PCR, o TFA diminuiu (39%; p<0,02) a expressão do miRNA-34c-3p no VE de IMT vs. IMS. Em consonância, houve diminuição (27%; p<0,04) do miRNA em DT vs. DS. Investigando o potencial terapêutico dessa inibição, ao proceder análise in vitro em cultura primária de cardiomiócitos tratados com inibidor do miRNA (amiR-34c-3p), houve diminuição de sua expressão em 71% (50nM; p<0,01) vs. grupo controle (C), enquanto houve aumento de 41000% (50nM; p<0,01) entre o superexpressor (mmiR) e C. Analisando os marcadores de HC patológica entre amiR e C, verificou-se redução na a-actina esquelética (6,1%;p<0,02), aumento no ANF (84,4%; p<0,05) e redução na b-MHC (66%; p<0,007), demonstrando HC fisiológica em cardiomiócitos tratados com amiR. Buscando alvos do miR-34c-3p responsáveis por essas alterações, analisou-se o eIF4E, último fator iniciador de tradução ativado por via não canônica da PI3K-AKTmTOR. Sua direta ativação pode representar importante avanço na busca por terapias que induzam a HC fisiológica. O amiR aumentou o eIF4E (64%; p<0,003), com validação por diminuição da atividade da luciferase (48%; p<0,02) através de ensaio com vetor 3\'UTR do gene e miR-34c-3p. Outro alvo predito analisado, o KLF11, tem homologia com gene da insulina e pode estar relacionado com melhora metabólica do VE. O tratamento com amiR aumentou (192%; p<0,006) a expressão gênica do KLF11, validado com redução de 55% na atividade da luciferase, e aumento da captação de glicose (13%; p<0,04). Com os dados expostos, o TFA foi eficiente em inibir a expressão do miR-34c-3p em VE de animais cardiopatas que, atuando em seus alvos agora validados, foi capaz de promover HC fisiológica e melhora metabólica em cardiomiócitos. Considerando os efeitos cardioprotetores da inibição desse miRNA, vislumbra-se o potencial terapêutico dessa inibição em paciente na perspectiva de atenuação de prejuízos causados por cardiopatias / Cardiovascular diseases are the leading cause of death in Brazil. In contrast to this scenario, aerobic exercise training (AET) is an important tool to combat this condition, acting, among several mechanisms, on the expression of microRNAs (miRNA) and cardiac hypertrophy (CH). In this sense, would AET be able to reduce expression of miR-34c-3p in cardiac pathologies, generating improvement to the damages caused by them? In an attempt to elucidate this knowledge gap, male Wistar rats (2 months) underwent coronary occlusion, causing myocardial infarction (IMS; IMT) or induction of type I diabetes by STZ (DS: DT: 45mg kg). After proof that cardiac damage was caused, they were submitted to AET (10 wk), and left ventricles (LV) were dissected post mortem. Analyzing gene expression by RT-PCR, AET decreased (39%; p <0.02) miRNA-34c-3p expression in the LV of IMT vs. IMS. In agreement, there was a decrease (27%; p <0.04) of the miRNA in DT vs. DS. Investigating the therapeutic potential of this inhibition, through in vitro analysis in primary culture of neonatal rat cardiomyocytes treated with miRNA inhibitor (amiR-34c-3p), expression of miRNA- 34c-3p was decreased in 71% (50nM; p <0.01) vs. (C), whereas there was an increase of 41000% (50nM; p <0.01) between the superexpressor (mmiR) and C. Analyzing the pathologic HC markers between amiR and C, there was a reduction in skeletal a-actin (P <0.05), an increase in ANF (84.4%, p <0.05) and reduction in b-MHC (66%; p <0.007), demonstrating physiological HC in cardiomyocytes treated with amiR. Searching for miRNA-34c-3p targets responsible for these changes, eIF4E, the last non-canonically activated translation initiator of PI3K-AKT-mTOR, was analyzed. Its direct activation may represent an important advance in the search for therapies that induce physiological CH. The amiR increased eIF4E expression (64%, p <0.003), with validation for decreased luciferase activity (48%; p <0.02) by assaying 3\'UTR vector of the gene and miR-34c-3p. Another predicted target analyzed, KLF11, has homology with insulin