Dexmedetomidine Preconditioning Attenuates Myocardial Ischemia/Reperfusion Injury in Rats by Suppressing Mitophagy Via Activating Α2-Adrenergic Receptor. / O Pré-Condicionamento com Dexmedetomidina Atenua a Lesão de Isquemia/Reperfusão Miocárdica em Ratos, Suprimindo a Mitofagia Via Ativação do Receptor Α2-Adrenérgico.

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.

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.

O Pré-Condicionamento com Dexmedetomidina Atenua a Lesão de Isquemia/Reperfusão Miocárdica em Ratos, Suprimindo a Mitofagia Via Ativação do Receptor Α2-Adrenérgico / Dexmedetomidine Preconditioning Attenuates Myocardial Ischemia/Reperfusion Injury in Rats by Suppressing Mitophagy Via Activating Α2-Adrenergic Receptor

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.

O Pré-Condicionamento com Dexmedetomidina Reduz a Lesão de Isquemia-Reperfusão do Miocárdio em Ratos, Inibindo a Via PERK / Dexmedetomidine Preconditioning Reduces Myocardial Ischemia-Reperfusion Injury in Rats by Inhibiting the PERK Pathway

Resumo Fundamento A cardiopatia isquêmica atraiu muito atenção devido às altas taxas de mortalidade, custos do tratamento e a crescente morbidade na população jovem. Estratégias de reperfusão reduziram a mortalidade. Porém, a reperfusão pode levar à morte do cardiomiócito e subsequente dano irreversível ao miocárdio. No momento, não há um tratamento eficiente e direcionado para a lesão de isquemia-reperfusão (I/R). Objetivos Avaliar se a dexmedetomidina (DEX) tem efeito protetivo na I/R do miocárdio e explorar os possíveis mecanismos por trás dela. Métodos Corações de ratos foram perfundidos com o sistema de perfusão de Langendorff e aleatoriamente distribuídos em cinco grupos: grupo controle, perfundido com solução de Krebs-Henseleit (K-H) por 205 minutos sem isquemia; e quatro grupos de teste que foram submetidos a 40 minutos de isquemia global e 120 minutos de reperfusão. O Grupo DEX, o grupo ioimbina (IO) e o grupo DEX + IO foram perfundidos com DEX (10 nM), IO (1 μM) ou a combinação de DEX e IO antes da reperfusão, respectivamente. A hemodinâmica cardíaca, o tamanho do infarto do miocárdio e a histologia do miocárdio foram avaliados. A expressão da proteína-78 regulada pela glicose (GRP78), a proteína quinase do retículo endoplasmático (PERK), a PERK fosforilada, o fator de iniciação eucariótico 2α (eIF2α), eIF2α fosforilado, o fator de transcrição 4 (TCF-4) e a proteína homóloga à proteína ligadora do acentuador CCAAT (CHOP) foram avaliados. P< 0,05 foi considerado para indicar a diferença estatisticamente significativa. Resultados O pré-condicionamento com DEX melhorou a função cardíaca nos corações com I/R, reduziu o infarto do miocárdio, a apoptose do miocárdio e a expressão de GRP78, p-PERK, eIF2α, p-eIF2α, TCF-4 e CHOP. Conclusões O pré-tratamento com DEX reduziu a lesão de I/R no miocárdio ao suprimir a apoptose, o que foi induzido pela via PERK.

Abstract Background Ischemic heart disease has attracted much attention due to its high mortality rates, treatment costs and the increasing morbidity in the young population. Strategies for reperfusion have reduced mortality. However, reperfusion can lead to cardiomyocyte death and subsequent irreversible myocardial damage. At present, the timely and targeted treatment of ischemia-reperfusion (I/R) injury is often lacking. Objectives To evaluate if dexmedetomidine (DEX) has a protective effect in myocardiual I/R and explore the possible mechanism behind it. Methods Rat hearts were perfused with a Langendorff perfusion system, and randomly assigned to five groups: control group, perfused with Krebs-Henseleit (K-H) solution for 205 minutes without ischemia; and four test groups that underwent 40 minutes of global ischemia and 120 min of reperfusion. The DEX group, the yohimbine (YOH) group and the DEX + YOH group were perfused with DEX (10 nM), YOH (1 μM) or the combination of DEX and YOH prior to reperfusion, respectively. Cardiac hemodynamics, myocardial infarct size, and myocardial histology were evaluated. The expression of glucose-related protein 78 (GRP78), protein kinase R-like ER kinase (PERK), phosphorylated PERK, eukaryotic initiation factor 2α (eIF2α), phosphorylated eIF2α, activating transcription factor 4 (ATF4), and CCAAT/enhancer-binding protein homologous protein (CHOP) were assessed. P<0.05 was considered to indicate a statistically significant difference. Results DEX preconditioning improved the cardiac function of I/R hearts, reduced myocardial infarction, myocardial apoptosis, and the expression of GRP78, p-PERK, eIF2α, p-eIF2α, ATF4 and CHOP. Conclusions DEX pretreatment reduced myocardial I/R injury by suppressing apoptosis, which was induced by the PERK pathway.

