Papel da enzima óxido nítrico sintase induzível no desenvolvimento da hipertrofia e disfunção cardíaca

Abstract

O óxido nítrico (NO) é um composto envolvido em diversas funções fisiológicas como, por exemplo, o vasodilatação e a transmissão nervosa. Nos tecidos biológicos, esta molécula é sintetizada pela família de enzimas óxido nítrico sintase (NOS). A expressão da isoforma induzível desta enzima (iNOS), capaz de produzir alta concentração de NO, tem correlação com a disfunção cardíaca. Neste trabalho, hipotetizou-se que a ablação do gene responsável pela expressão de iNOS preveniria ou atenuaria desenvolvimento da disfunção cardíaca. Para avaliar esta hipótese, foi utilizado o modelo animal de camundongo nocaute para o gene da iNOS (iNOSKO). Estes animais e animais-controle, sem manipulação genética (WT), foram submetidos à cirurgia para a geração de sobrecarga de pressão imposta ao coração (AoB). A função cardíaca foi avaliada após 2,5 e 6,0 meses, através de ecocardiografia e mensurações de volume e pressão cardíaca in situ. Os resultados demonstraram que tanto animais-controle quanto animais iNOSKO, desenvolveram o mesmo grau de hipertrofia cardíaca após AoB, no entanto, animais iNOSKO AoB apresentaram melhores índices de contratilidade cardíaca, comparados a animais WT AoB, representado por maiores valores de pressão desenvolvida pelo VE, dP/dt, e trabalho cardíaco pré-carga. Foi comprovado, através de experimentos de imunofluorescência e immunoblotting, que iNOS é expressa no miocárdio durante o desenvolvimento de hipertrofia e disfunção cardíaca em animais WT AoB. Além disso, os cortes histológicos provenientes de animais WT AoB demonstraram presença de tecido cicatricial no miocárdio. A contratilidade e a sensibilidade ß-adrenérgica do miocárdio foram avaliadas em músculo papilar isolado do ventrículo esquerdo (VE). Nestes experimentos, a ablação de iNOS estava associada com o aumento da resposta ao agonista ß-adrenérgico isoproterenol (ISO), sendo a força máxima desenvolvida (% da força basal) em resposta ao ISO (1uM) de 343,9% ± 45,7 (n=6) no grupo iNOSKO AoB e 216,8% ± 26,5 (n=6) no grupo WT AoB. Músculos que foram pré-incubados com o bloqueador de iNOS, 1400W, apresentaram valores similares de força desenvolvida, reforçando a teoria de que iNOS é responsável pela diminuição na ß- adrenérgica. A ablação de iNOS, também preveniu o aumento na expressão de genes relacionados à insuficiência cardíaca, como o do fator natriurético atrial e o da cadeia pesada da miosina-ß. A expressão protéica da isoforma da NOS endotelial (eNOS) não diferiu entre os grupos. Concluiu-se que a expressão de iNOS ocorreu durante o desenvolvimento de hipertrofia e disfunção e que a ablação do gene determinante de iNOS, embora não alterasse o grau de hipertrofia, retardou a disfunção cardíaca e potencializou a resposta ß-adrenérgica do miocárdio. As evidências sugerem que a prevenção da expressão ou atividade de iNOS poderiam servir como ferramenta terapêutica no tratamento da insuficiência cardíaca.

The nitric oxide (NO) participates in several physiologic reactions as during the vasorelaxation and synaptic transmission. In biologic tissues, NO is produced by the nitric oxide synthase (NOS) family. Expression of the inducible isoform (iNOS) that produces high concentration of NO is correlated with cardiac dysfunction. Here, it is hypothesized that the ablation of iNOS gene could prevent or attenuate the development of cardiac dysfunction. To test this hypothesis, the knockout mice for iNOS were used (iNOSKO). These animals and also control animals, without genetic manipulation (WT), were subjected to aortic banding (AoB) to generate pressure-overload against the heart. The cardiac function was assessed after 2.5 and 6.0 months using echocardiography and in situ measurements of pressure-volume loops. Both iNOSKO and WT groups developed the same level of hypertrophy after AoB, however, iNOSKO animals had better contractility compared to WT AoB, represented by higher left ventricular developed pressure, dP/dt and pre-recruitable stroke work. Using immunoblotting and immunofluorescence techniques, the expression of iNOS was confirmed in the myocardium of WT AoB mice during the development of hypertrophy and cardiac dysfunction. Furthermore, histological sections of WT AoB animals presented scar tissue in the myocardium. The contractility and â-adrenergic sensitivity were assessed in papillary muscle isolated from the left ventricle (LV). In this experiments, the ablation of iNOS was associated with increased â-adrenergic response to isoproterenol (ISO). The maximal response to ISO (1uM) normalized to baseline was 343.9% ± 45.7 (n=6) in iNOSKO AoB compared to 216.8% ± 26.5 (n=6) in WT AoB. Muscles pre-incubated with the iNOS blocker 1400W showed the same response to ISO, supporting the idea that iNOS is responsible for the decreased response to ISO in WT AoB. The iNOS ablation also prevented the expression of genes related to heart failure as the atrial natriuretic factor and â-myosin heavy chain. The eNOS protein expression was unaltered among groups. It is possible to conclude that the expression of iNOS occurs during the cardiac hypertrophy due to AoB and the ablation of iNOS delayed the cardiac dysfunction and improved the myocardium â- adrenergic response, even though it did not change the degree of hypertrophy. The data suggests that the prevention of iNOS expression or activity may be a valuable tool to treat the heart failure.