Potencial farmacológico do pterostilbeno sobre diferentes alvos no remodelamento ventricular cardíaco : efeitos sobre o ventrículo direito e esquerdo

Abstract

O estilbenoide pterostilbeno (PTS), um constituinte fenólico altamente lipofílico, vem se destacando devido ao seu potencial farmacológico evidenciado por seus efeitos antitumoral, antidiabético e anti-inflamatorio, dentre outros, descritos tanto em estudos pré-clínicos quanto clínicos. O objetivo deste estudo foi avaliar a toxicidade, determinar dose terapêutica, potencial antioxidante do pterostilbeno complexado à ciclodextrina (complexo PTS:HPβCD), bem como seu efeito sobre parâmetros funcionais e modulação de vias redox sensíveis no ventrículo direito e esquerdo de ratos com insuficiência cardíaca. O complexo PTS:HPβCD foi preparado por método em solução e caracterizado por calorimetria diferencial de exploratória (DSC), espectroscopia por infravermelho e por ressonância magnética nuclear. O teor de PTS no complexo foi quantificado por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). Posteriormente, os efeitos farmacológicas do complexo, nas doses correspondentes a 25, 50 e 100 mg/kg de PTS, foram testadas sobre o estresse oxidativo e vias de sinalização redox sensíveis no tecido hepático (Experimento I), no ventrículo direito (VD) (Experimento II) e esquerdo (VE) (Experimento III). No experimento I, a fim de determinar toxidade e identificar a dose terapêutica, foram avaliados no tecido hepático de ratos alguns parâmetros oxidativos de dano tecidual, nível de antioxidante não enzimático e a expressão de proteínas redox sensíveis como proteína cinase B (AKT) e glicogênio sintase cinase-3β (GSK-3β) após 14 dias da administração oral (gavage) do complexo PTS:HPβCD (25, 50 e 100 mg/kg/dia). A complexação demonstrou ser capaz de aumentar a solubilidade aparente da PTS tornando possível a administração da curva de dose, sem induzir dano hepático ou apoptose pelas doses administradas. Além disso, o complexo mostrou efeitos antioxidantes dose-dependentes no fígado dos ratos, evidenciados por uma redução na peroxidação lipídica e de espécies reativas de oxigênio, bem como por aumento no conteúdo de antioxidante não enzimático. O complexo PTS: HPΒCD também aumentou a expressão de proteínas redox sensíveis, como AKT e GSK-3β, relacionadas à via de sinalização da insulina no fígado. No experimento II, a mesma curva de dose (25, 50 e 100 mg/kg/dia) administrada 1x ao dia durante 14 dias, foi testada sobre as alterações inerentes ao remodelamento do VD induzido por hipertensão arterial pulmonar (Cor pulmonale), após a administração do alcaloide monocrotalina (MCT). Ao final do protocolo experimental, para avaliar a função cardíaca os animais foram submetidos ao cateterismo do VD e ecocardiografia. Os achados sugerem que complexo PTS:HPβCD, de maneira dose-dependente, protege a função sistólica, previne a hipertrofia do VD, reduz a concentração de ânion superóxido dependente de NADPH oxidase, restaurou a atividade da superóxido dismutase (SOD) e glutationa peroxidase (GPx), além de reduzir a atividade da catalase (CAT). Adicionalmente, o complexo PTS: HPβCD aumentou o conteúdo de glutationa reduzida (GSH) e a razão glutationa reduzida/glutationa oxidada, e ainda restaurou a atividade da glutationa-S-transferase (GST) e glutaredoxina (GRx) no VD de ratos com Cor pulmonale. Além disso, em doses mais elevadas, também evitou a redução do volume sistólico e do débito cardíaco, reduziu a lipoperoxidação e aumentou a expressão da proteína SERCA no VD de ratos tratados com MCT. Por outro lado, no experimento III, foi testado o efeito do complexo PTS:HPΒCD sobre o remodelamento do VE pós infarto agudo do miocárdio (IAM) em ratos. Neste protocolo experimental, o IAM foi produzido por meio da ligadura cirúrgica dos ramos anteriores descendentes da artéria coronária esquerda. Sete dias após o procedimento cirúrgico, o complexo PTS:HPβCD, na dose de 100 mg/kg/dia, foi diariamente administrado por via oral durante 8 dias. Os resultados mostraram que o complexo PBS:HPβCD diminuiu a peroxidação lipídica, preveniu a redução na atividade da tioredoxina redutase (TRxR) e aumentou a atividade da GST e da GRx. Além disso, a expressão do fator nuclear eritróide 2 (Nrf2) e p-GSK-3β foi aumentada, enquanto a relação GSK-3β fosforilada/total foi reduzida no VE dos animais infartados. Portanto, o conjunto de resultados da presente Tese destaca o papel antioxidante do complexo PTS:HPβCD em ratos, especialmente na dose de 100 mg/kg, e sua modulação sobre a expressão proteínas de sinalização redox sensíveis tanto no fígado quanto em ambos ventrículos sob condições de remodelamento patológico. As ações cardioprotetoras do complexo PTS:HPβCD parecem prevenir o remodelamento ventricular e melhoram a função sistólica direita e esquerda, efeitos que provavelmente foram favorecidos pelo aumento da biodisponibilidade oral promovido pela presença da HPβCD no complexo. Diante disso, o complexo PTS:HPβCD poderia ser usado como um tratamento complementar a terapia farmacológica disponível a fim de minimizar os efeitos deletérios do desbalanço oxidativo sobre a homeostase e função cardíaca.

