Orientador: Antonio Carlos Cicogna / Resumo: Introdução: Nos últimos anos, investigadores têm demonstrado que há a possibilidade de estimular a proliferação de cardiomiócitos adultos. Atualmente, a comunidade científica está voltada para três principais estratégias para a regeneração cardíaca: uso de células tronco, inibição de genes que regulam o sistema de controle do ciclo celular e o aperfeiçoamento de mecanismos endógenos. Um exemplo de mecanismo endógeno é a estimulação de vias de sinalização que permite a reentrada dos miócitos no ciclo celular e sua posterior divisão. O treinamento físico (TF) é um fator estimulatório para a proliferação das células cardíacas por meio da angiotensina-(1-7) (Ang-(1-7)) via receptor Mas. Além disso, o TF promove cardioproteção e aumenta os níveis deste peptídeo em animais com sobrecarga pressórica. Existem evidências, recentes, que o TF promove proliferação de miócitos em diferentes modelos experimentais e atua sobre os níveis de Ang-(1-7) em corações disfuncionantes. Entretanto, não foram encontrados estudos que avaliaram, concomitantemente, os efeitos do TF sobre a função, níveis de Ang-(1-7) e receptor Mas miocárdicos e proliferação de cardiomiócitos em modelo de sobrecarga pressórica e deterioração da função cardíaca. Objetivo: Testar a hipótese que o TF atenua a queda do desempenho cardíaco, acarreta proliferação de cardiomiócitos e eleva os níveis de Ang-(1-7) e do receptor Mas miocárdicos em ratos com estenose aórtica supravalvar (EAo) e disfunção ventricular esquerda. Méto... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

Submitted by GUSTAVO AUGUSTO FERREIRA MOTA null (gugaprotork@hotmail.com) on 2017-04-23T04:00:46Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Gustavo Mota.pdf: 1732955 bytes, checksum: b66f85d7f717fa84ef77b52b75bea952 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-04-25T19:39:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 mota_gaf_me_bot.pdf: 1732955 bytes, checksum: b66f85d7f717fa84ef77b52b75bea952 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-25T19:39:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 mota_gaf_me_bot.pdf: 1732955 bytes, checksum: b66f85d7f717fa84ef77b52b75bea952 (MD5) Previous issue date: 2017-02-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Introdução: Nos últimos anos, investigadores têm demonstrado que há a possibilidade de estimular a proliferação de cardiomiócitos adultos. Atualmente, a comunidade científica está voltada para três principais estratégias para a regeneração cardíaca: uso de células tronco, inibição de genes que regulam o sistema de controle do ciclo celular e o aperfeiçoamento de mecanismos endógenos. Um exemplo de mecanismo endógeno é a estimulação de vias de sinalização que permite a reentrada dos miócitos no ciclo celular e sua posterior divisão. O treinamento físico (TF) é um fator estimulatório para a proliferação das células cardíacas por meio da angiotensina-(1-7) (Ang-(1-7)) via receptor Mas. Além disso, o TF promove cardioproteção e aumenta os níveis deste peptídeo em animais com sobrecarga pressórica. Existem evidências, recentes, que o TF promove proliferação de miócitos em diferentes modelos experimentais e atua sobre os níveis de Ang-(1-7) em corações disfuncionantes. Entretanto, não foram encontrados estudos que avaliaram, concomitantemente, os efeitos do TF sobre a função, níveis de Ang-(1-7) e receptor Mas miocárdicos e proliferação de cardiomiócitos em modelo de sobrecarga pressórica e deterioração da função cardíaca. Objetivo: Testar a hipótese que o TF atenua a queda do desempenho cardíaco, acarreta proliferação de cardiomiócitos e eleva os níveis de Ang-(1-7) e do receptor Mas miocárdicos em ratos com estenose aórtica supravalvar (EAo) e disfunção ventricular esquerda. Métodos: Ratos Wistar machos foram separados em dois grupos: controle operado (Sham) e EAo. Após 18 semanas do procedimento cirúrgico, os ratos EAo e Sham foram redistribuídos em 4 grupos e randomizados quanto a presença ou ausência do TF por 10 semanas; (Sham, n = 20), (EAo, n = 19), (ShamTF, n = 20) e (EAoTF, n = 15). A remodelação cardíaca foi caracterizada pelas análises estrutural e funcional por ecocardiograma na 18ª e 28ª semana e estudo macroscópico post mortem. A análise da capacidade funcional dos animais foi realizada pelo teste de esforço progressivo. A avaliação da proliferação dos cardiomiócitos, pelo conteúdo de DNA, foi feita por citometria de fluxo. O sistema renina angiotensina cardíaco foi analisado pela expressão proteica dos receptores Mas e AT1 por Western blot. Resultados: O TF promoveu melhoria na capacidade funcional dos animais Sham e EAo quanto a velocidade de exaustão, tempo total e distância percorrida. Ao iniciar o TF na 18º semana os animais EAo apresentavam disfunção diastólica, sistólica e hipertrofia ventricular esquerda concêntrica. Na 28ª semana, este grupo manteve o mesmo padrão de disfunção cardíaca. O TF não acarretou alteração na função diastólica e melhorou a estrutura e função sistólica dos animais EAo. Os animais ShamTF mostraram aumento da função sistólica comparados com o Sham. Não foram observadas diferenças entre os quatro grupos estudados em relação ao ciclo celular dos cardiomiócitos e expressão do receptor Mas no miocárdio. Houve diminuição da expressão do receptor AT1 no grupo EAo, e o TF não alterou este padrão no EAoTF. Conclusão: O treinamento físico melhorou a capacidade funcional e a função sistólica dos animais, sem repercussões benéficas sobre a função diastólica, proliferação de cardiomiócitos e expressão proteica do receptor Mas. / Introduction: In the last years, researchers have showed that it is possible to induce adult cardiomyocytes proliferation. Currently, the scientific community is focused on three main strategies for cardiac regeneration: stem-cell use, inhibition of genes that regulate