Potencial farmacológico do pterostilbeno sobre diferentes alvos no remodelamento ventricular cardíaco : efeitos sobre o ventrículo direito e esquerdo

O estilbenoide pterostilbeno (PTS), um constituinte fenólico altamente lipofílico, vem se destacando devido ao seu potencial farmacológico evidenciado por seus efeitos antitumoral, antidiabético e anti-inflamatorio, dentre outros, descritos tanto em estudos pré-clínicos quanto clínicos. O objetivo deste estudo foi avaliar a toxicidade, determinar dose terapêutica, potencial antioxidante do pterostilbeno complexado à ciclodextrina (complexo PTS:HPβCD), bem como seu efeito sobre parâmetros funcionais e modulação de vias redox sensíveis no ventrículo direito e esquerdo de ratos com insuficiência cardíaca. O complexo PTS:HPβCD foi preparado por método em solução e caracterizado por calorimetria diferencial de exploratória (DSC), espectroscopia por infravermelho e por ressonância magnética nuclear. O teor de PTS no complexo foi quantificado por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). Posteriormente, os efeitos farmacológicas do complexo, nas doses correspondentes a 25, 50 e 100 mg/kg de PTS, foram testadas sobre o estresse oxidativo e vias de sinalização redox sensíveis no tecido hepático (Experimento I), no ventrículo direito (VD) (Experimento II) e esquerdo (VE) (Experimento III). No experimento I, a fim de determinar toxidade e identificar a dose terapêutica, foram avaliados no tecido hepático de ratos alguns parâmetros oxidativos de dano tecidual, nível de antioxidante não enzimático e a expressão de proteínas redox sensíveis como proteína cinase B (AKT) e glicogênio sintase cinase-3β (GSK-3β) após 14 dias da administração oral (gavage) do complexo PTS:HPβCD (25, 50 e 100 mg/kg/dia). A complexação demonstrou ser capaz de aumentar a solubilidade aparente da PTS tornando possível a administração da curva de dose, sem induzir dano hepático ou apoptose pelas doses administradas. Além disso, o complexo mostrou efeitos antioxidantes dose-dependentes no fígado dos ratos, evidenciados por uma redução na peroxidação lipídica e de espécies reativas de oxigênio, bem como por aumento no conteúdo de antioxidante não enzimático. O complexo PTS: HPΒCD também aumentou a expressão de proteínas redox sensíveis, como AKT e GSK-3β, relacionadas à via de sinalização da insulina no fígado. No experimento II, a mesma curva de dose (25, 50 e 100 mg/kg/dia) administrada 1x ao dia durante 14 dias, foi testada sobre as alterações inerentes ao remodelamento do VD induzido por hipertensão arterial pulmonar (Cor pulmonale), após a administração do alcaloide monocrotalina (MCT). Ao final do protocolo experimental, para avaliar a função cardíaca os animais foram submetidos ao cateterismo do VD e ecocardiografia. Os achados sugerem que complexo PTS:HPβCD, de maneira dose-dependente, protege a função sistólica, previne a hipertrofia do VD, reduz a concentração de ânion superóxido dependente de NADPH oxidase, restaurou a atividade da superóxido dismutase (SOD) e glutationa peroxidase (GPx), além de reduzir a atividade da catalase (CAT). Adicionalmente, o complexo PTS: HPβCD aumentou o conteúdo de glutationa reduzida (GSH) e a razão glutationa reduzida/glutationa oxidada, e ainda restaurou a atividade da glutationa-S-transferase (GST) e glutaredoxina (GRx) no VD de ratos com Cor pulmonale. Além disso, em doses mais elevadas, também evitou a redução do volume sistólico e do débito cardíaco, reduziu a lipoperoxidação e aumentou a expressão da proteína SERCA no VD de ratos tratados com MCT. Por outro lado, no experimento III, foi testado o efeito do complexo PTS:HPΒCD sobre o remodelamento do VE pós infarto agudo do miocárdio (IAM) em ratos. Neste protocolo experimental, o IAM foi produzido por meio da ligadura cirúrgica dos ramos anteriores descendentes da artéria coronária esquerda. Sete dias após o procedimento cirúrgico, o complexo PTS:HPβCD, na dose de 100 mg/kg/dia, foi diariamente administrado por via oral durante 8 dias. Os resultados mostraram que o complexo PBS:HPβCD diminuiu a peroxidação lipídica, preveniu a redução na atividade da tioredoxina redutase (TRxR) e aumentou a atividade da GST e da GRx. Além disso, a expressão do fator nuclear eritróide 2 (Nrf2) e p-GSK-3β foi aumentada, enquanto a relação GSK-3β fosforilada/total foi reduzida no VE dos animais infartados. Portanto, o conjunto de resultados da presente Tese destaca o papel antioxidante do complexo PTS:HPβCD em ratos, especialmente na dose de 100 mg/kg, e sua modulação sobre a expressão proteínas de sinalização redox sensíveis tanto no fígado quanto em ambos ventrículos sob condições de remodelamento patológico. As ações cardioprotetoras do complexo PTS:HPβCD parecem prevenir o remodelamento ventricular e melhoram a função sistólica direita e esquerda, efeitos que provavelmente foram favorecidos pelo aumento da biodisponibilidade oral promovido pela presença da HPβCD no complexo. Diante disso, o complexo PTS:HPβCD poderia ser