Efeito dos hormônios da tireoide sobre o estresse oxidativo, a biodisponibilidade de óxido nítrico e a expressão de proteínas pró-apoptóticas no coração de ratos infartados

Abstract

Introdução: Após o infarto agudo do miocárdio, inicia no coração um processo de remodelamento mal-adaptativo, ocasionando dilatação ventricular, perda da espessura de parede e prejuízo na função cardíaca. Este quadro culmina com o desenvolvimento de insuficiência cardíaca. Nesse processo, ocorre um aumento na geração de espécies reativas de oxigênio (EROs), uma diminuição na biodisponibilidade do óxido nítrico (NO) e uma maior expressão de proteínas pró-apoptóticas no tecido cardíaco. Em relação a isso, muitos estudos demonstram um efeito benéfico dos hormônios da tireoide, atenuando os mecanismos envolvidos na progressão do infarto para a insuficiência cardíaca. No entanto, não existem trabalhos avaliando se estes hormônios poderiam modular a geração de EROs ou a biodisponibilidade de NO no tecido cardíaco infartado. Não existem também dados na literatura avaliando se estes hormônios poderiam modular o processo de apoptose em um período após o infarto. Objetivos: O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da administração dos hormônios da tireoide sobre a morfologia e a função cardíaca, sobre parâmetros de estresse oxidativo e sobre parâmetros que avaliam a biodisponibilidade do NO, ao longo de 28 dias após o infarto. Além disso, este estudo teve como objetivo avaliar os efeitos dos hormônios da tireoide sobre a morfologia e a função cardíaca, sobre parâmetros de estresse oxidativo e sobre a expressão de proteínas relacionadas ao processo de apoptose no tecido cardíaco aos 14 dias pós-infarto. Materiais e Métodos: Ratos Wistar machos foram divididos em quatro grupos: grupo sham (SHAM), grupo infarto (IAM), grupo sham tratado (SHAMT) e grupo infarto tratado (IAMT). Os animais dos grupos IAM e IAMT foram submetidos à cirurgia de infarto através da ligadura da artéria coronária, ao passo que e os animais dos grupos SHAM e SHAMT foram submetidos a todas as etapas da cirurgia exceto à ligadura da artéria coronária. Os grupos SHAMT e IAMT receberam T3 e T4 nas doses de 2 e 8 μg/100g por dia, respectivamente, por gavagem, enquanto que os animais dos grupo SHAM e IAM receberam apenas salina. Aos 14 ou aos 28 dias após a cirurgia, os animais foram avaliados por ecocardiografia, foi realizada a coleta de sangue e os mesmos foram eutanasiados. O coração foi retirado para realização de análises morfométricas, bioquímicas e moleculares. Análise estatística: ANOVA de uma ou duas vias seguida dos pós-teste de Student-Newmann-Keuls. O projeto para a realização deste estudo foi aprovado pela Comissão de Ética No Uso de Animais da UFRGS sob o número de 23262. Resultados e Discussão: Os animais do grupo IAM apresentaram, tanto aos 14 como aos 28 dias pós-infarto, dilatação da câmara cardíaca, perda da espessura de parede e diminuição da fração de ejeção, indicando o desenvolvimento de um remodelamento cardíaco mal-adaptativo. Em relação aos parâmetros de estresse oxidativo, 28 dias pós-infarto, os animais infartados apresentaram um aumento de 38% nos níveis de EROs, além de desequilíbrio redox e dano oxidativo à lipídios. Analisando os parâmetros de biodisponibilidade do NO, não houve modificações na atividade da enzima óxido nítrico sintase (NOS), na expressão da isoforma endotelial desta enzima (eNOS) e nem nos níveis de nitritos no coração destes animais. Já aos 14 dias pós-infarto, os animais IAM apresentaram um aumento de 111% e de 71% na expressão das proteínas pró-apoptóticas p53 e JNK, respectivamente, indicando uma maior sinalização para a morte celular. A administração dos hormônios da tireoide no grupo IAMT promoveu efeitos benéficos sobre o remodelamento cardíaco, prevenindo a dilatação cardíaca e a perda da espessura de parede aos 28 dias pós-infarto. Além disso, o tratamento hormonal promoveu uma melhora em parâmetros de função cardíaca aos 14 e aos 28 dias pós-infarto. Em relação às análises de estresse oxidativo, o grupo IAMT não apresentou aumento nos níveis de EROs nem no dano oxidativo à lipídios. Nestes animais houve diminuição da expressão da enzima xantina oxidase, uma importante fonte de EROs no coração, 28 dias após o infarto. Além disso, este grupo apresentou aumento da atividade da NOS, bem como da expressão da eNOS, ocasionando um aumento nos níveis de nitritos no coração. O aumento nos níveis de NO juntamente com a diminuição nos níveis de EROs pode indicar uma melhora na biodisponibilidade do NO no coração dos animais IAMT, aos 28 dias pós-infarto. Além disso, estes animais apresentaram maior expressão da proteína PGC-1α, um importante fator regulador do metabolismo mitocondrial no coração. Já aos 14 dias, os animais IAMT apresentaram menor expressão das proteínas p53 e JNK no tecido cardíaco, indicando um efeito benéfico dos hormônios da tireoide sobre a sinalização para apoptose. Conclusão: O presente estudo demonstrou, pela primeira vez, que a administração dos hormônios da tireoide em ratos, ao longo de 28 dias após o infarto, apresenta efeitos positivos sobre parâmetros de estresse oxidativo no tecido cardíaco, além de melhorar parâmetros morfológicos e funcionais. Além disso, estes hormônios promovem um aumento na biodisponibilidade do NO no coração. Já em um período mais precoce pós-infarto (14 dias), essa administração hormonal também apresenta efeitos positivos sobre a morfologia e a função cardíaca, além de diminuir a expressão de proteínas envolvidas com a sinalização para apoptose. Estes resultados corroboram estudos prévios que demonstram efeitos benéficos da administração dos hormônios da tireoide no período pós-infarto.