cell-cycle control system and improvement of endogenous mechanisms. An example of endogenous mechanism is the stimulation of signaling pathways that allow the reentry of myocytes into the cell cycle and their posterior division. The physical training (PT) is a stimulatory factor for the proliferation of cardiac cells through angiotensin-(1-7) (Ang-(1-7)) via Mas-receptor. In addition, PT promotes heart protection and increases this peptide levels in animals with pressure overload. Recent evidences showed that PT promotes myocyte proliferation in distinct experimental models and acts on Ang-(1-7) levels in dysfunctional hearts. However, no studies were found that evaluated, concurrently, the effects of PT on cardiac function, myocardial levels of Ang-(1-7) and Mas receptor and cardiomyocyte proliferation in a model of pressure overload with deteriorated cardiac function. Objective: To test the hypothesis that PT attenuates the impairment in cardiac performance, leads to cardiomyocyte proliferation and increases myocardial Ang-(1- 7) and Mas-receptor levels in rats with supravalvar aortic stenosis (AS) and left ventricular dysfunction. Methods: Male Wistar rats were separated into two groups: operated control (Sham) and AS. After 18 weeks of the surgical procedure, AS and Sham rats were redistributed into four groups and randomized for the presence or absence of PT for 10 weeks; (Sham, n=20), (AS, n=19), (ShamPT, n=20) and (ASPT, n=15). Cardiac remodeling was characterized by structural and functional analysis by echocardiogram at the 18th and 28th week and by post-mortem macroscopic evaluation. The functional capacity of the groups was analyzed by the progressive treadmill running test. The cardiomyocyte proliferation was evaluated by DNA content using flow cytometry. The cardiac renin-angiotensin system was analyzed by protein expression of Mas and AT1 receptors by Western blot. Results: The PT improved the functional capacity of Sham and AS animals regarding the exhaust speed, total time and treadmill running distance. At the beginning of PT, at the18th week, the AS group presented diastolic and systolic dysfunction and concentric left ventricular hypertrophy. At the 28th week, AS group maintained the same pattern of cardiac dysfunction. The PT was not alter diastolic function and improved structure and systolic function in AS group. The ShamPT rats showed increased systolic function in relation to animals of Sham group. No differences were detected among the four groups regarding the cardiomyocyte cell cycle and the myocardial Mas-receptor expression. The expression of AT1 receptor was reduced in the AS group, and PT did not modify this pattern in ASPT group. Conclusion: The PT improved the functional capacity and systolic function of the rats, without beneficial repercussions on diastolic function, cardiomyocyte proliferation and protein expression of Mas receptor.

O 4-hidroxi-2-nonenal (4-HNE) é um dos principais produtos da peroxidação lipídica, processo exacerbado no quadro de estresse oxidativo. Em função de sua alta reatividade com biomoléculas, seu acúmulo tem sido relacionado ao estabalecimento e progressão de inúmeras doenças, incluindo as cardiovasculares. Recentemente, nosso grupo identificou a interação entre 4-HNE e a proteína Dicer em coração de ratos com insuficiência cardíaca (dados não publicados). Dicer é uma RNAse importante na biogênese de microRNAs (miRNA), com papel na regulação gênica póstranscricional, de modo que alterações em sua função poderiam afetar diversos processos celulares. Tanto a interação entre o aldeído e Dicer, quanto o efeito sobre a mesma não foram descritos na literatura. Nesse contexto, o presente estudo tem como objetivo avaliar o efeito do 4-HNE na atividade e a expressão da Dicer. Nossa hipótese é que o 4-HNE afete negativamente o perfil de atividade e expressão da Dicer. Para testar essa hipótese, utilizamos o modelo animal de disfunção cardíaca induzida cirurgicamente e avaliamos: a formação de adutos de 4-HNE-proteínas, atividade e expressão de Dicer, e os níveis de miRNAs cardíacos. Em cultura celular (H9C2, MEF e HEK293), por sua vez, avaliamos o efeito agudo de 4-HNE sobre as mesmas variáveis após sua adição no meio de cultura. E, por último, utilizando a proteína recombinante, analisamos o efeito direto do aldeído sobre a estabilidade e atividade da enzima in vitro. Como esperado, em ensaios com a proteína isolada, observamos que o 4-HNE interage diretamente com a RNAse Dicer, e a formação de conjugados Dicer-4-HNE é responsável pela inibição e perda de estabilidade da proteína de forma tempo- e concentração-dependentes. No modelo animal, demonstramos um prejuízo na atividade de Dicer no coração de animais com disfunção cardíaca induzida por infarto do miocárdio, sem alteração em sua expressão, acompanhado de diminuição dos níveis da maioria dos miomiRs analisados. Notavelmente, ambos os parâmetros, assim como os níveis de adutos de 4-HNE-proteínas, foram melhorados no grupo tratado com Alda-1, agonista alostérico da enzima ALDH2 (responsável pela remoção do 4-HNE). Dessa forma, sugerimos a existência de associação entre os níveis de 4-HNE, atividade de Dicer e alteração na expressão de miRNAs no quadro de disfunção cardíaca. Consistente com os dados observados in vivo, em modelos celulares, a exposição aguda ao 4-HNE demonstrou reduzir a atividade de Dicer e afetar a via de biossíntese de miRNAs. Porém, não observamos proteção por Alda nesse modelo. Conjuntamente, nossos dados sugerem que a atividade de Dicer é modulada por 4-HNE em quadros de estresse agudo e crônico de aldeídos. Contudo, mais estudos são necessários a fim de elucidar o mecanismo pelo qual essa modulação ocorre. Visto que o acúmulo de 4-HNE e a desregulação na biogênese de miRNAs tem sido associados ao desenvolvimento de patologias, o estudo da interação entre Dicer e o