Aspectos da morfofuncionalidade cardiovascular, variabilidade cardíaca e do estresse oxidativo em diferentes modelos experimentais de hiper-homocisteinemia

Abstract

Com base na relevância das doenças cardiovasculares para a saúde pública mundial, buscamos entender as associações entre o metabolismo da homocisteína (Hcy) e este sistema, o estresse oxidativo (EO) e a possível influência da modulação do sistema nervoso simpático (SNS) sobre esta associação. Além disso, testamos o efeito da vitamina B6 sobre a função cardíaca e o EO. Para isso foram realizados dois experimentos: no primeiro testamos dois modelos de hiper-homocisteinemia (Hhe): o tratamento com metionina e homocisteína tiolactona em dois diferentes protocolos experimentais. No primeiro protocolo foram avaliados parâmetros morfofuncionais cardíacos e associações com o balanço redox no miocárdio. Já no segundo protocolo foi avaliada a variabilidade da freqüência cardíaca (VFC) e da pressão arterial sistólica (VPAS) e suas associações com o estresse oxidativo (EO) nos eritrócitos. Como resultados, observamos que os dois tratamentos resultam em igual aumento na concentração plasmática de Hcy, piora na função cardíaca e aumento no EO cardíaco. Além disso, foram encontradas fortes correlações entre as variáveis que sugerem piora da função cardíaca e desbalanço redox. O segundo protocolo demonstrou redução da VFC, com aumento do componente de baixa frequência (BF), associado ao SNS, e redução da modulação do sistema nervoso parasimpático ou de alta freqüência (AF), em valores normalizados. Quanto à VPAS foi demonstrado um aumento somente no componente de AF em ambos os tratamentos. Comparados ao grupo controle, a sensibilidade barorreflexa estava reduzida nos dois tratamentos (MET e HcyT), provavelmente devido ao aumento da modulação simpática vascular. Foi observado também um aumento da atividade das enzimas superóxido dismutase (SOD) e catalase (CAT) nos eritrócitos e redução na concentração das carbonilas. Esses resultados sugerem alteração no controle autonômico em favor da modulação simpática cardíaca e vascular, com piora na sensibilidade barorreflexa após o tratamento com HcyT. Além disso, estão associadas a uma maior mobilização das defesas enzimáticas resultando em redução do dano oxidativo. O segundo experimento consistiu do estabelecimento da Hhe após tratamento com HcyT, seguido por adição de vitamina B6 a água de beber como proposta terapêutica. Neste experimento avaliamos a concentração de Hcy e cisteína, parâmetros morfofuncionais cardíacos, atividade das enzimas antioxidantes sistêmicas, a concentração cardíaca de peróxido de hidrogênio (H2O2), imunoconteúdo da glutationa S-transferase (GST) e do fator de transcrição nuclear (Nrf2). O tratamento com vitamina B6 demonstrou redução na Hcy plasmática. Por outro lado, o tratamento com HcyT e vitamina B6 provocou aumento significativo da espessura da parede posterior cardíaca e da massa do ventrículo, todos corrigidos pelo peso corporal. Esses resultados sugerem uma hipertrofia ventricular compensatória. Além disso, o mesmo tratamento melhorou a função global miocárdica e a fração de ejeção. A atividade da SOD e CAT nos eritrócitos estava diminuída após o tratamento com vitamina B6, o que pode ocorrer devido às propriedades antioxidantes conhecidas da vitamina. Tanto a GST, quanto o Nrf2 apresentam aumento após o tratamento com HcyT, o que pode ser uma resposta adaptativa ao aumento de cisteína. O mesmo aumento foi observado no H2O2 após o tratamento com HcyT, sugerindo sinalização para o aumento do EO. A vitamina B6 possui propriedades que lhe conferem ação antioxidante, o que pode estar auxiliando no seu papel protetor no miocárdio e na condição de Hhe. Com esse trabalho, sugere-se que a Hhe seja vista de uma forma mais ampla que o simples aumento da Hcy no plasma, pois o seu metabolismo no organismo pode ter efeitos tóxicos, com repercussão na função cardíaca e modulação do SNS associados ao EO. Além disso, a vitamina B6 pode ser avaliada com proposta terapêutica isolada, pois atua reduzindo a concentração de Hcy e beneficiando o equilíbrio redox.

Based on the relevance of cardiovascular diseases to public health worldwide, we seek to understand its association to the homocysteine (Hcy) metabolism, the oxidative stress (OS) and the possible influence of the sympathetic nervous system (SNS) modulation. In addition, we tested the effect of vitamin B6 on cardiac function and OS. For this purpose two experiments were conducted: in the first experiment we tested two different hiperhomocysteinemia experimental models: methionine and homocysteine thiolactone, this experiment was divided into two protocols. At the first protocol to evaluate morpho-functional cardiac and associations to redox balance in the heart. Already at the other protocol was studied heart rate variability (HRV) and blood pressure (VPAS), and their associations with OS. The first experiment showed the effect of methionine (MET) and homocysteine thiolactone (HcyT) treatment on cardiac function and their associations with the OS. We found that both treatments result in equal increases in plasma Hcy, poor cardiac function and increase in cardiac OE. Furthermore, we found strong correlation between the variables that suggest worsening of cardiac function and increase in the OE. The toxicity of the thiolactone metabolite is known mainly in the nervous system, and the proposed mechanism for their deleterious effects on cardiac function is probably associated with a higher OE. The second protocol showed that HRV was reduced probably due to the increase in lowfrequency (LF), associated with the SNS, and a reduction in parasympathetic nervous system modulation or high-frequency (HF), in normalized values. The systolic blood pressure variability was demonstrated due to an increase in the HF component. Compared to the control group, baroreflex sensitivity was reduced in both treatments (MET and HcyT), probably due to the increase in sympathetic modulation. We also observed an increase in superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) activity in erythrocytes, and also a reduced carbonyl concentration. These results suggest changes in cardiovascular autonomic control in favor to sympathetic modulation, with worsening in baroreflex sensitivity after HcyT treatment. They are also associated with greater enzymatic defenses mobilization resulting in reduced oxidative damage. The second experiment aim was study the effects of B6 treatment after Hhe, and we evaluated the Hcy and cysteine plasma concentration, the morphofunctional cardiac transcription factor of the antioxidant enzymes (Nrf2), glutathione S-transferase (GST), the hydrogen peroxide (H2O2) cardiac concentration and the enzymatic antioxidant activity. Vitamin B6 treatment reduced plasma homocysteine concentration. Furthermore, vitamin B6 and HcyT treatment caused a significant increase in posterior wall thickness and cardiac ventricular mass, all adjusted to body weight. These results suggest a compensatory ventricular hypertrophy. Moreover, the same treatment improved global myocardial function and ejection fraction. Both, Nrf2 and GST, have increased after HcyT treatment, which may be an adaptive response to increased cysteine. The same increase was observed in H2O2 after HcyT treatment, suggesting an increase in the OE. These results are confirmed by the increased SOD and CAT activity in erythrocytes. Vitamin B6 has antioxidant properties which may be aiding in its protective role in the myocardium and provided Hhe. Our results suggest that Hhe is seen in a broader than the simple increase of plasma Hcy, because their metabolism in the body can have toxic effects, with impact on cardiac function and SNS modulation associated with OE. In addition, vitamin B6 could be evaluated with therapeutic purposes by reducing the Hcy concentration and benefiting the redox balance.