Avaliação temporal da produção de óxido nítrico e expressão de proteínas de choque térmico no músculo esquelético de ratos Wistar machos submetidos a uma sessão aguda de terapia hipertérmica

Abstract

O papel da resposta inflamatória crônica de baixo grau na patogênese de várias doenças já está bem demonstrado. Mecanismos de defesa endógenos com ação antiinflamatória podem atenuar estes efeitos prejudiciais e são induzidos num processo dependente da expressão de uma classe de proteínas chamadas de proteínas de choque térmico (do inglês, Heat Shock Proteins, HSP), estimulado pela ativação da resposta de choque térmico (do inglês, Heat Shock Response, HSR), um mecanismo adaptativo primitivo e evolutivamente conservado que desempenha papéis fundamentais na proteostase e na defesa biológica contra diversos fatores citotóxicos. Um dos indutores desta heat shock response, o tratamento hipertérmico, é um método terapêutico que apresenta resultados benéficos na prevenção e tratamento de doenças cardiovasculares e metabólicas por melhorar a sinalização da insulina e por seus efeitos na redução da inflamação. Diversos mecanismos foram sugeridos para explicar como a terapia hipertérmica induz estes benefícios, sendo que uma das hipóteses está relacionada à produção de Óxido Nítrico (NO), induzida pela elevação na temperatura corporal. Este é um radical livre gasoso que participa de diversos mecanismos fisiológicos, tais como o controle da vasomotricidade, sinalização celular, secreção de insulina, captação de glicose e, é claro, indução das HSPs. Considerando este eixo NO-HSP e sua relação na etiologia de doenças inflamatórias, torna-se útil sabermos como se dá a relação temporal entre a indução da heat shock response via NO, identificando melhor este mecanismo, buscando assim, uma melhor estratégia de uso da terapia térmica. Para isso, utilizamos 32 ratos Wistar machos que foram submetidos a tratamento térmico agudo e mortos em diferentes momentos. Avaliamos por imunodetecção, no tecido muscular esquelético, a expressão de HSP70 e seu fator de transcrição (HSF1) e a isoforma endotelial da enzima que catalisa a reação para formação de NO. Como era esperado, o choque térmico resultou numa expressão aumentada de HSP70 que mudou conforme o perfil de fibras do músculo avaliado. Nos mesmos tecidos também calculamos a concentração de nitritos e nitratos totais, como medidor da produção de óxido nítrico. Mostramos uma produção aumentada de NO, que também variou conforme o perfil de fibras do músculo. Nossos dados confirmaram uma resposta do óxido nítrico e das HSP70 com picos de expressão de HSP70 apresentando diferenças temporais nos músculos glicolíticos e oxidativos. No entanto, estudos complementares são necessários para melhor compreensão destes mecanismos.

The role of the low-grade chronic inflammatory response in the pathogenesis of various diseases is evident. Endogenous defense mechanisms that have an antiinflammatory action and can, therefore, mitigate these harmful effects are induced in a process dependent on the expression of a class of proteins called heat shock proteins (HSP), stimulated by the activation of the heat shock response (HSR), a primitive and evolutionarily conserved adaptive mechanism that plays fundamental roles in proteostasis and biological defense against various cytotoxic factors. One of the inducers of this heat shock response, the hyperthermic treatment, is a therapeutic method that has beneficial results in the prevention and treatment of cardiovascular and metabolic diseases by improving insulin signaling and its effects in reducing inflammation. Several mechanisms have been suggested to explain how hyperthermic therapy induces these benefits, one of which is related to the production of nitric oxide (NO), induced by the increase in body temperature. This is a gaseous free radical that participates in several physiological mechanisms, such as vasomotricity control, cell signaling, insulin secretion, glucose uptake and, of course, HSP induction. Considering this NO-HSP axis and its relationship in the etiology of inflammatory diseases, it is useful to know how the temporal relationship between the induction of heat shock response via NO occurs, better identifying this mechanism, in a way that we can find a better usage strategy of thermal therapy. For this, we used 32 male Wistar rats that underwent acute heat treatment and were killed at different times. We evaluated by denaturing gel electrophoresis in skeletal muscle tissue, the expression of HSP70 and its transcription factor (HSF1) and the endothelial isoform of the enzyme that catalyzes the reaction to form NO. As expected, the thermal shock resulted in increased expression of HSP70 that changed according to the fiber profile of the evaluated muscle. In the same tissues, we also calculate the concentration of total nitrate/nitrite, as an indicator of nitric oxide production. We showed an increased production of NO, which also varied according to the muscle fiber profile. Our data confirmed a response of nitric oxide and HSP70 with peaks of HSP70 expression showing temporal differences in glycolytic and oxidative muscles. However, further studies are needed to better understand these mechanisms.