aldeído é importante na compreensão dessas doenças e planejamento de novas estratégias terapêuticas. / 4-hydroxy-2-nonenal (4-HNE) is a major by-product of lipid peroxidation, a process that is exacerbated under oxidative stress conditions. This aldehyde is a very reactive molecule associated with the establishment and progression of many diseases, including cardiovascular diseases. We recently found using proteomics that 4-HNE directly targets Dicer in failing hearts, a critical enzyme for miRNA biology (unpublished data). Neither the aldehyde-Dicer adduction, nor its effect on protein stability and activity has been previously reported. Therefore, this study aimed to fill this gap by further investigating 4-HNE-Dicer interaction and characterizing its effect on Dicer profile. We hypothesize that 4-HNE will make adducts with Dicer and compromise its function and levels. Using an animal model of cardiac dysfunction, we evaluated the following parameters: levels of 4-HNE adducted proteins, Dicer levels and activity, and the levels of heart specific miRNAs (myomiRs). The same variables were analyzed in distinct cellular models (H9C2, MEF, HEK293) after acute exposure to 4-HNE. Additionally, we synthetized recombinant Dicer, and protein function and stability were assessed in vitro. As expected, the experiments with recombinant protein revealed that 4-HNE directly interacts with Dicer, and the formation of 4-HNE-DICER adduct causes loss of Dicer cleavage activity and stability in a time- and concentration-dependent manner. Regarding the animal model, Dicer activity, but not protein levels, dropped in failing hearts, which was paralleled by a reduction of mature miRNA levels. Of interest, animals with cardiac dysfunction chronically treated with a small molecule activator of aldehyde dehydrogenase 2 (ALDH2), termed Alda-1, displayed an elevated cardiac Dicer activity and mature miRNA levels compared with vehicle-treated animals. ALDH2 is the mains enzyme responsible for 4-HNE clearance. In this context, this study points out a potential connection among 4-HNE levels, Dicer activity and myomiR levels in cardiac dysfunction. Consistent with our in vivo data, cells acutely exposed to 4-HNE showed an increase in 4-HNE-protein adducts followed by a reduction in Dicer activity and changes in miRNA biosynthesis. However, Alda showed no protective effect in the latter model. Taken together, our findings using animal and cellular models suggest that Dicer activity is impaired in chronic (cardiac dysfunction) and acute aldehyde stress conditions. However, the molecular mechanisms involved in this response are still unclear. As both 4-HNE accumulation and microRNAs have been linked to innumerous pathologies, clarifying the modulation of Dicer activity under such conditions will certainly contribute to a better understanding the diseases and future therapeutic strategies.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Indivíduos obesos apresentam maior risco de morbidade e mortalidade atribuída às doenças cardiovasculares. A composição da dieta é um fator que prediz o fenótipo cardíaco em resposta a obesidade e, o tipo de ácido graxo pode afetar de forma diferencial a estrutura e a função do miocárdio. Estudos têm mostrado que a disfunção mitocondrial exerce um papel chave na patogênese da insuficiência e hipertrofia cardíaca, e as alterações mitocondriais observadas em falhas cardíacas apontam para defeitos em sítios específicos da cadeia transportadora de elétrons. Desta forma, o objetivo deste estudo foi avaliar a função contrátil ventricular em camundongos, alimentados com dieta hiperlipídica, rica em ácidos graxos poliinsaturados, buscando elucidações através da bioenergética mitocondrial. Após desmame, camundongos machos C57Bl/6 passaram a receber dieta manipulada contendo 7% (C) ou 19% (HF) de óleo de soja, até os 135 dias de idade. A ingestão alimentar e a massa corporal foram monitoradas e foi realizado teste de tolerância à glicose. No final do período experimental, os animais foram anestesiados e submetidos à avaliação da composição corporal por Absortimetria de Raios X de Dupla Energia (DXA), e em seguida, sacrificados por exsanguinação. No plasma foram determinados o perfil lipídico e a insulina. O coração, o tecido adiposo intra-abdominal e o subcutâneo foram coletados, pesados, processados para análise histomorfológica. Fibras cardíacas do ventrículo esquerdo foram utilizadas para análise da respiração mitocondrial através de oxígrafo. O coração também foi utilizado para a técnica de perfusão de coração isolado de Langendorff, e para análise da expressão de proteínas relacionadas à bioenergética de cardiomiócitos, através de Western Blotting. O índice de HOMA e de adiposidade foram calculados. O grupo HF apresentou maior adiposidade, sem alteração na ingestão alimentar. Foi observada intolerância a glicose, hiperinsulinemia e resistência à insulina, além de alterações desfavoráveis no perfil lipídico. Foi observado alteração na morfologia cardíaca e quadro de cardiomiopatia hipertrófica, refletindo em alteração hemodinâmica, determinando maior contratilidade, maior pressão ventricular e função diastólica prejudicada. Em relação à atividade mitocondrial dos cardiomiócitos foi observada menor oxidação de carboidratos (-47%) e de ácidos graxos (-60%). Porém, sem alteração na expressão de proteínas relacionadas à bioenergética de cardiomiócitos, CPT1, UCP2, GLUT1, GLUT4, AMPK e pAMPK. A partir desses resultados, concluímos que o tipo e a quantidade de ácidos graxos predizem o fenótipo cardíaco na obesidade, promovendo alteração na capacidade oxidativa mitocondrial, na morfologia e na hemodinâmica cardíaca / Obese individuals have a higher risk of morbidity and mortality attributed to cardiovascular disease. The diet composition is one factor that predicts the cardiac phenotype in response to