The stilbenoid pterostilbene (PTS), a highly lipophilic phenolic constituent, has been highlighted due to its pharmacological potential evidenced by its antitumor, antidiabetic and anti-inflammatory effects, among others described in both preclinical and clinical studies. The aim of this study was to evaluate toxicity, determine therapeutic dose and antioxidant potential of pterostilbene complexed to cyclodextrin (PTS:HPβCD), as well as its effect on functional parameters and modulation of sensitive redox pathways in the right and left ventricles of rats with heart failure. The PTS:HPβCD complex was prepared by solution method and characterized by differential scanning calorimetry (DSC), infrared spectroscopy and nuclear magnetic resonance. The PTS content in the complex was quantified by high performance liquid chromatography (HPLC). Subsequently, the pharmacological properties of the complex at doses corresponding to 25, 50 and 100 mg/kg of PTS were tested on oxidative stress and redox signaling pathways in the hepatic tissue (Experiment I) in the right ventricle (RV) (Experiment II) and left ventricle (LV) (Experiment III). Regarding Experiment I, in order to determine toxicity and to identify the therapeutic dose, oxidative parameters of tissue damage, nonenzymatic antioxidant levels and expression of Protein kinase B (AKT) and Glycogen synthase kinase-3β (GSK-3β) sensitive redox proteins were evaluated in rat hepatic tissue after 14 days of the PTS:HPβCD complex (25, 50 and 100 mg/kg/day) oral administration (via gavage). Complexation has been shown to increase the apparent solubility of PTS without inducing hepatic damage or apoptosis at the doses administered. In addition, PTS:HPβCD complex showed dose-dependent antioxidant effects on rats liver, evidenced by a reduction in lipid peroxidation and reactive oxygen species, as well as by an increase in non-enzymatic antioxidant content. The PTS:HPΒCD complex also increased the expression of sensitive redox proteins, such as AKT and GSK-3β, related to insulin signaling pathway in the liver. In Experiment II, same doses (25, 50 and 100 mg/kg/day) of PTS:HPΒCD were administered daily for 14 days and its effects were tested on the inherent RV remodeling triggered by pulmonary arterial hypertension (Cor pulmonale) after administration of the monocrotaline (MCT) alkaloid. At the end of the experimental protocol, animals were submitted to RV catheterization and echocardiography to evaluate cardiac function. The results suggest that the PTS:HPβCD complex, in a dose-dependent manner, protects systolic function, prevents RV hypertrophy, reduces NADPH oxidasedependent superoxide anion concentration, and restores superoxide dismutase (SOD) and glutathione peroxidase (GPx) activity, in addition to reducing catalase activity (CAT). Moreover, PTS:HPβCD complex increased reduced glutathione (GSH) content and reduced glutathione/oxidized glutathione ratio, recovering glutathione-S-transferase (GST) and glutaredoxin (GRx) activities in the RV of rats with Cor pulmonale. At higher doses, PTS:HPβCD also avoided reduction of systolic volume and cardiac output, reduced lipoperoxidation and increased expression of SERCA in the RV of MCT treated rats. On the other hand, in Experiment III, the effect of the PTS:HPΒCD complex was tested on the LV remodeling after acute myocardial infarction (AMI) in rats. In this experimental protocol, AMI was triggered by surgical ligation of the descending anterior branches of left coronary artery. Seven days after the surgical procedure, 100 mg/kg/day of PTS:HPβCD complex were administered orally for 8 days. Results showed that the PTS:HPβCD decreased lipid peroxidation, prevented the reduction of thioredoxin reductase (TRxR) activity and increased GST and GRx activities. Furthermore, expression of erythroid nuclear factor 2 (Nrf2) and p-GSK-3β was increased, while the phosphorylated/total GSK-3β ratio was reduced in the LV of infarcted animals treated with the complex. Therefore, the set of results of the present thesis highlights the antioxidant role of the PTS:HPβCD complex in rats, especially at the dose of 100 mg/kg, and its modulation on the expression of sensitive redox signaling proteins in the liver and both ventricles under conditions of pathological remodeling. The cardioprotective actions of the PTS:HPβCD complex seem to prevent detrimental ventricular remodeling and improve right and left systolic function, effects that were probably favored by the increased oral bioavailability promoted by the presence of HPβCD in the complex. In view of the presented evidences, the PTS:HPβCD complex could be used as a complementary treatment to the available pharmacological therapy in order to minimize the deleterious effects of oxidative imbalance on homeostasis and cardiac function.