Introduction: Myocardial infarction causes a remodeling process in the heart, leading to cardiac dilatation, loss of ventricular wall thickness and prejudice in the function. This scenario leads to the development of heart failure. In this process, there are an increased reactive oxygen species (ROS) levels, a decreased nitric oxide (NO) bioavailability and an induction of proapoptotic proteins expression in the heart. Several studies have demonstrated a positive effect of thyroid hormones, attenuating the progression of myocardial infarction to heart failure. However, there are no studies evaluating whether these hormones could modulate ROS generation or NO bioavailability in the heart tissue. Besides that, there are no data in the literature evaluating whether these hormones could affect the apoptotic process in an early period after infarction. Aim: The aim of the present study was to evaluate the effect of thyroid hormones administration on parameters of cardiac morphology and function, on oxidative stress and on NO bioavailability parameters, 28 days after myocardial infarction in rats. Besides that, this study also aims to evaluate the effect of thyroid hormones on parameters of cardiac morphology and function, on parameters of oxidative stress and on the expression of proapoptotic proteins in the heart tissue, 14 days after myocardial infarction. Material and Methods: Male Wistar rats were divided into four groups: Sham-operated (SHAM), infarcted (AMI), sham-operated + TH (SHAMT), and infarcted + TH (AMIT). The animals from SHAMT and AMIT received T3 (2 μg/100 g/day) and T4 (8 μg/100 g/day) by gavage. SHAM and AMI groups received saline by gavage. Echocardiographic parameters were assessed 14 and 28 days after the surgery. Blood was collected for hormonal measurements and heart was collected for morphometric, biochemical and molecular analisys. Statistic analysis: One or two way ANOVA with Student-Newmann-Keuls post-hoc test. The study and animal care procedures were approved by the Ethics Committee for animal research at UFRGS; process number 23262. Results and Discussion: The animals in the AMI group showed cardiac dilatation, loss of ventricular wall thickness and decreased ejection fraction, in 14 and 28 days after infarction, indicating the development of a maladaptive cardiac remodeling. Regarding oxidative stress parameters, AMI animals showed increased ROS levels (38%), redox imbalance and oxidative damage to lipids, 28 days after the injury. In terms of NO bioavailability parameters, there were no changes in nitric oxide synthase (NOS) enzymatic activity, in the endothelial isoform of NOS (eNOS) expression or in nitrites levels in the heart of these animals. In 14 days post-infarction, AMI animals showed an increase in p53 (111%) and JNK (71%) expression, indicating higher signaling for cell death. In AMIT rats, thyroid hormones administration promoted benefic effects on cardiac remodeling, preventing the dilatation and the loss of ventricular wall thickness, 28 days post-infarction. In addition, the hormonal treatment promoted an improvement in cardiac function parameters, 14 and 28 days post-infarction. In relation to oxidative stress, the AMIT group did not show increase in ROS levels or in oxidative damage to lipids, 28 days after the infarction. These animals showed decreased xanthine oxidase expression, which is an important source of ROS in the heart. In addition, these animals present an increase in NOS activity and in eNOS expression, leading to higher nitrite levels in the heart. The increase in NO and the decrease in ROS levels may indicate an improvement in NO bioavailability in the heart of AMIT animals at 28 days post-infarction. Moreover, these animals showed increased PGC-1α expression, which is an important factor related with mitochondrial metabolism in the heart. In 14 days after the infarction, the AMIT group showed lower expression of p53 and JNK proteins in the cardiac tissue, indicating a benefic effect of thyroid hormones on signaling to apoptosis. Conclusion: The present study showed, for the fist time, that thyroid hormones administration has positive effects in terms of oxidative stress in the heart tissue and improve morphological and functional parameters. In addition, these hormones promote and increase in NO bioavailability in the heart, 28 days after the infarction. In an early period of cardiac injury (14 days), the hormonal administration presents positive effects in terms of cardiac morphology and function and decrease proapoptotic proteins expression. These results corroborate previous studies that showed a benefic effect of thyroid hormones after myocardial infaraction.