Bucindolol modulates cardiac remodeling by attenuating oxidative stress in H9c2 cardiac cells exposed to norepinephrine

The increased circulation of norepinephrine, found in the diseased heart as a result of sympathetic nervous system overactivation, is responsible for its cardiotoxic effects including pathological hypertrophy, cell death, and oxidative stress. Bucindolol is a third generation adrenergic blocker, which acts on the β1 and β2 receptors, and has additional α1 antagonist activity. Thus, the aim of this study was to investigate the action of bucindolol on oxidative stress, hypertrophy, cell survival, and cell death signaling pathways in H9c2 cardiac cells exposed to norepinephrine. H9c2 cells were incubated with 10 μM norepinephrine for 24 h in the presence or absence of bucindolol (10 μM) treatment for 8 h. Western blot was used to determine the expression of proteins for hypertrophy/survival and death signaling pathways. Flow cytometry was used to assess cell death via caspase-3/7 activity and propidium iodide and reactive oxygen species via measuring the fluorescence of CM-H2DCFDA. Norepinephrine exposure resulted in an increase in oxidative stress as well as cell death. This was accompanied by an increased protein expression of LC3B-II/I. The protein kinase B/mammalian target of the rapamycin (Akt/mTOR) pathway which is involved in cardiac remodeling process was activated in response to norepinephrine and was mitigated by bucindolol. In conclusion, bucindolol was able to modulate cardiac remodeling which is mediated by oxidative stress

Análise dos índices de contratilidade e relaxamento do ventrículo esquerdo em um modelo experimental de infarto

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The brief methylprednisolone administration is crucial to mitigate cardiac dysfunction after myocardial infarction

Acute myocardial infarction (AMI) is one of the major causes of heart failure and mortality. Glucocorticoids administration post-infarction has long been proposed, but it has shown conflicting results so far. This controversy may be associated with the glucocorticoid type and the period when it is administered. To elucidate these, the present aims to evaluate if the brief methylprednisolone acetate administration is determinant for heart adaptation after AMI. Male Wistar rats were divided into 3 groups: sham-operated (SHAM); infarcted (AMI); infarcted treated with methylprednisolone acetate (AMI+M). Immediately after surgery, the AMI+M group received a single dose of methylprednisolone acetate (40 mg/kg i.m.). After 56 days, the cardiac function was assessed and lungs, liver and heart were collected to determine rates of hypertrophy and congestion. Heart was used for oxidative stress and metalloproteinase activity analyses. Methylprednisolone acetate attenuated matrix metalloproteinase-2 activity, cardiac dilatation, and prevented the onset of pulmonary congestion, as well as avoided cardiac hypertrophy. Our data indicate that administration of methylprednisolone acetate shortly after AMI may be a therapeutic alternative for attenuation of detrimental ventricular remodeling

Influência do óxido nítrico na resposta à isquemia-reperfusão em ratas sob distintas concentrações estrogênicas