gene and may be related to LV metabolic improvement. The treatment with amiR increased KLF 11 gene expression (192%; p <0.006), with a 55% reduction in luciferase activity and an increase in glucose uptake (13%; p <0.04). With the data presented, AET was efficient in inhibiting the expression of miRNA-34c-3p in LV of cardiopathic animals that, acting on their now validated targets, was able to promote physiological CH and metabolic improvement in cardiomyocytes. Considering the cardioprotective effects of inhibition of this miRNA, we can speculate a therapeutic potential of the inhibition of miR-34c-3p in patients in prospect of mitigating the damage caused by cardiopathies

Cuando se activa el Metabolón de Transporte Iónico (MTI) formado por el Intercambiador de Na+/H+ (NHE1), la Anhidrasa Carbónica II (ACII) y el Intercambiador de Cl<SUP>-</SUP>/HCO<SUB>3</SUB><SUP>-</SUP> (AE3) se estimula la hipertrofia cardíaca (HC). Datos preliminares apoyan la hipótesis de que las proteínas que forman este MTI interaccionan funcionalmente. Sin embargo, todavía existen componentes del metabolón que no han sido identificados. Entre estos componentes se encuentran los co-transportadores de HCO<SUB>3</SUB><SUP>-</SUP> (NBC), la Anhidrasa Carbónica IV (ACIV) y XIV (ACXIV). En el presente Trabajo de Tesis Doctoral se propone, por lo tanto, explorar el rol de una de estas proteínas, la ACXIV, en procesos fisológicos y fisiopatológicos en el corazón. Se hipotetiza que AE3 interactúa con la isoenzima ACXIV, tanto física como funcionalmente, formando un MTI que maximiza el flujo de HCO<SUB>3</SUB><SUP>-</SUP> a través de la membrana. Se propone, además, que este metabolón es activado en ciertas condiciones patológicas como la HC.

Orientadora: Profa. Dra.Marcela Sorelli Carneiro Ramos / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Biossistemas, 2015. / Recentemente, dados na literatura demonstram a estreita interacao patofisiologica existente entre os rins e o coracao. Conhecida como sindrome cardio-renal, essa patologia e capaz de promover hipertrofia e falencia cardiaca a partir de um quadro de lesao renal. Sabe-se que a lesao renal isquemica (LRI) promove a liberacao de diferentes citocinas inflamatorias que tem o coracao como tecido alvo e sao capazes de promover a instalacao do quadro hipertrofico, agindo, por exemplo, por meio de receptores semelhantes ao Toll (toll-like receptors - TLR). Alem de mediadores inflamatorios, trabalhos presentes na literatura ja comprovaram a direta relacao entre alteracoes no sistema renina-angiotensina (SRA) e nos niveis de Angiotensina II (Ang II) com o aumento da massa cardiaca. O presente estudo objetivou investigar o papel do SRA com a hipertrofia cardiaca (HC) induzida por um modelo experimental de LRI em camundongos tratados ou nao com bloqueadores do SRA, Losartan (Los) e Enalapril (Ena). O quadro de LRI foi induzido cirurgicamente atraves da oclusao do pediculo renal esquerdo por 60 minutos seguido de reperfusao. Apos 12, 15 ou 20 dias os tecidos foram removidos para a realizacao de analises macromorfometricas, moleculares e funcionais. Os principais resultados indicam que a cirurgia de isquemia renal e reperfusao foi capaz de gerar um quadro de falencia renal e induzir HC de maneira independente de aumento na pressao arterial. Ainda, no periodo analisado, observou-se aumento nos niveis sericos de TNF-¿¿ e Ang II, elevados niveis de expressao genica ou proteica de AT1, ECA-2, TLR-2, TLR-4 e NFk¿À, sugerindo relacao desses componentes com a HC. Os tratamentos com Los e Ena reverteram completamente a HC observada e aboliram o aumento na expressao cardiaca de TLRs, AT1R e ECA-2 e modularam diferencialmente os niveis sericos de Ang II e citocinas inflamatorias. Juntos, os dados sugerem um papel crucial do SRA na regulacao do quadro patologico neste modelo, atuando juntamente com o sistema imune inato na regulacao da patogenese da HC atraves da modulacao de seus principais