Ação da melatonina no coração de ratos com insuficiência cardíaca induzida por isoproterenol : efeitos do hormônio sobre o estresse oxidativo e proteínas inflamatórias e da apoptose

Abstract

A insuficiência cardíaca se caracteriza pela incapacidade do coração em bombear sangue de forma a atender as necessidades metabólicas dos tecidos, ou necessitando de altas pressões de enchimento para fazê-lo. Isso resulta na redução do débito cardíaco, tanto em repouso como em esforço. Sugere-se que a melatonina, hormônio endógeno sintetizado pela conversão inicial do triptofano em serotonina, atue como antioxidante não enzimático, reduzindo o estresse oxidativo, modulando a expressão de outros antioxidantes e de proteínas inflamatórias pós IAM. Este estudo buscou avaliar o efeito protetor da melatonina sobre parâmetros de estresse oxidativo, expressão de proteínas inflamatórias e relacionadas a apoptose, no coração de ratos com IC induzida por isoproterenol. Para isso, ratos Wistar machos (n = 27) (200 ± 50g, 90 dias de idade), obtidos do Biotério Central da UFRGS foram divididos nos seguintes grupos: Controle, Isoproterenol (ISO) e Isoproterenol + melatonina (ISO+M). Isoproterenol (5 mg/kg, injeção subcutânea, por 7 dias) foi utilizado para induzir lesão miocárdica nos ratos. Grupo ISO + M recebeu 10mg/kg/dia de melatonina por 7 dias. Ao término do protocolo, foram realizados exames ecocardiográficos, e após, os animais foram eutanasiados e os órgãos removidos para posteriores análises morfométricas, histológicas e bioquímicas. Foram realizadas as análises de concentrações das espécies reativas totais de oxigênio (EROs), determinação de nitritos, sulfidrilas, peroxidação lipídica (TBARS). Por meio da técnica de Western blot foram determinados níveis de óxido nítrico sintase endotelial (eNOS) TNF-α, IL-1β e Bax. Dados paramétricos foram analisados pela análise de variância (ANOVA) one-way, seguida do pós-teste de Student-Newman-Keuls, e os dados não paramétricos pelo teste de Kruskal-Wallis, seguido do pós-teste de Dunn. Resultados: ratos ISO apresentaram diminuição dos diâmetros sistólico e diastólico ventricular quando comparados aos animais controles. Nos animais ISO+M esses parâmetros não foram diferentes do grupo controle. Os animais dos grupos ISO e ISO+M apresentaram infiltrado inflamatório com fibrose tanto no VE quanto no VD. A administração de melatonina em ratos ISO + M promoveu aumento nos níveis de nitritos. Comparando os animais ISO + M e controle, não houve diferença nos níveis de nitritos entre esses dois grupos. Enzima eNOS foi avaliada, sendo que os animais ISO + M apresentaram aumento na expressão da eNOS quando comparados com os ratos controle e ISO. Quanto aos parâmetros inflamatórios, animais que receberam melatonina apresentaram redução da expressão de NF-κB, TNF-α, IL-1β. Diante disso, a melatonina apresentou efeitos cardioprotetores no modelo de lesão cardíaca induzida pelo isoproterenol, promovendo aumento da biodisponibilidade do NO e diminuição da expressão de NF-κB e citocinas pró-inflamatórias, resultando em atenuação do remodelamento do VE e do infiltrado inflamatório do VD.

Heart failure is characterized by the heart's inability to pump blood to meet the metabolic needs of the tissues, or requiring high filling pressures to do so. This results in reduced cardiac output, both at rest and during exertion. It is suggested that melatonin, an endogenous hormone synthesized by the initial conversion of tryptophan into serotonin, acts as a non-enzymatic antioxidant, reducing oxidative stress, modulating the expression of other antioxidants and inflammatory proteins after acute myocardial infarction. This study sought to evaluate the protective effect of melatonin on parameters of oxidative stress, expression of inflammatory and apoptosis-related proteins, in the hearts of rats with HF induced by isoproterenol. For this, male Wistar rats (n = 27) (200 ± 50g, 90 days old), obtained from the UFRGS Central Animal Bioterium were divided into the groups: Control, Isoproterenol (ISO) and Isoproterenol + Melatonin (ISO+M). Isoproterenol (5 mg/kg, subcutaneous injection, for 7 days) was used to induce myocardial injury in rats. Group ISO + M received 10mg/kg/day of melatonin for 7 days. At the end of the protocol, echocardiographic exams were performed, and afterward, the animals were euthanized and the organs removed for subsequent morphometric, histological and biochemical analyses. Analyzes of concentrations of total reactive oxygen species (ROS), determination of nitrites, sulfhydryls, lipid peroxidation (TBARS) were carried out. Using the Western blot technique, levels of endothelial nitric oxide synthase (eNOS), TNF-α, IL-1β and Bax were determined. Parametric data were analyzed by one-way analysis of variance (ANOVA), followed by the Student-Newman-Keuls post-test, and non-parametric data by the Kruskal-Wallis test, followed by the Dunn post-test. Results: ISO rats showed a decrease in ventricular systolic and diastolic diameters when compared to control animals. In ISO+M animals these parameters were not different from the control group. Animals in the ISO and ISO+M groups presented inflammatory infiltrate with fibrosis in both the LV and RV. Administration of melatonin to ISO + M rats promoted an increase in nitrite levels. Comparing ISO + M and control animals, there was no difference in nitrite levels between these two groups. eNOS enzyme was evaluated, and ISO + M animals showed an increase in eNOS expression when compared to control and ISO rats. Regarding inflammatory parameters, animals that received melatonin showed reduced expression of NF-κB, TNF-α, IL-1β. Therefore, melatonin showed cardioprotective effects in the isoproterenol-induced cardiac injury model, promoting increased NO bioavailability and decreased expression of NF-κB and pro-inflammatory cytokines, resulting in attenuation of LV remodeling and RV inflammatory infiltrate.