usado como um tratamento complementar a terapia farmacológica disponível a fim de minimizar os efeitos deletérios do desbalanço oxidativo sobre a homeostase e função cardíaca.The stilbenoid pterostilbene (PTS), a highly lipophilic phenolic constituent, has been highlighted due to its pharmacological potential evidenced by its antitumor, antidiabetic and anti-inflammatory effects, among others described in both preclinical and clinical studies. The aim of this study was to evaluate toxicity, determine therapeutic dose and antioxidant potential of pterostilbene complexed to cyclodextrin (PTS:HPβCD), as well as its effect on functional parameters and modulation of sensitive redox pathways in the right and left ventricles of rats with heart failure. The PTS:HPβCD complex was prepared by solution method and characterized by differential scanning calorimetry (DSC), infrared spectroscopy and nuclear magnetic resonance. The PTS content in the complex was quantified by high performance liquid chromatography (HPLC). Subsequently, the pharmacological properties of the complex at doses corresponding to 25, 50 and 100 mg/kg of PTS were tested on oxidative stress and redox signaling pathways in the hepatic tissue (Experiment I) in the right ventricle (RV) (Experiment II) and left ventricle (LV) (Experiment III). Regarding Experiment I, in order to determine toxicity and to identify the therapeutic dose, oxidative parameters of tissue damage, nonenzymatic antioxidant levels and expression of Protein kinase B (AKT) and Glycogen synthase kinase-3β (GSK-3β) sensitive redox proteins were evaluated in rat hepatic tissue after 14 days of the PTS:HPβCD complex (25, 50 and 100 mg/kg/day) oral administration (via gavage). Complexation has been shown to increase the apparent solubility of PTS without inducing hepatic damage or apoptosis at the doses administered. In addition, PTS:HPβCD complex showed dose-dependent antioxidant effects on rats liver, evidenced by a reduction in lipid peroxidation and reactive oxygen species, as well as by an increase in non-enzymatic antioxidant content. The PTS:HPΒCD complex also increased the expression of sensitive redox proteins, such as AKT and GSK-3β, related to insulin signaling pathway in the liver. In Experiment II, same doses (25, 50 and 100 mg/kg/day) of PTS:HPΒCD were administered daily for 14 days and its effects were tested on the inherent RV remodeling triggered by pulmonary arterial hypertension (Cor pulmonale) after administration of the monocrotaline (MCT) alkaloid. At the end of the experimental protocol, animals were submitted to RV catheterization and echocardiography to evaluate cardiac function. The results suggest that the PTS:HPβCD complex, in a dose-dependent manner, protects systolic function, prevents RV hypertrophy, reduces NADPH oxidasedependent superoxide anion concentration, and restores superoxide dismutase (SOD) and glutathione peroxidase (GPx) activity, in addition to reducing catalase activity (CAT). Moreover, PTS:HPβCD complex increased reduced glutathione (GSH) content and reduced glutathione/oxidized glutathione ratio, recovering glutathione-S-transferase (GST) and glutaredoxin (GRx) activities in the RV of rats with Cor pulmonale. At higher doses, PTS:HPβCD also avoided reduction of systolic volume and cardiac output, reduced lipoperoxidation and increased expression of SERCA in the RV of MCT treated rats. On the other hand, in Experiment III, the effect of the PTS:HPΒCD complex was tested on the LV remodeling after acute myocardial infarction (AMI) in rats. In this experimental protocol, AMI was triggered by surgical ligation of the descending anterior branches of left coronary artery. Seven days after the surgical procedure, 100 mg/kg/day of PTS:HPβCD complex were administered orally for 8 days. Results showed that the PTS:HPβCD decreased lipid peroxidation, prevented the reduction of thioredoxin reductase (TRxR) activity and increased GST and GRx activities. Furthermore, expression of erythroid nuclear factor 2 (Nrf2) and p-GSK-3β was increased, while the phosphorylated/total GSK-3β ratio was reduced in the LV of infarcted animals treated with the complex. Therefore, the set of results of the present thesis highlights the antioxidant role of the PTS:HPβCD complex in rats, especially at the dose of 100 mg/kg, and its modulation on the expression of sensitive redox signaling proteins in the liver and both ventricles under conditions of pathological remodeling. The cardioprotective actions of the PTS:HPβCD complex seem to prevent detrimental ventricular remodeling and improve right and left systolic function, effects that were probably favored by the increased oral bioavailability promoted by the presence of HPβCD in the complex. In view of the presented evidences, the PTS:HPβCD complex could be used as a complementary treatment to the available pharmacological therapy in order to minimize the deleterious effects of oxidative imbalance on homeostasis and cardiac function