O estrogênio, principal hormônio sexual feminino, tem importante papel na regulação da contratilidade miocárdica e função vascular. A escassez estrogênica esta associada ao aumento do risco de desenvolvimento de doenças cardiovasculares em mulheres. Uma vez que o estrogênio tem capacidade antioxidante e age estimulando tanto a síntese, quanto a liberação do óxido nítrico (NO), um potente vasodilatador, buscou-se verificar qual a influência dessas propriedades do estrogênio na contratilidade cardíaca e na função coronariana. Para isso foram utilizadas 29 ratas Wistar (± 200g) divididas em 3 grupos: SHAM, o qual foi submetido à cirurgia fictícia (sham operation) de ovariectomia bilateral; OVX, que foi ovariectomizado e OVX+RH, que foi ovariectomizado e recebeu reposição estrogênica. Os grupos foram subdivididos em 2 sub-grupos para o procedimento de perfusão do coração isolado, de acordo com a solução utilizada (TYRODE ou TYRODE+LNAME). Sete dias após cirurgia de ovariectomia ou simulação da mesma, foi iniciada a reposição hormonal com a implantação de cápsulas preenchidas com 17β-estradiol (5%(p:v)) ou apenas óleo de girassol (grupos SHAM e OVX). A reposição persistiu por 21 dias e, ao término desse período, foi iniciada a determinação do ciclo estral nas ratas não submetidas à OVX. Foram utilizadas no experimento as ratas que se encontravam na fase do diesto. Feito isso, foi coletado sangue pelo plexo retrorbital, sob anestesia etérea, de todos os animais e, em seguida, eles foram mortos por deslocamento cervical e iniciado protocolo de isquemia-reperfusão. Esse protocolo consistiu de estabilização por 20 minutos, seguida de isquemia global normotérmica por 30 minutos e reperfusão por 20 minutos. Foram avaliados os seguintes parâmetros: freqüência cardíaca (FC), pressão sistólica do ventrículo esquerdo (PSVE), pressão diastólica final do ventrículo esquerdo (PDFVE), índice de contratilidade (+dP/dt), índice de relaxamento (-dP/dt) e pressão de perfusão (PP). Ao término do protocolo, os corações foram pesados e preparados para análise das concentrações de peróxido de hidrogênio (H2O2) e nitratos totais (NO3 -), além da atividade das enzimas antioxidantes superóxido dismutase (SOD) e catalase (CAT). A concentração plasmática de 17β-estradiol no grupo SHAM foi de 30,7 ± 5,6 pg/ml. A OVX bilateral diminuiu em 53% a concentração estrogênica e a reposição hormonal aumentou 343% em relação ao grupo OVX as concentrações desse hormônio, comprovando a eficácia da reposição hormonal. A PP mostrou variação semelhante a atividade da CAT e oposta as concentrações de NO3 - e H2O2. Ao ser perfundido com TYRODE, o grupo OVX apresentou PP e atividade da CAT elevadas (28% e 20%, respectivamente) e menores concentrações de NO3 - e H2O2 (ambos 35%) em relação ao SHAM. Nos animais que receberam reposição hormonal, esses parâmetros foram parcialmente restabelecidos. Quando perfundidos com LNAME, foi observado, nos animais SHAM e OVX+RH, concentrações de NO3 - (22% e 18%, respectivamente) e H2O2 (36% e 30%, respectivamente) diminuídas e aumento na PP (54% e 22%, respectivamente) e CAT (19% e 31%, respectivamente) em relação aos mesmos grupos perfundidos com TYRODE. OVX-LNAME apresentaram menor contratura cardíaca isquêmica que os demais grupos. Não foram observadas diferenças significativas nos outros parâmetros hemodinâmicos, assim como na atividade da SOD, entre os demais grupos experimentais. Na ausência de estrogênio parece não haver uma dependência do NO na modulação do tônus vascular coronariano. Além do mais, parece haver uma influência desse vasodilatador no desenvolvimento da contratura cardíaca isquêmica nos animais ovariectomizados. Possivelmente o balanço desregulado entre pró e antioxidantes promova adaptações que alterem as respostas cardiovasculares à isquemia-reperfusão

Influência do óxido nítrico na resposta à isquemia-reperfusão em ratas sob distintas concentrações estrogênicas

