RESUMEN
Resumo Fundamento A dexmedetomidina (DEX), um agonista específico do receptor α2-adrenérgico, é protetora contra lesão de isquemia/reperfusão miocárdica (I/R). No entanto, a associação entre a cardioproteção induzida pelo pré-condicionamento DEX e a supressão da mitofagia permanece pouco clara. Objetivo Portanto, nosso objetivo foi investigar se o pré-condicionamento com DEX alivia a I/R, suprimindo a mitofagia via ativação do receptor α2-adrenérgico. Método Sessenta corações de ratos isolados foram tratados com ou sem DEX antes de induzir isquemia e reperfusão; um antagonista do receptor α2-adrenérgico, a ioimbina (YOH), também foi administrado antes da isquemia, isoladamente ou com DEX. A frequência cardíaca (FC), pressão diastólica do ventrículo esquerdo (PDVE), pressão diastólica final do ventrículo esquerdo (PDFVE), taxa máxima e mínima de desenvolvimento da pressão ventricular esquerda (±dp/dtmax) e tamanho do infarto do miocárdio foram medidos. A ultraestrutura mitocondrial e as autofagossomas foram avaliadas por microscopia eletrônica de transmissão. O potencial de membrana mitocondrial e os níveis de espécies reativas de oxigênio (ROS) foram medidos usando os ensaios JC-1 e diacetato de diclorodi hidrofluoresceína, respectivamente. Os níveis de expressão das proteínas associadas à mitofagia Beclin1, relação LC3II/I, p62, PINK1 e Parkin foram detectados por western blotting. Resultados Em comparação com o grupo controle, no grupo isquemia/reperfusão, a FC, PDVE e ±dp/dtmax foram notavelmente diminuídas (p<0,05), enquanto os tamanhos da PDFVE e do infarto aumentaram significativamente (p<0,05). O pré-condicionamento com DEX melhorou significativamente a disfunção cardíaca, reduziu o tamanho do infarto do miocárdio, manteve a integridade estrutural mitocondrial, aumentou o potencial de membrana mitocondrial, inibiu a formação de autofagossomas e diminuiu a produção de ROS e a relação Beclin1, relação LC3II/I, expressão PINK1, Parkin e p62(p<0,05). Quando DEX e YOH foram combinados, o YOH cancelou o efeito da DEX, enquanto o uso de YOH sozinha não teve efeito. Conclusão Portanto, o pré-condicionamento DEX foi cardioprotetor contra I/R em ratos, suprimindo a mitofagia por meio da ativação do receptor α2-adrenérgico.
Abstract Background Dexmedetomidine (DEX), a specific α2-adrenergic receptor agonist, is protective against myocardial ischemia/reperfusion injury (MIRI). However, the association between DEX preconditioning-induced cardioprotection and mitophagy suppression remains unclear. Objective Hence, we aimed to investigate whether DEX preconditioning alleviates MIRI by suppressing mitophagy via α2-adrenergic receptor activation. Method Sixty isolated rat hearts were treated with or without DEX before inducing ischemia and reperfusion; an α2-adrenergic receptor antagonist, yohimbine (YOH), was also administered before ischemia, alone or with DEX. The heart rate (HR), left ventricular diastolic pressure (LVDP), left ventricular end-diastolic pressure (LVEDP), maximal and minimal rate of left ventricular pressure development (±dp/dtmax), and myocardial infarction size were measured. The mitochondrial ultrastructure and autophagosomes were assessed using transmission electron microscopy. Mitochondrial membrane potential and reactive oxygen species (ROS) levels were measured using JC-1 and dichloride hydrofluorescein diacetate assays, respectively. The expression levels of the mitophagy-associated proteins Beclin1, LC3II/I ratio, p62, PINK1, and Parkin were detected by western blotting. Results Compared with the control group, in the ischemia/reperfusion group, the HR, LVDP, and ±dp/dtmax were remarkably decreased (p< 0.05), whereas LVEDP and infarct sizes were significantly increased (p< 0.05). DEX preconditioning significantly improved cardiac dysfunction reduced myocardial infarction size, maintained mitochondrial structural integrity, increased mitochondrial membrane potential, inhibited autophagosomes formation, and decreased ROS production and Beclin1, LC3II/I ratio, PINK1, Parkin, and p62 expression(p< 0.05). When DEX and YOH were combined, YOH canceled the effect of DEX, whereas the use of YOH alone had no effect. Conclusion Therefore, DEX preconditioning was cardioprotective against MIRI in rats by suppressing mitophagy via α2-adrenergic receptor activation.
RESUMEN
Bicarbonato é uma importante espécie química para os seres vivos, sendo o principal tampão celular, alem de apresentar uma negligenciada atividade redox. Isquemia é um evento no qual existe inibição do aporte de nutrientes e oxigênio, sendo a reperfusão o retorno do fluxo de nutrientes e oxigênio, que é acompanhada por alta produção de radicais livres e morte celular. Nessa tese estudamos o efeito da presença de bicarbonato durante a isquemia-reperfusão. Em nosso modelo nós mantivemos o pH constante e modulamos a quantidade de bicarbonato enquanto células, órgãos e animais foram submetidos a isquemia-reperfusão. Utilizamos condições sem a presença de bicarbonato, a concentração basal sanguínea e uma concentração mais alta simulando o acúmulo de bicarbonato em condições isquêmicas. Nesses diversos modelos mostramos que a presença de bicarbonato aumenta o dano provocado por isquemia-reperfusão e provoca um aumento do acúmulo de proteínas oxidadas. A presença do bicarbonato não modifica a respiração, produção de espécies reativas de oxigênio, ou a morfologia mitocondrial, também não detectamos mudança na atividade do proteassoma e nos indicadores de autofagia geral. Entretanto detectamos um acúmulo de marcadores autofágicos na fração mitocondrial indicando inibição da mitofagia. Essa inibição foi confirmada ao detectarmos o acúmulo de uma proteína degradada especificamente por mitofagia enquanto não houve mudança em outra degradada pelo proteassoma. Além disso, ao inibirmos farmacologicamente a autofagia, reproduzimos o fenótipo causado pelo bicarbonato mesmo na sua ausência. Em conclusão, a presença de bicarbonato é deletéria em condições de isquemia/reperfusão devido a inibição da mitofagia
Bicarbonate is an important molecule in all living being, acting as the main cellular buffer. However, its biological and redox activity has been mostly neglected to date. Ischemia is an event in which an inhibition of nutrient availablity and oxygen flow occurs, while reperfusion is the return of nutrients and oxygen, accompanied of a burst of reactive oxygen species production and cell death. Here, we studied the effects of bicarbonate during cardiac ischemia-reperfusion. In our model, we kept the pH stable and changed the concentration of the bicarbonate. We then subjected cells, organs and animals to ischemia-reperfusion under conditions where there was no presence, basal blood concentration or a higher concentration of bicarbonate. In these diverse models, we found that the presence of bicarbonate increased damage after a ischemia-reperfusion, and promoted the accumulation of oxidized proteins. Bicarbonate did not change respiration, production of reactive oxygen species or the morphology of the mitochondria. There were also no changes in proteasome activity and in global autophagy markers, although there was an accumulation of mitophagy markers. We also found that mitophagy was responsible for the increased damage observed, since pharmacological inhibiting of autophagy abolished the increased damage caused by the presence of bicarbonate. In conclusion the presence of bicarbonate is deleterious in ischemia-reperfusion due mitophagy inhibition