obesity and the type of fatty acid differentially influences the myocardial structure and function. Studies have showed that mitochondrial dysfunction is considered to play a key role in the pathogenesis of cardiac hypertrophy and failure, also the mitochondrial alterations present in heart failure indicate to defects at specific sites in electron transport chain. Thus, the aim of the study was evaluated the ventricular contractile function in mice fed high fat diet, rich in polyunsaturated fatty acids, looking through mitochondrial bioenergetics. After weaning, mouse C57Bl/6 received manipulated diet containing 7% (C) or 19% (HF) of soybean oil, until 135 days of age. The food intake and the body mass were monitored, and the glucose tolerance test was realized. At the end of the experimental period, the animals had their body composition evaluated by Dual-energy X-ray Absorptiometry (DXA), after, were sacrificed by exsanguination. In plasma was determined the lipid profile and insulin. The heart, intraabdominal and subcutaneous adipose tissue were collected, weighted and processed to morphological analysis. The left ventricular myocardial fibers were used to analyze mitochondrial respiration by technique of high resolution respirometry. The heart was used to the Langendorff technique of isolated heart perfusion, and to analyze the expression of proteins related to the cardiomyocytes bioenergetics, through of Western Blotting. The HOMA-IR and the adiposity index were calculated. The group HF showed higher adiposity, but did not differ about food intake. Was observed glucose intolerance, hiperinsulinemia, insulin resistance and also unfavorable alterations in lipid profile. Was observed alterations in cardiac morphology and hypertrophic cardiomyopathy, reflecting in hemodinamic alterations with increase of contractility, higher ventricular pressure and impaired diastolic function. About the mitochondrial activity of cardiomyocytes was observed lower oxidation of carbohydrates (-47%) and fatty acids (-60%). However, the expression of proteins related to the cardiomyocytes bioenergetics, CPT1, UCP2, GLUT1, GLUT4, AMPK e pAMPK, did not differ between the groups. From these results, we conclude that the type and amount of fatty acids predict the cardiac phenotype in obesity, promoting the impairment of mitochondrial oxidative capacity, alterations in cardiac morphology and hemodynamics

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Indivíduos obesos apresentam maior risco de morbidade e mortalidade atribuída às doenças cardiovasculares. A composição da dieta é um fator que prediz o fenótipo cardíaco em resposta a obesidade e, o tipo de ácido graxo pode afetar de forma diferencial a estrutura e a função do miocárdio. Estudos têm mostrado que a disfunção mitocondrial exerce um papel chave na patogênese da insuficiência e hipertrofia cardíaca, e as alterações mitocondriais observadas em falhas cardíacas apontam para defeitos em sítios específicos da cadeia transportadora de elétrons. Desta forma, o objetivo deste estudo foi avaliar a função contrátil ventricular em camundongos, alimentados com dieta hiperlipídica, rica em ácidos graxos poliinsaturados, buscando elucidações através da bioenergética mitocondrial. Após desmame, camundongos machos C57Bl/6 passaram a receber dieta manipulada contendo 7% (C) ou 19% (HF) de óleo de soja, até os 135 dias de idade. A ingestão alimentar e a massa corporal foram monitoradas e foi realizado teste de tolerância à glicose. No final do período experimental, os animais foram anestesiados e submetidos à avaliação da composição corporal por Absortimetria de Raios X de Dupla Energia (DXA), e em seguida, sacrificados por exsanguinação. No plasma foram determinados o perfil lipídico e a insulina. O coração, o tecido adiposo intra-abdominal e o subcutâneo foram coletados, pesados, processados para análise histomorfológica. Fibras cardíacas do ventrículo esquerdo foram utilizadas para análise da respiração mitocondrial através de oxígrafo. O coração também foi utilizado para a técnica de perfusão de coração isolado de Langendorff, e para análise da expressão de proteínas relacionadas à bioenergética de cardiomiócitos, através de Western Blotting. O índice de HOMA e de adiposidade foram calculados. O grupo HF apresentou maior adiposidade, sem alteração na ingestão alimentar. Foi observada intolerância a glicose, hiperinsulinemia e resistência à insulina, além de alterações desfavoráveis no perfil lipídico. Foi observado alteração na morfologia cardíaca e quadro de cardiomiopatia hipertrófica, refletindo em alteração hemodinâmica, determinando maior contratilidade, maior pressão ventricular e função diastólica prejudicada. Em relação à atividade mitocondrial dos cardiomiócitos foi observada menor oxidação de carboidratos (-47%) e de ácidos graxos (-60%). Porém, sem alteração na expressão de proteínas relacionadas à bioenergética de cardiomiócitos, CPT1, UCP2, GLUT1, GLUT4, AMPK e pAMPK. A partir desses resultados, concluímos que o tipo e a quantidade de ácidos graxos predizem o fenótipo cardíaco na obesidade, promovendo alteração na capacidade oxidativa mitocondrial, na morfologia e na hemodinâmica cardíaca / Obese individuals have a higher risk of morbidity and mortality attributed to cardiovascular disease. The diet composition is one factor that predicts the cardiac phenotype in response to obesity and the type of fatty acid differentially influences the myocardial structure and function. Studies have showed that mitochondrial dysfunction is considered to play a key role in the pathogenesis of cardiac hypertrophy and failure, also the mitochondrial alterations present in heart failure indicate to defects at specific sites in electron transport chain. Thus, the aim of the study was evaluated the ventricular contractile function in mice fed high fat diet, rich in