O estrogênio, principal hormônio sexual feminino, tem importante papel na regulação da contratilidade miocárdica e função vascular. A escassez estrogênica esta associada ao aumento do risco de desenvolvimento de doenças cardiovasculares em mulheres. Uma vez que o estrogênio tem capacidade antioxidante e age estimulando tanto a síntese, quanto a liberação do óxido nítrico (NO), um potente vasodilatador, buscou-se verificar qual a influência dessas propriedades do estrogênio na contratilidade cardíaca e na função coronariana. Para isso foram utilizadas 29 ratas Wistar (± 200g) divididas em 3 grupos: SHAM, o qual foi submetido à cirurgia fictícia (sham operation) de ovariectomia bilateral; OVX, que foi ovariectomizado e OVX+RH, que foi ovariectomizado e recebeu reposição estrogênica. Os grupos foram subdivididos em 2 sub-grupos para o procedimento de perfusão do coração isolado, de acordo com a solução utilizada (TYRODE ou TYRODE+LNAME). Sete dias após cirurgia de ovariectomia ou simulação da mesma, foi iniciada a reposição hormonal com a implantação de cápsulas preenchidas com 17β-estradiol (5%(p:v)) ou apenas óleo de girassol (grupos SHAM e OVX). A reposição persistiu por 21 dias e, ao término desse período, foi iniciada a determinação do ciclo estral nas ratas não submetidas à OVX. Foram utilizadas no experimento as ratas que se encontravam na fase do diesto. Feito isso, foi coletado sangue pelo plexo retrorbital, sob anestesia etérea, de todos os animais e, em seguida, eles foram mortos por deslocamento cervical e iniciado protocolo de isquemia-reperfusão. Esse protocolo consistiu de estabilização por 20 minutos, seguida de isquemia global normotérmica por 30 minutos e reperfusão por 20 minutos. Foram avaliados os seguintes parâmetros: freqüência cardíaca (FC), pressão sistólica do ventrículo esquerdo (PSVE), pressão diastólica final do ventrículo esquerdo (PDFVE), índice de contratilidade (+dP/dt), índice de relaxamento (-dP/dt) e pressão de perfusão (PP). Ao término do protocolo, os corações foram pesados e preparados para análise das concentrações de peróxido de hidrogênio (H2O2) e nitratos totais (NO3 -), além da atividade das enzimas antioxidantes superóxido dismutase (SOD) e catalase (CAT). A concentração plasmática de 17β-estradiol no grupo SHAM foi de 30,7 ± 5,6 pg/ml. A OVX bilateral diminuiu em 53% a concentração estrogênica e a reposição hormonal aumentou 343% em relação ao grupo OVX as concentrações desse hormônio, comprovando a eficácia da reposição hormonal. A PP mostrou variação semelhante a atividade da CAT e oposta as concentrações de NO3 - e H2O2. Ao ser perfundido com TYRODE, o grupo OVX apresentou PP e atividade da CAT elevadas (28% e 20%, respectivamente) e menores concentrações de NO3 - e H2O2 (ambos 35%) em relação ao SHAM. Nos animais que receberam reposição hormonal, esses parâmetros foram parcialmente restabelecidos. Quando perfundidos com LNAME, foi observado, nos animais SHAM e OVX+RH, concentrações de NO3 - (22% e 18%, respectivamente) e H2O2 (36% e 30%, respectivamente) diminuídas e aumento na PP (54% e 22%, respectivamente) e CAT (19% e 31%, respectivamente) em relação aos mesmos grupos perfundidos com TYRODE. OVX-LNAME apresentaram menor contratura cardíaca isquêmica que os demais grupos. Não foram observadas diferenças significativas nos outros parâmetros hemodinâmicos, assim como na atividade da SOD, entre os demais grupos experimentais. Na ausência de estrogênio parece não haver uma dependência do NO na modulação do tônus vascular coronariano. Além do mais, parece haver uma influência desse vasodilatador no desenvolvimento da contratura cardíaca isquêmica nos animais ovariectomizados. Possivelmente o balanço desregulado entre pró e antioxidantes promova adaptações que alterem as respostas cardiovasculares à isquemia-reperfusão

Papel do estresse oxidativo na sinalização intracelular durante o remodelamento cardíaco precoce e tardio pós-infarto do miocárdio em ratos

