Impacto do tratamento com melatonina em comparação com citrato de sildenafila na hipertensão arterial pulmonar induzinda por monocrotalina

Abstract

A hipertensão arterial pulmonar (HAP) é caracterizada por aumento da resistência vascular pulmonar devido à vasoconstrição e remodelamento vascular adverso, levando à sobrecarga hemodinâmica, e consequente hipertrofia do ventrículo direito (VD), que muitas vezes evolui para insuficiência do VD. O estresse oxidativo desempenha um papel crítico no desenvolvimento e suporte da HAP. Neste contexto, a melatonina pode ser uma abordagem terapêutica relevante devido ao seu efeito antioxidante. Já o sildenafil é um tratamento paliativo para pacientes com HAP que comprovadamente apresenta efeitos benéficos na melhora dos sintomas. O objetivo deste estudo foi comparar os efeitos da melatonina e do citrato de sildenafil na função do VD, na reatividade vascular e na homeostase redox pulmonar em modelo experimental de HAP induzida pela monocrotalina. Em nosso estudo, os ratos foram divididos em quatro grupos: controle (CTR), monocrotalina (MCT), monocrotalina tratado com sildenafil (MCT+SIL) e monocrotalina tratado com melatonina (MCT+MEL). A HAP foi induzida com dose única de MCT (60 mg/kg, i.p.). O tratamento com citrato de sildenafila (50 mg/kg/dia) e melatonina (10 mg/kg/dia) foi administrado por gavagem e iniciado no primeiro dia do protocolo experimental. Após 21 dias foram realizadas análises ecocardiográficas, morfométricas, histológicas, reatividade vascular do tronco da artéria pulmonar, análises de estresse oxidativo/nitrosativo e western blotting. Os animais que receberam melatonina ou sildenafil demonstraram aumento do TAPSE quando comparados aos animais não tratados, indicando melhora na contratilidade do VD. A relação E/A que avalia a função diastólica do VD apresentou redução no grupo MCT, indicando comprometimento da função diastólica ventricular. Tanto a melatonina, quanto o sildenafil mitigaram o comprometimento do relaxamento ventricular, uma vez que ambos os tratamentos normalizaram a relação E/A. redução da função diastólica e da relação AT/ET no grupo MCT foram parcialmente atenuadas pelo tratamento com melatonina e sildenafil. Analisando os pesos dos ventrículos, ambos os tratamentos não conseguiram evitar a hipertrofia do ventrículo direito, porém analisando a relação entre peso VD/comprimento da tíbia a hipertrofia foi parcialmente mitigada. Já a congestão pulmonar, foi reduzido. Nos pulmões, a hipertrofia das camada muscular arteriolar pulmonar induzida por MCT, o aumento do estresse oxidativo/nitrosativo pulmonar e a redução da atividade da glutationa-S-transferase no MCT foram atenuados por ambos os tratamentos. No ventrículo direito tanto o tratamento com melatonina quanto com sildenafil diminuíram o peroxidação lipídica e restabeleceram os níveis de sulfidrila. A administração de melatonina diminuiu a expressão proteica de NF-κB, sendo este um resultado importante, uma vez que o NF- κB é um fator de transcrição induzível, que pode ativar a transcrição de vários genes e, assim, regular a inflamação cardíaca. Já o sildenafil diminuiu a expressão da xantina oxidase em ratos com HAP. Ambos os tratamentos aumentaram a expressão de PGC-1α. A expressão da proteína PGC-1α desempenha um papel fundamental na regulação da biogênese mitocondrial. Neste contexto, a melatonina foi tão eficaz quanto o sildenafil de melhorar parâmetros de estresse oxidativo induzido pela HAP e atenuar o remodelamento vascular patológico. Além disso, a melatonina teve efeitos protetores semelhante ao sildenafil no VD de animais com HAP.

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is characterized by increased pulmonary vascular resistance due to vasoconstriction and adverse vascular remodeling, mainly hemodynamic overload, and consequent right ventricular (RV) hypertrophy, which often progresses to RV failure. Oxidative stress plays a critical role in the development and support of PAH. In this context, melatonin may be a relevant therapeutic approach due to its antioxidant effect. Sildenafil is a palliative treatment for patients with PAH that has proven to have beneficial effects in improving symptoms. The objective of this study was to compare the effects of melatonin and sildenafil citrate on RV function, vascular reactivity and pulmonary redox homeostasis in an experimental model of PAH induced by monocrotaline. In our study, rats were divided into four groups: control (CTR), monocrotaline (MCT), monocrotaline treated with sildenafil (MCT+SIL) and monocrotaline treated with melatonin (MCT+MEL). PAH was induced with a single dose of MCT (60 mg/kg, i.p.). Treatment with sildenafil citrate (50 mg/kg/day) and melatonin (10 mg/kg/day) was administered by gavage and started on the first day of the experimental protocol. After 21 days, echocardiographic, morphometric, histological analyses, vascular reactivity of the pulmonary artery trunk, oxidative/nitrosative stress analyses and western blotting were performed. Animals that received melatonin or sildenafil demonstrated an increase in TAPSE when compared to untreated animals, indicating an improvement in RV contractility. The E/A ratio that assesses RV diastolic function showed a reduction in the MCT group, indicating impairment of ventricular diastolic function. Both melatonin and sildenafil mitigated the impairment of ventricular relaxation, since both treatments brought a normalized E/A ratio. The reduction in diastolic function and AT/ET ratio in the MCT group were partially attenuated by treatment with melatonin and sildenafil. Both treatments failed to prevent right ventricular hypertrophy, but the increase in pulmonary congestion was reduced. In the lungs, the hypertrophy of the pulmonary arteriolar muscular layer induced by MCT, the increase in pulmonary oxidative/nitrosative stress and the reduction in glutathione-S-transferase activity in MCT were attenuated by both treatments. In the right ventricle, both melatonin and sildenafil treatments decreased lipid peroxidation and restored sulfhydryl levels. Melatonin administration decreased the protein expression of NF-κB, which is an important result, since NF-κB is an inducible transcription factor, which can activate the transcription of several genes and, thus, regulate cardiac inflammation. Sildenafil decreased the expression of xanthine oxidase in rats with PAH. Both treatments increased PGC-1α expression. PGC-1α protein expression plays a fundamental role in regulating mitochondrial biogenesis. In this context, melatonin was as effective as sildenafil in improving PAH-induced oxidative stress parameters and attenuating pathological vascular remodeling. Furthermore, melatonin had protective effects similar to sildenafil in the RV of animals with PAH.