componentes. / Recently published data demonstrate the close pathophysiological interaction between the kidneys and the heart. Known as cardio-renal syndrome, this pathology is capable of promoting hypertrophy and heart failure starting from renal injury. It is known that ischemic renal injury (IRI) promotes the release of various inflammatory cytokines that have the heart as a target tissue and are capable of promoting hypertrophy acting through the Toll-like receptors (TLR). In addition to inflammatory mediators, literature has extensively demonstrated the direct correlation between changes in the renin-angiotensin system (RAS) and the levels of angiotensin II (Ang II) within the increase in cardiac mass. This study aimed to investigate the role of the RAS with cardiac hypertrophy (CH) induced by an experimental model of IRI in mice treated or not with RAS blockers, Losartan (Los) and Enalapril (Ena). The IRI was surgically induced by occlusion of the left renal pedicle for 60 minutes followed by reperfusion. After 12, 15 or 20 days, tissues were removed and morphological, molecular, and functional analysis were performed. The leading results indicate that renal ischemia and reperfusion surgery was capable of generating renal failure which subsequently induced HC in a blood-pressure independent manner. Also, over this period, there was an increase in serum levels of TNF-á and Ang II, high levels of gene or protein expression of AT1, ACE-2, TLR-2, TLR-4 and NFkâ, suggesting a cross-talk within these components and CH development. Treatment with Los or Ena has completely reversed the CH and abolished the increase observed in cardiac expression of TLRs, NFkâ, ACE-2 and AT1R, and also differentially modulated Ang II and inflammatory cytokines serum levels. Together, the data suggest a critical role for RAS in the regulation of the pathological condition in this model, acting together with the innate immune system in the pathogenesis of CH through modulation of its main components.

O presente estudo avaliou o papel do receptor AT1 de Angiotensina II no desenvolvimento da hipertrofia dos cardiomiócitos promovida pelo T3, bem como a participação dos mecanismos intracelulares deflagrados pelo receptor AT1 neste modelo de hipertrofia cardíaca. O silenciamento do receptor AT1 com RNA de interferência preveniu totalmente o desenvolvimento da hipertrofia dos cardiomiócitos induzida pelo T3. Os cardiomiócitos tratados com T3 demonstraram uma rápida ativação da via da Akt/GSK-3/mTOR, a qual foi atenuada ou prevenida pelo silenciamento do receptor AT1. Ainda, a expressão de Angiotensina I/II no lisado celular e a expressão do receptor AT1 foram rapidamente aumentados pelo T3. Esses dados demonstram pela primeira vez que o receptor AT1 é um mediador crítico da hipertrofia dos cardiomiócitos induzida pelo T3, bem como para a ativação da via da Akt, sugerindo que a via Ang I/II-AT1-Akt/GSK-3/mTOR corresponde a um potencial mediador dos efeitos tróficos exercidos pelo T3 nessas células. / The present study investigated the role of Angiotensin type 1 receptor (AT1R) in T3-induced cardiomyocyte hypertrophy, as well as the participation of the intracellular mechanisms mediated by AT1R in this cardiac hypertrophy model. The AT1R silencing using small interfering RNA totally prevented the development of T3-induced cardiomyocyte hypertrophy. The cardiomyocytes treated with T3 demonstrated a rapid activation of Akt/GSK-3/mTOR signaling pathway, which was attenuated or prevented by the AT1R silencing. In addition, local Angiotensin I/II (Ang I/II) levels and the AT1R expression were rapidly increased by T3 treatment. These data demonstrate for the first time that the AT1R is a critical mediator to the T3-induced cardiomyocyte hypertrophy, as well as to the activation of the Akt signaling, suggesting that the Ang I/II-AT1R-Akt/GSK-3/mTOR pathway corresponds to a potential mediator of the trophic effect exerted by T3 in cardiomyocytes.