O infarto do miocárdio (IM) é definido como um processo de necrose dos cardiomiócitos por inadequado suprimento sanguíneo às suas demandas. Visando a manutenção das funções cardiovasculares, devido à perda de massa ventricular contrátil, modificações estruturais, elétricas e bioquímicas têm sido observadas com o passar do tempo pós-IM. Quando estas se associam com a preservação da função cardíaca, são definidas como remodelamento cardíaco (RC) bem adaptado. Por outro lado, quando associadas com a disfunção ventricular e insuficiência cardíaca, define-se como RC mal adaptado. Apesar destes RC já estarem bem caracterizados, maiores investigações são necessárias para o entendimento de seus mecanismos. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo principal avaliar o perfil da concentração de peróxido de hidrogênio (H2O2) e o estado redox celular, além de suas associações com algumas vias de sinalização no RC após o IM. Para isso, ratos Wistar machos com aproximadamente 60 dias de vida, sob anestesia profunda, foram submetidos à oclusão da artéria coronária descendente anterior para indução do IM ou simulação deste. Feito isso, estes animais foram divididos em 6 grupos experimentais: 3 sham-operated (Sham) e 3 infartados (MI), subdivididos de acordo com o tempo em que foram eutanaziados: 2 dias, 7 dias e 28 dias após o procedimento cirúrgico. A função cardíaca foi avaliada pela ecocardiografia e pelo cateterismo do ventrículo esquerdo. Em seguida, ainda sob plano anestésico, os animais foram eutanaziados e o coração preparado para análise da concentração de H2O2, da razão GSH/GSSG e do imunoconteúdo das proteínas Akt, mTOR, GSK3 , ERK, JNK, AngII, AT1, AT2, AIF, Trx-1 e GAPDH. Confirmamos uma disfunção cardíaca associada ao desbalanço redox 28 dias pós-IM. Junto a isso, observamos uma correlação positiva entre a concentração de H2O2 e proteínas pro-apoptóticas neste tempo. Uma vez caracterizadas estas associações 28 dias pós-IM, período em que conhecidamente são observados sinais de disfunção ventricular em ratos com moderados e grandes infartos, passamos para a avaliação do perfil temporal. Neste caso, observamos um aumento da Trx-1, associado com baixas concentrações de H2O2 e menor ativação da JNK, uma conhecida proteína próapoptótica, no homogeneizado cardíaco de ratos eutanaziados 2 dias após o procedimento cirúrgico. Além do mais, demonstramos um pronunciado aumento na concentração de H2O2, assim como na ativação da JNK, nos animais infartados, entre o segundo e o sétimo dia. Justamente nesta janela temporal, pudemos observar uma queda brusca na função cardíaca e um pico do imunoconteúdo de angiotensina II. Em conjunto, estes achados sugerem uma incapacidade da Trx-1 em neutralizar a formação adicional de espécies ativas de oxigênio promovida pela maior ativação do sistema renina angiotensina. Este cenário parece ser propício para a transição do remodelamento cardíaco bem adaptado para o mal adaptado após o IM. Portanto, com o entendimento deste perfil temporal, novas estratégias terapêuticas podem ser sugeridas.Myocardial infarction (MI) is defined as a process of cardiomyocyte necrosis due to inadequate blood supply to their demands. For the maintenance of cardiovascular function after to loss of ventricular contractile mass, structural, electrical and biochemical changes have been observed over time after MI. When these are associated with the preservation of cardiac function, are defined as adaptative cardiac remodeling (CR). Moreover, when associated with ventricular dysfunction and heart failure is defined as maladaptative CR. Despite these CR are already well characterized, further investigations are necessary to understand its mechanisms. Thus, in the present study, we investigated the profile of the concentration of hydrogen peroxide (H2O2) and cellular redox state, as well as their associations with some signaling pathways in CR post-MI. For this purpose, male Wistar rats (±60 days), under deep anesthesia, were submitted to occlusion of the left anterior descending coronary artery to induce MI or sham-operation. The animals were divided into six groups: three sham-operated (Sham) and 3 infarcted (MI), subdivided in 2 days, 7 days and 28 days after surgery. Cardiac function was assessed by echocardiography and catheterization of the left ventricle. Then, still under anesthesia, the animals were euthanized and the heart prepared for analysis of the concentration of H2O2, the GSH/GSSG and immunocontent protein Akt, mTOR, GSK-3 , ERK, JNK, AngII, AT1, AT2, AIF, Trx-1 and GAPDH. We confirm a cardiac dysfunction associated with redox imbalance 28 days post-MI. Moreover, we observed a positive correlation between the concentration of H2O2 and pro-apoptotic proteins at this time. Once characterized these associations 28 days post-MI, period which notoriously are observed signs of ventricular dysfunction in rats with moderate and large infarcts, we to evaluate the temporal profile. In this case, we observed an increase of Trx-1 that was associated with low concentrations of H2O2 as well as with a decreased activation of JNK, a known pro-apoptotic protein, in heart homogenates of rats euthanized 2 days after surgery. Furthermore, we demonstrate a pronounced increase in the concentration of H2O2, as well as in the activation of JNK in infarcted animals, between the second and seventh days. In this period, we also could see a sharp decline in cardiac function and a peak immunocontent of angiotensin II. Taken together, our results suggest an inability of Trx-1 in counterregulated the formation of additional reactive oxygen species promoted by increased activation of the renin angiotensin system. This scenario seems to be favorable to the transition of adaptative to maladaptative CR post-MI. Therefore, with the understanding of this temporal profile, new therapeutic strategies can be suggested

Papel do estresse oxidativo na sinalização intracelular durante o remodelamento cardíaco precoce e tardio pós-infarto do miocárdio em ratos