Profile of pterostilbene-induced redox homeostasis modulation in cardiac myoblasts and heart tissue

This study was designed to investigate the effect of pterostilbene (PTS) on cardiac oxidative stress in vitro, as this is a simple and promising methodology to study cardiac disease. Cardiac myoblasts (H9c2 cells) and homogenised cardiac tissue were incubated with the PTS and cyclodextrin (PTS ? HPbCD) complex for 1 and 24 h, respectively, at concentrations of 50 lM for the cells and 25 and 50 lM for cardiac tissue. The PTS ? HPbCD complex was used to increase the solubility of PTS in water. After the pretreatment period, cardiomyoblasts were challenged with hydrogen peroxide (6.67 lM) for 10 min, while cardiac tissue was submitted to a hydroxyl radical generator system (30 min). Cellular viability, oxidative stress biomarkers (e.g. total reactive oxygen species (ROS), carbonyl assay and lipoperoxidation) and the antioxidant response (e.g. sulfhydryl and the antioxidant enzyme activities of superoxide dismutase, catalase and glutathione peroxidase) were evaluated. In cardiomyoblasts, the PTS ? HPbCD complex (50 lM) increased cellular viability. Moreover, the PTS ? HPbCD complex also significantly increased sulfhydryl levels in the cells submitted to an oxidative challenge. In cardiac tissue, lipid peroxidation, carbonyls and ROS levels were significantly increased in the groups submitted to oxidative damage, while the PTS ? HPbCD complex significantly reduced ROS levels in these groups. In addition, the PTS ? HPbCD complex also provoked increased catalase activity in both experimental protocols. These data suggest that the PTS ? HPbCD complex may play a cardioprotective role through a reduction of ROS levels associated with an improved antioxidant response

Biochemical and physiological parameters in rats fed with high-fat diet : the protective effect of chronic treatment with purple grape juice (bordo variety)