polyunsaturated fatty acids, looking through mitochondrial bioenergetics. After weaning, mouse C57Bl/6 received manipulated diet containing 7% (C) or 19% (HF) of soybean oil, until 135 days of age. The food intake and the body mass were monitored, and the glucose tolerance test was realized. At the end of the experimental period, the animals had their body composition evaluated by Dual-energy X-ray Absorptiometry (DXA), after, were sacrificed by exsanguination. In plasma was determined the lipid profile and insulin. The heart, intraabdominal and subcutaneous adipose tissue were collected, weighted and processed to morphological analysis. The left ventricular myocardial fibers were used to analyze mitochondrial respiration by technique of high resolution respirometry. The heart was used to the Langendorff technique of isolated heart perfusion, and to analyze the expression of proteins related to the cardiomyocytes bioenergetics, through of Western Blotting. The HOMA-IR and the adiposity index were calculated. The group HF showed higher adiposity, but did not differ about food intake. Was observed glucose intolerance, hiperinsulinemia, insulin resistance and also unfavorable alterations in lipid profile. Was observed alterations in cardiac morphology and hypertrophic cardiomyopathy, reflecting in hemodinamic alterations with increase of contractility, higher ventricular pressure and impaired diastolic function. About the mitochondrial activity of cardiomyocytes was observed lower oxidation of carbohydrates (-47%) and fatty acids (-60%). However, the expression of proteins related to the cardiomyocytes bioenergetics, CPT1, UCP2, GLUT1, GLUT4, AMPK e pAMPK, did not differ between the groups. From these results, we conclude that the type and amount of fatty acids predict the cardiac phenotype in obesity, promoting the impairment of mitochondrial oxidative capacity, alterations in cardiac morphology and hemodynamics

O infarto do miocárdio é atualmente considerado a etiologia que mais contribui para o aparecimento de insuficiência cardíaca (IC) em humanos. Em detrimento a hiperativação de fatores neuro-humorais, a progressão da IC é caracterizada por uma série de anormalidades celulares associadas à disfunção ventricular. Dentre estas anormalidades, alterações na função e dinâmica mitocondrial merecem destaque, uma vez que a homeostase da organela é essencial para a viabilidade celular e o bom funcionamento da bomba cardíaca. No presente estudo, caracterizamos em modelo animal de disfunção cardíaca associada ao infarto do miocárdio: a) fenótipo cardíaco; b) função mitocondrial; c) equilíbrio redox; e d) dinâmica mitocondrial. Nossos resultados nos permitem afirmar que doze semanas após a cirurgia de infarto do miocárdio, os animais desenvolveram importantes alterações fenotípicas como aumento da massa cardíaca, dilatação ventricular, hipertrofia do cardiomiócito e maior deposição de tecido fibroso cardíaco, que contribuíram para o estabelecimento da disfunção ventricular. Além disso, foi possível confirmar a instalação do quadro de disfunção mitocondrial cardíaca, representada pela redução na capacidade respiratória e perda da homeostase redox. Por fim, encontramos um aumento no número de mitocôndrias cardíacas com menor diâmetro, alterações que vieram acompanhadas de uma menor atividade das enzimas relacionadas à fusão mitocondrial. Uma vez caracterizada a função e a dinâmica mitocondrial na disfunção cardíaca, avaliamos o efeito do treinamento físico aeróbico (TF) nessas variáveis. O TF, atualmente utilizado como um adjuvante no tratamento das doenças cardiovasculares, foi eficaz em promover o remodelamento cardíaco reverso e melhorar a função cardíaca nos animais infartados. Além disso, melhorou a capacidade respiratória e reduziu o estresse oxidativo, restaurando a função mitocondrial. Aliado a esses achados, o TF normalizou a atividade das enzimas relacionadas à dinâmica mitocondrial, fato associado à normalização do número e tamanho da organela. Esses resultados demonstram que a disfunção cardíaca induzida por infarto do miocárdio está associada à um quadro de mitocondriopatia em ratos, com alterações tanto na função quanto estrutura mitocondrial, e que o TF desencadeia efeitos benéficos na manutenção da integridade/função mitocondrial e melhora da função contrátil cardíaca / Myocardial infarction is considered the etiology that most contributes to the onset of heart failure in humans. Among the ventricular dysfunction-associated cellular abnormalities, changes in mitochondrial function and dynamics are critical, since the organelle homeostasis is crucial in maintaining the metabolic, electrical and mechanical properties of the heart. In the present study, we characterized in cardiac dysfunction- induced myocardial infarction in rats: a) cardiac phenotype; b) mitochondrial metabolism; c) redox balance, and d) mitochondrial dynamics. Our results show that twelve weeks after myocardial surgery, the animals developed pathological cardiac remodeling-associated ventricular dysfunction. Furthermore, we observed a reduced mitochondrial respiratory capacity and loss of redox homeostasis. Finally, we found a lower activity of enzymes related to mitochondrial fusion, these changes were accompanied by an increase in the number of small mitochondria. Once characterized mitochondrial function and dynamics, we evaluated the effect of exercise training in these variables in rats with cardiac dysfunction. The exercise training, currently established as an important non-pharmacological treatment for cardiovascular diseases, reversed the pathological cardiac remodeling and minimized the ventricular dysfunction in infarcted animals. Furthermore, exercise training restored the mitochondrial function by increasing respiratory capacity and reducing oxidative stress. Finally, exercise training restored the activity of mitochondrial dynamics-related enzymes and morphology. Taken together, our findings uncover the potential benefits of exercise training in reversing the cardiac mitochondriopathy observed in failing hearts, reinforcing the importance of this intervention as a non-pharmacological tool for heart failure therapy