O infarto do miocárdio (IM) é definido como um processo de necrose dos cardiomiócitos por inadequado suprimento sanguíneo às suas demandas. Visando a manutenção das funções cardiovasculares, devido à perda de massa ventricular contrátil, modificações estruturais, elétricas e bioquímicas têm sido observadas com o passar do tempo pós-IM. Quando estas se associam com a preservação da função cardíaca, são definidas como remodelamento cardíaco (RC) bem adaptado. Por outro lado, quando associadas com a disfunção ventricular e insuficiência cardíaca, define-se como RC mal adaptado. Apesar destes RC já estarem bem caracterizados, maiores investigações são necessárias para o entendimento de seus mecanismos. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo principal avaliar o perfil da concentração de peróxido de hidrogênio (H2O2) e o estado redox celular, além de suas associações com algumas vias de sinalização no RC após o IM. Para isso, ratos Wistar machos com aproximadamente 60 dias de vida, sob anestesia profunda, foram submetidos à oclusão da artéria coronária descendente anterior para indução do IM ou simulação deste. Feito isso, estes animais foram divididos em 6 grupos experimentais: 3 sham-operated (Sham) e 3 infartados (MI), subdivididos de acordo com o tempo em que foram eutanaziados: 2 dias, 7 dias e 28 dias após o procedimento cirúrgico. A função cardíaca foi avaliada pela ecocardiografia e pelo cateterismo do ventrículo esquerdo. Em seguida, ainda sob plano anestésico, os animais foram eutanaziados e o coração preparado para análise da concentração de H2O2, da razão GSH/GSSG e do imunoconteúdo das proteínas Akt, mTOR, GSK3 , ERK, JNK, AngII, AT1, AT2, AIF, Trx-1 e GAPDH. Confirmamos uma disfunção cardíaca associada ao desbalanço redox 28 dias pós-IM. Junto a isso, observamos uma correlação positiva entre a concentração de H2O2 e proteínas pro-apoptóticas neste tempo. Uma vez caracterizadas estas associações 28 dias pós-IM, período em que conhecidamente são observados sinais de disfunção ventricular em ratos com moderados e grandes infartos, passamos para a avaliação do perfil temporal. Neste caso, observamos um aumento da Trx-1, associado com baixas concentrações de H2O2 e menor ativação da JNK, uma conhecida proteína próapoptótica, no homogeneizado cardíaco de ratos eutanaziados 2 dias após o procedimento cirúrgico. Além do mais, demonstramos um pronunciado aumento na concentração de H2O2, assim como na ativação da JNK, nos animais infartados, entre o segundo e o sétimo dia. Justamente nesta janela temporal, pudemos observar uma queda brusca na função cardíaca e um pico do imunoconteúdo de angiotensina II. Em conjunto, estes achados sugerem uma incapacidade da Trx-1 em neutralizar a formação adicional de espécies ativas de oxigênio promovida pela maior ativação do sistema renina angiotensina. Este cenário parece ser propício para a transição do remodelamento cardíaco bem adaptado para o mal adaptado após o IM. Portanto, com o entendimento deste perfil temporal, novas estratégias terapêuticas podem ser sugeridas.Myocardial infarction (MI) is defined as a process of cardiomyocyte necrosis due to inadequate blood supply to their demands. For the maintenance of cardiovascular function after to loss of ventricular contractile mass, structural, electrical and biochemical changes have been observed over time after MI. When these are associated with the preservation of cardiac function, are defined as adaptative cardiac remodeling (CR). Moreover, when associated with ventricular dysfunction and heart failure is defined as maladaptative CR. Despite these CR are already well characterized, further investigations are necessary to understand its mechanisms. Thus, in the present study, we investigated the profile of the concentration of hydrogen peroxide (H2O2) and cellular redox state, as well as their associations with some signaling pathways in CR post-MI. For this purpose, male Wistar rats (±60 days), under deep anesthesia, were submitted to occlusion of the left anterior descending coronary artery to induce MI or sham-operation. The animals were divided into six groups: three sham-operated (Sham) and 3 infarcted (MI), subdivided in 2 days, 7 days and 28 days after surgery. Cardiac function was assessed by echocardiography and catheterization of the left ventricle. Then, still under anesthesia, the animals were euthanized and the heart prepared for analysis of the concentration of H2O2, the GSH/GSSG and immunocontent protein Akt, mTOR, GSK-3 , ERK, JNK, AngII, AT1, AT2, AIF, Trx-1 and GAPDH. We confirm a cardiac dysfunction associated with redox imbalance 28 days post-MI. Moreover, we observed a positive correlation between the concentration of H2O2 and pro-apoptotic proteins at this time. Once characterized these associations 28 days post-MI, period which notoriously are observed signs of ventricular dysfunction in rats with moderate and large infarcts, we to evaluate the temporal profile. In this case, we observed an increase of Trx-1 that was associated with low concentrations of H2O2 as well as with a decreased activation of JNK, a known pro-apoptotic protein, in heart homogenates of rats euthanized 2 days after surgery. Furthermore, we demonstrate a pronounced increase in the concentration of H2O2, as well as in the activation of JNK in infarcted animals, between the second and seventh days. In this period, we also could see a sharp decline in cardiac function and a peak immunocontent of angiotensin II. Taken together, our results suggest an inability of Trx-1 in counterregulated the formation of additional reactive oxygen species promoted by increased activation of the renin angiotensin system. This scenario seems to be favorable to the transition of adaptative to maladaptative CR post-MI. Therefore, with the understanding of this temporal profile, new therapeutic strategies can be suggested