Dexmedetomidine Preconditioning Reduces Myocardial Ischemia-Reperfusion Injury in Rats by Inhibiting the PERK Pathway. / O Pré-Condicionamento com Dexmedetomidina Reduz a Lesão de Isquemia-Reperfusão do Miocárdio em Ratos, Inibindo a Via PERK.

BACKGROUND: Ischemic heart disease has attracted much attention due to its high mortality rates, treatment costs and the increasing morbidity in the young population. Strategies for reperfusion have reduced mortality. However, reperfusion can lead to cardiomyocyte death and subsequent irreversible myocardial damage. At present, the timely and targeted treatment of ischemia-reperfusion (I/R) injury is often lacking. OBJECTIVES: To evaluate if dexmedetomidine (DEX) has a protective effect in myocardiual I/R and explore the possible mechanism behind it. METHODS: Rat hearts were perfused with a Langendorff perfusion system, and randomly assigned to five groups: control group, perfused with Krebs-Henseleit (K-H) solution for 205 minutes without ischemia; and four test groups that underwent 40 minutes of global ischemia and 120 min of reperfusion. The DEX group, the yohimbine (YOH) group and the DEX + YOH group were perfused with DEX (10 nM), YOH (1 µM) or the combination of DEX and YOH prior to reperfusion, respectively. Cardiac hemodynamics, myocardial infarct size, and myocardial histology were evaluated. The expression of glucose-related protein 78 (GRP78), protein kinase R-like ER kinase (PERK), phosphorylated PERK, eukaryotic initiation factor 2α (eIF2α), phosphorylated eIF2α, activating transcription factor 4 (ATF4), and CCAAT/enhancer-binding protein homologous protein (CHOP) were assessed. P<0.05 was considered to indicate a statistically significant difference. RESULTS: DEX preconditioning improved the cardiac function of I/R hearts, reduced myocardial infarction, myocardial apoptosis, and the expression of GRP78, p-PERK, eIF2α, p-eIF2α, ATF4 and CHOP. CONCLUSIONS: DEX pretreatment reduced myocardial I/R injury by suppressing apoptosis, which was induced by the PERK pathway.

FUNDAMENTO: A cardiopatia isquêmica atraiu muito atenção devido às altas taxas de mortalidade, custos do tratamento e a crescente morbidade na população jovem. Estratégias de reperfusão reduziram a mortalidade. Porém, a reperfusão pode levar à morte do cardiomiócito e subsequente dano irreversível ao miocárdio. No momento, não há um tratamento eficiente e direcionado para a lesão de isquemia-reperfusão (I/R). OBJETIVOS: Avaliar se a dexmedetomidina (DEX) tem efeito protetivo na I/R do miocárdio e explorar os possíveis mecanismos por trás dela. MÉTODOS: Corações de ratos foram perfundidos com o sistema de perfusão de Langendorff e aleatoriamente distribuídos em cinco grupos: grupo controle, perfundido com solução de Krebs-Henseleit (K-H) por 205 minutos sem isquemia; e quatro grupos de teste que foram submetidos a 40 minutos de isquemia global e 120 minutos de reperfusão. O Grupo DEX, o grupo ioimbina (IO) e o grupo DEX + IO foram perfundidos com DEX (10 nM), IO (1 µM) ou a combinação de DEX e IO antes da reperfusão, respectivamente. A hemodinâmica cardíaca, o tamanho do infarto do miocárdio e a histologia do miocárdio foram avaliados. A expressão da proteína-78 regulada pela glicose (GRP78), a proteína quinase do retículo endoplasmático (PERK), a PERK fosforilada, o fator de iniciação eucariótico 2α (eIF2α), eIF2α fosforilado, o fator de transcrição 4 (TCF-4) e a proteína homóloga à proteína ligadora do acentuador CCAAT (CHOP) foram avaliados. P< 0,05 foi considerado para indicar a diferença estatisticamente significativa. RESULTADOS: O pré-condicionamento com DEX melhorou a função cardíaca nos corações com I/R, reduziu o infarto do miocárdio, a apoptose do miocárdio e a expressão de GRP78, p-PERK, eIF2α, p-eIF2α, TCF-4 e CHOP. CONCLUSÕES: O pré-tratamento com DEX reduziu a lesão de I/R no miocárdio ao suprimir a apoptose, o que foi induzido pela via PERK.