Suplementação de Vitamina D Induz Remodelação Cardíaca em Ratos: Associação com a Proteína de Interação com a Tiorredoxina e a Tiorredoxina / Vitamin D Supplementation Induces Cardiac Remodeling in Rats: Association with Thioredoxin-Interacting Protein and Thioredoxin

Resumo Fundamento: A vitamina D (VD) tem um importante papel na função cardíaca. No entanto, a vitamina exerce uma curva "dose-resposta" bifásica na fisiopatologia cardiovascular e pode causar efeitos deletérios, mesmo em doses não tóxicas. A VD exerce suas funções celulares ligando-se ao seu receptor. Ainda, a expressão da proteína de interação com a tiorredoxina (TXNIP) é positivamente regulada pela VD. A TXNIP modula diferentes visa de sinalização celular que podem ser importantes para a remodelação cardíaca. Objetivos: Avaliar se a suplementação com VD leva à remodelação cardíaca, e se a TXNIP e a tiorredoxina (Trx) estão associadas com esse processo. Métodos: Duzentos e cinquenta ratos Wistar machos foram alocados em três grupos: controle (C, n=21), sem suplementação com VD; VD3 (n = 22) e VD10 (n=21), suplementados com 3,000 e 10,000 UI de VD/ kg de ração, respectivamente, por dois meses. Os grupos foram comparados por análise de variância (ANOVA) com um fator e teste post hoc de Holm-Sidak (variáveis com distribuição normal), ou pelo teste de Kruskal-Wallis e análise post-hoc de Dunn. O nível de significância para todos os testes foi de 5%. Resultados: A expressão de TXNIP foi mais alta e a atividade do Trx foi mais baixa no grupo VD10. Os animais que receberam suplementação com VD apresentaram aumento de hidroperóxido lipídico e diminuição de superóxido dismutase e glutationa peroxidase. A proteína Bcl-2 foi mais baixa no grupo VD10. Observou-se uma diminuição na β-oxidação de ácidos graxos, no ciclo do ácido tricarboxílico, na cadeia transportadora de elétrons, e um aumento na via glicolítica. Conclusão: A suplementação com VD levou à remodelação cardíaca e esse processo pode ser modulado por TXNIP e Trx, e consequentemente por estresse oxidativo.

Abstract Background: Vitamin D (VD) has been shown to play an important role in cardiac function. However, this vitamin exerts a biphasic "dose response" curve in cardiovascular pathophysiology and may cause deleterious effects, even in non-toxic doses. VD exerts its cellular functions by binding to VD receptor. Additionally, it was identified that the thioredoxin-interacting protein (TXNIP) expression is positively regulated by VD. TXNIP modulate different cell signaling pathways that may be important for cardiac remodeling. Objective: To evaluate whether VD supplementation lead to cardiac remodeling and if TXNIP and thioredoxin (Trx) proteins are associated with the process. Methods: A total of 250 Male Wistar rats were allocated into three groups: control (C, n=21), with no VD supplementation; VD3 (n = 22) and VD10 (n=21), supplemented with 3,000 and 10,000 IU of VD/ kg of chow respectively, for two months. The groups were compared by one-way analysis of variance (ANOVA) and Holm-Sidak post hoc analysis, (variables with normal distribution), or by Kruskal-Wallis test and Dunn's test post hoc analysis. The significance level for all tests was 5%. Results: TXNIP protein expression was higher and Trx activity was lower in VD10. The animals supplemented with VD showed increased lipid hydroperoxide and decreased superoxide dismutase and glutathione peroxidase. The protein Bcl-2 was lower in VD10. There was a decrease in fatty acid β-oxidation, tricarboxylic acid cycle and electron transport chain with shift to increase in glycolytic pathway. Conclusion: VD supplementation led to cardiac remodeling and this process may be modulated by TXNIP and Trx proteins and consequently oxidative stress.

Papel de la tiorredoxina-1 en el atontamiento cardíaco en ratones transgénicos / Role of Thioredoxin-1 on Myocardial Stunning in Transgenic Mice

Introducción: La disfunción ventricular posisquémica (miocardio atontado) involucra un aumento del estrés oxidativo. En este sentido, la célula cuenta con mecanismos de defensa, como la tiorredoxina-1, un antioxidante que protege al miocardio de la lesión por isquemia/reperfusión, reduciendo el tamaño del infarto. Objetivo: Evaluar el comportamiento de la función ventricular sistólica y diastólica, particularmente estudiando la rigidez miocárdica y la relajación isovolúmica en el miocardio atontado en diferentes ratones transgénicos. Material y métodos: Se utilizaron corazones de ratones que sobreexpresan tiorredoxina-1 y de ratones transgénicos que sobreexpresan tiorredoxina-1 mutada en su sitio activo (dominante negativo), comparados con los de ratones no transgénicos, los cuales fueron sometidos a 15 minutos de isquemia global y 30 minutos de reperfusión utilizando la técnica de Langendorff. Se evaluó la función ventricular sistólica y diastólica y se calculó el t63 y el t93 como índice de relajación isovolúmica. Resultados: Las mediciones a los 30 minutos de reperfusión mostraron una mejoría significativa del estado contráctil en los ratones tiorredoxina-1 (57,4 ± 4,9 mm Hg; p ≤ 0,05 vs. no transgénicos) y también en la rigidez (11,8 ± 2,9 mm Hg; p ≤ 0,05 vs. no transgénicos). Por otra parte, en los ratones dominantes negativos se observó un aumento de la rigidez (37,7 ± 5,5 mm Hg; p ≤ 0,05 vs. no transgénicos) y un enlentecimiento de la relajación a los 30 minutos de la reperfusión (78,2 ± 9,8 mseg; p ≤ 0,05 vs. no transgénicos). Conclusión: Este trabajo evidencia el rol protector de la tiorredoxina-1 en el miocardio atontado y su importancia fisiopatológica en ratones que sobreexpresan este antioxidante.

Background: Postischemic ventricular dysfunction (myocardial stunning) involves increased oxidative stress. In this sense, the cell has defense mechanisms, as thioredoxin-1, an antioxidant that protects the myocardium from ischemia/reperfusion injury, reducing infarct size. Objective: The aim of this study was to evaluate systolic and diastolic ventricular function, specifically analyzing myocardial stiffness and isovolumic relaxation, during myocardial stunning in different transgenic mice. Methods: Hearts from mice overexpressing thioredoxin-1 and transgenic mice overexpressing thioredoxin-1 with gene mutation in its active site (dominant negative) were compared with hearts from non-transgenic mice after 15-minute global ischemia and 30-minute reperfusion using the Langendorff technique. Systolic and diastolic ventricular function was evaluated and t63 and t93 were calculated as ventricular relaxation index. Results: At 30-minute reperfusion, thioredoxin-1 mice showed a significantly improved contractile state (57.4±4.9 mmHg; p≤0.05 vs. non-transgenic mice) and stiffness (11.8±2.9 mmHg; p≤0.05 vs. non-transgenic mice). Conversely, at the same reperfusion time, dominant negative mice exhibited increased stiffness (37.7±5.5 mmHg; p≤0.05 vs. non-transgenic mice) and slower relaxation (78.2±9.8 ms; p≤0.05 vs. non-transgenic mice). Conclusion: This study reveals the protective role of thioredoxin-1 on myocardial stunning and its pathophysiological importance in mice overexpressing this antioxidant.