High-fat-diet (HFD) has been related to metabolic and cardiovascular diseases. Consumption of grapes and their byproducts containing phenolic compounds has been reported due to the benefits they produce for human health. The purpose of this study was to investigate the antioxidant and protective effect of chronic intake of purple grape juice on certain biochemical and physiological changes promoted by the consumption of HFD. Forty male rats were randomly divided into four groups to receive standard or HFD diet and/or conventional (CGJ) or organic grape juice (OGJ) for three months. Dietary intake, body weight gain, cardiometabolic parameters, and serum lipoperoxidation were investigated. Results showed that consumption of CGJ and OGJ changed the pattern of food and drink intake of the animals. There was a reduction in the body weight of animals that consumed grape juices and an increase in the weight gain in HFD and OGJ rats. HFD increased abdominal fat and the abdominal fat/weight ratio, and both grape juices prevented these modifications. HFD increased hepatic enzymes levels (aminotransferase (AST) and gamma-glutamyl transpeptidase (GGT)) and reduced urea. Purple grape juices prevented some of these changes. HFD enhanced lipid peroxidation (thiobarbituric acid reactive substances (TBARS)) in serum and CGJ and OGJ prevented this increase. The consumption of purple grape juice has the potential to prevent and ameliorate most of the alterations provoked by HFD, therefore regular intake of grape products could promote beneficial effects

Tolerância da planária de água doce Girardia schubarti (Platyhelminthes, Turbellaria, Tricladida) ao fungicida Dithane (M-45)

O efeito tóxico do dithane para Girardia schubarti foi investigado uma vez que estes animais sãobioindicadores da qualidade da água e este fungicida possui toxicidade moderada para o homem. Paraisto, os animais foram expostos à água contaminada em diferentes concentrações, por 72h. Os resultadosmostram que o dithane causa mortalidade dose-dependente; distúrbios na locomoção e na morfologiaexterna dos animais tratados quando comparados ao grupo controle. Os valores de glicogênio não apresentaramvariações significativas, mas, os valores de proteínas totais apresentaram-se 25% menores queos obtidos no grupo controle. O presente estudo demonstra que a exposição da planária de água doce G.schubarti ao dithane acarreta diferentes respostas toxicológicas.Palavras-chave: toxicidade, planária, dithane, morfologia, alterações metabólicas

Effects of copaiba oil in peripheral markers of oxidative stress in a model of cor pulmonale in rats

Fundamento: Até o presente momento, os efeitos sistêmicos do óleo de copaíba jamais foram documentados no Cor pulmonale induzido por monocrotalina. Objetivos: Investigar os efeitos do óleo de copaíba nos marcadores periféricos de stress oxidativo em ratos com Cor pulmonale. Métodos: Ratos Wistar machos (170±20g, n=7/grupo) foram divididos em quatro grupos: controle (CO), monocrotalina (MCT), óleo de copaíba (O), e monocrotalina + óleo de copaíba (MCT-O). Foi administrada a MCT (60 mg/kg i.p.) e, depois de uma semana, foi iniciado o tratamento com óleo de copaíba (400 mg/kg/day-gavagem-14 dias). Foi realizado o ecocardiograma e, depois disso, foi coletado sangue do tronco para a realização de avaliações de stress oxidativo. Análise estatística: ANOVA de duas vias com teste Student-Newman-Keuls post hoc. P-valores <0,05 foram considerados significativos. Resultados: O óleo de copaíba reduziu a resistência vascular pulmonar e a hipertrofia do ventrículo direito (VD) hipertrofia (Índice de Fulton (mg/mg)): MCT-O= 0,39±0,03; MCT= 0,49±0,01), e função sistólica melhorada (fração de encurtamento do VD, %) no grupo MCT-O (17,8±8,2) em comparação com o grupo de MCT (9,4±3,1; p<0,05). Além disso, no grupo MCT-O, espécies reativas do oxigênio e os níveis de carbonila foram reduzidos, e os parâmetros antioxidantes aumentaram no sangue periférico (p <0,05). Conclusões: Os resultados deste estudo sugerem que o óleo de copaíba tem um efeito antioxidante sistêmico interessante, que se reflete na melhoria da função e na morfometria do VD nesse modelo de Cor pulmonale. A atenuação do Cor pulmonale promovida pelo óleo de copaíba coincidiu com uma redução no stress oxidativo sistêmico.Background: To date, copaiba oil’s systemic effects have never documented in Cor pulmonale induced by monocrotaline. Objectives: To investigate copaiba oil’s effects in peripheral markers of oxidative stress in rats with Cor pulmonale. Methods: Male Wistar rats (170±20g, n=7/group) were divided into four groups: control (CO), monocrotaline (MCT), copaiba oil (O), and monocrotaline+copaiba oil (MCT-O). MCT (60 mg/kg i.p.) was administered, and after one week, treatment with copaiba oil (400 mg/kg/day-gavage-14 days) was begun. Echocardiography was performed and, later, trunk blood collection was performed for oxidative stress evaluations. Statistical analysis: two-way ANOVA with Student-Newman-Keuls post-hoc test. P values<0.05 were considered significant. Results: Copaiba oil reduced pulmonary vascular resistance and right ventricle (RV) hypertrophy (Fulton index (mg/mg): MCT-O=0.39±0.03; MCT=0.49±0.01), and improved RV systolic function (RV shortening fraction, %) in the MCT-O group (17.8±8.2) as compared to the MCT group (9.4±3.1; p<0.05). Moreover, in the MCT-O group, reactive oxygen species and carbonyl levels were reduced, and antioxidant parameters were increased in the peripheral blood (p<0.05). Conclusions: Our results suggest that copaiba oil has an interesting systemic antioxidant effect, which is reflected in the improvements in function and RV morphometry in this Cor pulmonale model. Cor pulmonale attenuation promoted by copaiba oil coincided with a reduction in systemic oxidative stress