Orientador: Bertha Furlan Polegato / Resumo: Introdução: A doxorrubicina é um quimioterápico amplamente utilizado e muito eficaz no tratamento de neoplasias, porém pode levar à cardiotoxicidade, o que pode limitar seu uso. Os mecanismos envolvidos no surgimento da cardiotoxicidade são múltiplos, mas o aumento do estresse oxidativo tem papel fundamental. O suco de laranja contém muitos compostos com potencial antioxidante, como os flavonóides. A composição do suco de laranja pode diferir entre as variedades de laranja e isso pode levar a efeitos biológicos diferentes, como maior atividade antioxidante. Objetivo: Avaliar a influência do suco de laranja Pera (Citrus sinensis) e da Moro (Citrus sinensis (L.) Osbeck) na cardiotoxicidade induzida pela doxorrubicina em ratos. Material e Métodos: Foram utilizados 120 ratos Wistar machos adultos, que foram alocados em 6 grupos: C, LP, LM, D, DLP, DLM. Os grupos C e D receberam água com maltodextrina para igualar a quantidade de carboidratos dos sucos de laranja. Os grupos LP e DLP receberam suco de laranja Pera e os grupos LM e DLM receberam suco de laranja Moro por 4 semanas. Após, os animais dos grupos D, DLP e DLM receberam injeção de doxorrubicina (20mg/kg, IP) e os animais dos grupos C, LP e LM receberam injeção de salina. Quarenta e oito horas após a injeção de doxorrubicina, os animais foram submetidos ao ecocardiograma, medida da pressão intraventricular esquerda e eutanásia para coleta de material biológico. Resultados: Os ratos tratados com doxorrubicina ganharam menos... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Introduction: Doxorubicin is a widely used chemotherapy and very effective in the treatment of cancer, but it can lead to cardiotoxicity, which may limit it’s use. The mechanisms involved in the emergence of cardiotoxicity are multiple, but the increase of oxidative stress plays a fundamental role. Orange juice contains many compounds with antioxidant potential, such as flavonoids. The composition of orange juice may differ between orange varieties and this may lead to different biological effects such as increased antioxidant activity. Objective: To evaluate the influence of Pera (Citrus sinensis) and Moro (Citrus sinensis (L.) Osbeck) orange juice on doxorubicin-induced cardiotoxicity in rats. Material and Methods: We used 120 adult male Wistar rats, which were allocated into 6 groups: C, LP, LM, D, DLP, DLM. Groups C and D were given water with maltodextrin to equalize the amount of carbohydrate in the orange juices. The LP and DLP groups received Pera orange juice and the LM and DLM groups received Moro orange juice for 4 weeks. Afterwards, animals from groups D, DLP and DLM received doxorubicin injection (20mg / kg, PI) and animals from groups C, LP and LM received saline injection. Forty-eight hours after doxorubicin injection, the animals underwent echocardiography, left intraventricular pressure measurement and euthanasia for collection of biological material. Results: Doxorubicin-treated rats gained less weight than untreated rats, probably due to the decreased intak... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Made available in DSpace on 2016-12-08T15:59:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese doutorado Anderson COMPLETA VERSAO 3.pdf: 4759464 bytes, checksum: a5e0058789d16b29bc737da2e0e29d6a (MD5) Previous issue date: 2013-03-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Fundamentação: Evidências experimentais e clinicas apontam um estado gradativo de ativação imune-inflamatória em pacientes com insuficiência cardíaca (IC). Níveis elevados de diversas citocinas são encontrados na circulação e no músculo cardíaco de indivíduos com IC, correlacionando-se, invariavelmente, com o grau de gravidade da doença e agindo na disfunção endotelial, na indução de anemia, na apoptose miocitária e na perda gradativa de massa muscular esquelética. Existem controvérsias sobre a intensidade do exercício físico que mais favorece o tratamento de pacientes com insuficiência cardíaca (IC). Tem sido sugerido que o exercício intervalado de alta intensidade poderia proporcionar melhores resultados em termos de qualidade de vida (QoL) e parâmetros fisiológicos. Neste contexto, pouco tem sido estudado sobre os inflamatórios. Objetivo: Verificar o efeito terapêutico do exercício físico agudo e crônico de diferentes intensidades no perfil inflamatório em pacientes com IC. Método: Ensaio clínico controlado randomizado, desenvolvido durante 12 semanas, com vinte dois pacientes homens diagnosticados com IC compensados, fração de ejeção menor que 45%, média de idade de 53,8±8 anos, classe II e III da NYHA, aleatoriamente distribuídos em dois grupos: grupo submetido a exercício de moderada intensidade (GMI), exercitando-se com frequência cardíaca (FC) correspondente ao limiar aeróbio e grupo de exercício intervalado de alta intensidade (GAI), exercitando-se com FC correspondente ao limiar anaeróbio. Ambos os grupos realizaram exercício aeróbio em esteira rolante, três vezes por semana, durante 60 minutos de sessão de exercício. Foram feitas avaliações em quatro momentos: antes e após a primeira sessão de exercício e antes e após a última sessão (36°). Os marcadores inflamatórios circulantes foram determinados pela concentração plasmática de interleucinas (IL-1, IL-6, IL-10), fator de necrose tumoral alfa (TNF-&#945;), proteína solúvel sCD40, fator de crescimento vascular endotelial (VEGF) e proteína quimiotática de monócitos -1 (MCP-1), dosados por ELISA. A proteína de choque térmico de 70 kDa (HSP70) de