Níveis elevados de hormônios tireoidianos (HTs) são comumente associados à ativação do sistema renina angiotensina local e ao desenvolvimento da hipertrofia cardíaca. O envolvimento do receptor de angiotensina II tipo 1 (AT1R) nos efeitos hipertróficos dos HTs fora descrito previamente. No entanto, os mecanismos subjacentes a essa interação ainda são desconhecidos. O AT1R pertence à família dos receptores acoplados à proteína G e, portanto, promove a transdução de sinal por mecanismos dependentes e independentes de proteína G. Recentemente, a sinalização dependente de beta-arrestinas (independente de proteína G) tem sido descrita por contribuir com a resposta hipertrófica em diferentes modelos experimentais. Assim, no presente estudo investigou-se o envolvimento da sinalização dependente de beta-arrestinas nos efeitos hipertróficos dos HTs, mediados pelo AT1R, bem como a participação de ERK&#189; nesse processo. Culturas primárias de cardiomiócitos foram estimuladas com T3 (triiodotironina; 15nM) para indução da hipertrofia. O tratamento dos cardiomiócitos com T3 por tempos rápidos (5-30 min) resultou na ativação transiente de ERK&#189;, a qual foi parcialmente atenuada quando da administração de Losartan (1&#181;M), antagonista do AT1R. A contribuição de ERK&#189; na hipertrofia dos cardiomiócitos foi verificada através do uso de PD98059 (20&#181;M), inibidor de MEK&#189;, o qual preveniu a transcrição de marcadores hipertróficos. Ensaios de imunoprecipitação revelaram o aumento da interação entre AT1R e beta-arrestina 2 sob estímulo do T3, sugerindo o recrutamento de beta-arrestina 2 e, possível, internalização do AT1R. Através de ensaios de imunofluorescência e fracionamento subcelular, foi demonstrado que o T3 estimula a translocação do AT1R, amentando sua expressão no núcleo dos cardiomiócitos. Além disso, tanto a ativação de ERK&#189; quanto a hipertrofia cardiomiocítica mostraram-se sensíveis à inibição da endocitose, a qual foi avaliada através de Concanavalina A (0,5&#181;g/ml). Ensaios de silenciamento gênico por RNA de interferência foram eficientes em demonstrar o envolvimento de beta-arrestina 2 na ativação de ERK&#189; e na hipertrofia cardiomiocítica induzida por T3. Desta forma, os resultados evidenciam o envolvimento da sinalização dependente de beta-arrestina 2 na ativação de ERK&#189;, através do AT1R, a qual contribui com a hipertrofia cardiomiocítica promovida pelo T3. / Elevated levels of thyroid hormones (THs) are commonly associated with activation of the local renin angiotensin system and the development of cardiac hypertrophy. The involvement of the angiotensin II receptor type 1 (AT1R) in the hypertrophic effects of the THs was previously described. However, the mechanisms underlying this interaction are still unknown. AT1R belongs to the G-protein coupled receptor family and promotes its signal transduction by G-protein dependent and independent mechanisms. Recently, beta-arrestin signaling (G-protein independent) has been described as contributing to the hypertrophic response in different experimental models. Thus, the present study investigated the involvement of beta-arrestin signaling in the hypertrophic effects of THs mediated by AT1R, as well as the participation of ERK&#189; in this process. Primary cardiomyocytes cultures were stimulated with T3 (triiodothyronine; 15nM) for the induction of hypertrophy. Cardiomyocytes acutely treated with T3 (5-30 min) resulted in transient activation of ERK&#189;, which was partially attenuated upon Losartan (1&#181;M) administration, an AT1R antagonist. The contribution of ERK&#189; to cardiomyocyte hypertrophy was verified by using PD98059 (20&#181;M), a MEK&#189; inhibitor, which prevented the transcription of hypertrophic markers. Immunoprecipitation assays revealed increased interaction between AT1R and beta-arrestin 2 under T3 stimulation, suggesting the recruitment of beta-arrestin 2 and, possibly, the internalization of AT1R. Through immunofluorescence and subcellular fractionation assays, T3 has been shown to stimulate AT1R translocation, enhancing its expression in the cardiomyocyte nucleus. In addition, both ERK&#189; activation and cardiomyocyte hypertrophy were sensitive to the inhibition of endocytosis, which was assessed by Concanavalin A (0.5&#181;g/ml). Interfering RNA assays were efficient in demonstrating the involvement of beta-arrestin 2 in ERK&#189; activation and in T3-induced cardiomyocyte hypertrophy. Therefore, the results evidenced the involvement of beta-arrestin-2-dependent signaling in the activation of ERK&#189;, through the AT1R, which contributes to the cardiomyocyte hypertrophy promoted by T3.