Pterostilbene reduces experimental myocardial infarction-induced oxidative stress in lung and right ventricle

Fundamento: O pterostilbeno (PS), um composto polifenólico natural e antioxidante, surge como uma intervenção promissora para minimizar danos do infarto agudo do miocárdio (IAM). Objetivo: Este estudo teve como objetivo avaliar o desempenho do PS na promoção da homeostase redox nos pulmões e no ventrículo direito (VD) de animais infartados. Métodos: Ratos Wistar machos (60 dias de idade) foram randomizados em três grupos: SHAM, IAM (infarto) e IAM+PS (IAM + pterostilbeno). Sete dias após o procedimento de IAM, os ratos foram tratados com PS (100 mg/kg/dia) por gavagem por oito dias. Os animais foram depois sacrificados e os pulmões e VD foram coletados para análise do balanço redox (diferenças foram consideradas significativas quando p<0,05). Resultados: Nossos resultados mostram que o IAM desencadeia a interrupção redox no VD e nos pulmões, o que pode contribuir para danos induzido pelo IAM nesses órgãos. Consistentemente, o PS mitigou o estresse oxidativo e restaurou as defesas antioxidantes (Glutationa – GSH nos pulmões: SHAM = 0,79 ± 0,07; IAM = 0,67 ± 0,05; IAM + PS = 0,86 ± 0,14; p<0,05), indicando seu papel protetor neste cenário. Conclusão: Nosso trabalho evidencia o potencial do uso de PS como abordagem terapêutica adjuvante após IAM para proteção dos tecidos pulmonares e cardíacos direitos.Background: Pterostilbene (PS), a natural and antioxidant polyphenolic compound emerges as a promising intervention in improving the myocardial infarction (MI) damages. Objetives: This study aimed to evaluate PS actions in promoting redox homeostasis in lungs and right ventricle (RV) of infarcted animals. Methods: Male Wistar rats (60 day-old) were randomized into three groups: SHAM, MI (infarcted), and MI+PS (MI+pterostilbene). Seven days after MI procedure, rats were treated with PS (100 mg/kg/day) via gavage for eight days. Animals were euthanized and the lungs and RV were harvested for analyses of redox balance (Differences were considered significant when p<0.05). Results: Our results show that MI triggers a redox disruption scenario in RV and lungs, which can contribute to MI-induced damage on these organs. Consistently, PS mitigated oxidative stress and restored antioxidant defenses (GSH in lungs: SHAM= 0.79±0.07; MI=0.67±0.05; MI+PS=0.86±0.14; p<0.05), indicating its protective role in this scenario. Conclusions: Our work evidences the PS potential use as an adjuvant therapeutic approach after MI focusing on protecting pulmonary and right-sided heart tissues