células mononucleares foi dosada por Western Bloting e Kit por Elisa. Estas proteínas foram dosadas em nível plasmático (repouso) e em situação de exercício físico e choque térmico, intra, extracelular e a razão de ambas as situações. Antes e após o programa de exercício foram realizadas avaliações da: da função cardíaca e endotelial pelo ecodoppel (ECO); desempenho cardiorrespiratório por meio da ergoespirometria (VO2pico) e teste de caminhada de seis minutos (6MWT); qualidade de vida (QoL) por Questionário de Minesotta e SF-36. Resultados: Nas vias de sinalização inflamatórias, comparando o basal com à ultima sessão, verificou-se diminuição da IL-6 (p<0,001) para ambos os grupos, com maior queda para o GAI, assim como para o TNF-&#945; comparando o mesmo momento. Na sessão de exercício, a mudança aguda aconteceu na última sessão para o TNF-&#945;, VEGF e IL-10 em ambos os grupos. A expressão HSP70 aumentou em ambos os grupos, antes e após a realização do exercício (p <0,01). O GMI apresentou maior conteúdo intracelular de HSP70 com o exercício quando comparado com GAI, sendo que no nível de exportação extracelular, ambos os grupos apresentaram a mesma resposta. O treinamento proporcionou aprimoramento das respostas anti-inflamatórias verificadas pelaa razão intra e extra celular de HSP70. Houve melhora significativa da função diastólica do ventrículo esquerdo, avaliada pelo E/E´, apenas para o GAI. O VO2pico aumentou significativamente em 8,3% e 11,2% para o GMI e GAI, respectivamente. Independente da intensidade de exercício, verificou-se melhora superior a 15% em todos os domínios da QoL. Conclusão: Em ambos os grupos foi verificado aprimoramento da resposta anti-inflamatória e citoprotetora ao exercício, aguda e cronicamente. Foram observados ganhos significativos na função diastólica de VE e endotelial, desempenho cardiorrespiratório e na QoL, sem diferenças estatística entre os grupos.

O infarto do miocárdio é atualmente considerado a etiologia que mais contribui para o aparecimento de insuficiência cardíaca (IC) em humanos. Em detrimento a hiperativação de fatores neuro-humorais, a progressão da IC é caracterizada por uma série de anormalidades celulares associadas à disfunção ventricular. Dentre estas anormalidades, alterações na função e dinâmica mitocondrial merecem destaque, uma vez que a homeostase da organela é essencial para a viabilidade celular e o bom funcionamento da bomba cardíaca. No presente estudo, caracterizamos em modelo animal de disfunção cardíaca associada ao infarto do miocárdio: a) fenótipo cardíaco; b) função mitocondrial; c) equilíbrio redox; e d) dinâmica mitocondrial. Nossos resultados nos permitem afirmar que doze semanas após a cirurgia de infarto do miocárdio, os animais desenvolveram importantes alterações fenotípicas como aumento da massa cardíaca, dilatação ventricular, hipertrofia do cardiomiócito e maior deposição de tecido fibroso cardíaco, que contribuíram para o estabelecimento da disfunção ventricular. Além disso, foi possível confirmar a instalação do quadro de disfunção mitocondrial cardíaca, representada pela redução na capacidade respiratória e perda da homeostase redox. Por fim, encontramos um aumento no número de mitocôndrias cardíacas com menor diâmetro, alterações que vieram acompanhadas de uma menor atividade das enzimas relacionadas à fusão mitocondrial. Uma vez caracterizada a função e a dinâmica mitocondrial na disfunção cardíaca, avaliamos o efeito do treinamento físico aeróbico (TF) nessas variáveis. O TF, atualmente utilizado como um adjuvante no tratamento das doenças cardiovasculares, foi eficaz em promover o remodelamento cardíaco reverso e melhorar a função cardíaca nos animais infartados. Além disso, melhorou a capacidade respiratória e reduziu o estresse oxidativo, restaurando a função mitocondrial. Aliado a esses achados, o TF normalizou a atividade das enzimas relacionadas à dinâmica mitocondrial, fato associado à normalização do número e tamanho da organela. Esses resultados demonstram que a disfunção cardíaca induzida por infarto do miocárdio está associada à um quadro de mitocondriopatia em ratos, com alterações tanto na função quanto estrutura mitocondrial, e que o TF desencadeia efeitos benéficos na manutenção da integridade/função mitocondrial e melhora da função contrátil cardíaca / Myocardial infarction is considered the etiology that most contributes to the onset of heart failure in humans. Among the ventricular dysfunction-associated cellular abnormalities, changes in mitochondrial function and dynamics are critical, since the organelle homeostasis is crucial in maintaining the metabolic, electrical and mechanical properties of the heart. In the present study, we characterized in cardiac dysfunction- induced myocardial infarction in rats: a) cardiac phenotype; b) mitochondrial metabolism; c) redox balance, and d) mitochondrial dynamics. Our results show that twelve weeks after myocardial surgery, the animals developed pathological cardiac remodeling-associated ventricular dysfunction. Furthermore, we observed a reduced mitochondrial respiratory capacity and loss of redox homeostasis. Finally, we found a lower activity of enzymes related to mitochondrial fusion, these changes were accompanied by an increase in the number of small mitochondria. Once characterized mitochondrial function and dynamics, we evaluated the effect of exercise training in these variables in rats with cardiac dysfunction. The exercise training, currently established as an important non-pharmacological treatment for cardiovascular diseases, reversed the pathological cardiac remodeling and minimized the ventricular dysfunction in infarcted animals. Furthermore, exercise training restored the mitochondrial function by increasing respiratory capacity and reducing oxidative stress. Finally, exercise training restored the activity of mitochondrial dynamics-related enzymes and morphology. Taken together, our findings uncover the potential benefits of exercise training in reversing the cardiac mitochondriopathy observed in failing hearts, reinforcing the importance of this intervention as a non-pharmacological tool for heart failure therapy

As doenças cardiovasculares são a principal causa de morte no mundo, sendo a cardiomiopatia isquêmica a mais prevalente. Independente da sua etiologia, a via final comum da maioria das doenças cardiovasculares é a insuficiência cardíaca. Nos últimos anos, tem sido reportado que o acúmulo de proteínas mal enoveladas no retículo endoplasmático (estresse do RE) pode contribuir para redução da função cardíaca e instalação da insuficiência cardíaca. Apesar do mecanismo responsável pela disfunção contrátil induzida pelo estresse do RE ainda não ser conhecido, evidências sugerem que a inibição da via de sinalização PI3K/AKT pela proteína JNK pode estar envolvida nessa resposta. Na primeira parte desta tese, verificamos que a indução do estresse do RE em cardiomiócitos isolados ativou a JNK, mas não inibiu a via de sinalização PI3K/AKT. A inativação de JNK reverteu a disfunção contrátil e a redução da amplitude do transiente de Ca+2 de cardiomiócitos causados pelo estresse do RE. Pelo fato da via sinalização PI3K/AKT não estar envolvida na disfunção contrátil causada pelo estresse do RE, analisamos outro alvo de JNK, a proteína BNIP3, proteína pró-apoptótica e envolvida no controle de qualidade mitocondrial promovendo mitofagia quando ativada. O estresse do RE aumentou a expressão de BNIP3, a qual foi atenuada pela inibição de JNK. A depleção de BNIP3 impediu a disfunção contrátil dos cardiomiócitos e a redução da amplitude do transiente de Ca+2 induzidos pelo estresse do RE. Na segunda parte da tese, o objetivo foi avaliar se os efeitos observados em cardiomiócitos submetidos a estresse do RE poderiam ser observados em modelo experimental de doença cardiovascular. Nesse sentido, observamos que a disfunção cardíaca provocada pelo infarto do miocárdio em ratos foi acompanhada pelo quadro de estresse do RE e pela ativação da via de sinalização JNK/BNIP3. Entretanto, o treinamento físico aeróbico (TFA), uma das principais terapias não farmacológicas mais eficazes das doenças cardiovasculares, foi capaz de atenuar o estresse RE, a ativação da via de sinalização JNK/BNIP3 e a disfunção cardíaca de ratos infartados. Na terceira parte da tese, verificamos que o TFA aumentou a expressão proteica de DERLIN-1, uma proteína que atua retro-translocando proteínas mal enoveladas para o citosol, no miocárdio de ratos saudáveis. O aumento dos níveis proteicos de DERLIN-1 observado em ratos infartados foi atenuado pelo TFA. Apesar do aumento da proteína DERLIN-1, observamos que nos animais infartados as proteínas mal enoveladas acumulavam na forma de oligômeros e que o TFA atenuou essa resposta. Em conjunto, os resultados da presente tese sugerem que a ativação da via de sinalização JNK/BNIP3 pelo estresse do RE causa disfunção contrátil de cardiomiócitos e que o TFA é capaz de atenuar essa resposta no coração de ratos infartados, melhorando o controle de qualidade de proteína no músculo cardíaco / Cardiovascular diseases are currently the main cause of death worldwide, with the ischemic cardiomyopathy as the most prevalent ethiology. This is of particular interest, since ischemic cardiomyopathy advances to heart failure, a common endpoint of the most cardiovascular disease. In the last years, it has been showed that accumulation of unfolded protein in the endoplasmic reticulum (ER stress) may cause cardiac dysfunction and heart failure development. Despite the mechanisms behind this cardiac deterioration is still unknown, evidences suggest that ER stress-induced cardiomyocytes contractile dysfunction results from PI3K/AKT signaling pathway inhibition, which would be caused by JNK activation. In the first part of this thesis, we found that the ER stress activated JNK, but different from our hypothesis it was not accompanied by an inactivation of PI3K/AKT signaling pathway. The inhibition of JNK mitigated the reduction in cardiomyocytes shortening and amplitude of Ca+2 transient caused by ER stress. Once the PI3K/AKT signaling pathway was not involved in the ER stress-induced cardiomyocytes contractile dysfunction, we have analyzed protein expression of BNIP3, another JNK target involved in apoptosis and mitochondria quality control. We observed that the elevation in BNIP3 proteins levels after ER stress induction was prevented by inhibition of JNK. BNIP3 depletion attenuated the reduction in cardiomyocytes contractility and amplitude of Ca+2 transient induced by ER stress. In the second part of the thesis, we found that myocardial infarction-induced cardiac dysfunction in rats was accompanied by ER stress and activation of JNK/BNIP3 signaling pathway. However, the AET mitigated ER stress, activation of JNK/BNIP3 signaling pathway and cardiac dysfunction in infarcted rats. In third part of the thesis, we have identified that AET increased the protein expression of DERLIN-1 an ER membrane protein that retro-translocates unfolded proteins to cytosol in the myocardial of healthy rats. We observed that the increased DERLIN-1 protein levels in infarcted rats were mitigated by AET. Despite increased DERLIN-1 protein expression, we found high levels of oligomers in the myocardium of infarcted rat, which was reduced by AET. It suggests that unfolded protein degradation was reduced in infarcted hearts. Taken together, these results suggest that ER stress causes cardiomyocytes contractile dysfunction through JNK/BNIP3 signaling pathway activation and that AET mitigates the myocardial infarction-induced ER stress and activation of JNK/BNIP3 signaling pathway by restoring of ER-associated protein quality control in the cardiac muscle