Papel da Pak1 na função do nó sinoatrial

Abstract

Resumo: A disfunção do nó sino atrial (NSA) aumenta o risco para a fibrilação atrial (FA) e ambas as condições são frequentemente encontradas em conjunto. A proteína quinase ativada por p21 (Pak1) é uma proteína quinase considerada cardioprotetora. Nos átrios, foi demonstrado que sua perda leva ao aumento da propensão para a FA, enquanto sua estimulação protege contra FA. O mecanismo responsável pelo aumento da FA após redução da atividade da Pak1 se deve ao aumento da produção de espécies reativas de oxigênio (EROS). O aumento de EROS, por sua vez, pode alterar a função do NSA. Entretanto, o papel da produção de EROS dependente de Pak1, no NSA, ainda não foi determinado. Assim, o presente estudo testa a hipótese de que a Pak1 mantém a função do NSA por meio da expressão de canais de cátion ativados por hiperpolarização e nucleotídeo cíclico (HCN). A frequência cardíaca (FC) intrínseca, como medida da função do NSA, foi medida em camundongos Wild Type (WT) e deficientes para Pak1 (Pak1-/-), tanto in vivo (ECG) quando em corações isolados na configuração Langendorff. Após bloqueio autonômico e em corações isolados, camundongos Pak1-/- apresentaram menor FC. Os componentes da automaticidade do NSA, relógio de cálcio, componente este que traduz liberações espontâneas de cálcio do retículo sarcoplasmático em despolarizações de membrana por meio da ação do trocador sódio cálcio, e relógio de membrana, cujo principal contribuindo para a automaticidade cardíaca se deve a abertura dos canais HCN4 durante a repolarizacão das células do NSA, foram medidos no coração isolado por meio de bloqueadores de ambos os relógios. Enquanto nenhuma diferença foi encontrada no relógio de cálcio, o bloqueio do relógio de membrana, com o bloqueador dos canais HCN (Ivabradina), diminuiu a diferença da FC entre os grupos, indicando diminuição da atividade do relógio de membrana nos corações Pak1-/-. A contribuição dos canais HCN para a atividade marca-passo foi recuperada em camundongos Pak1-/- após tratamento com o bloqueador de histona deacetilase classe II (LMK235), bloqueador de EROS (TEMPOL) e bloqueador da ERK1/2 (SCH772984). Os dados demonstram que a Pak1 regula a função marca-passo do NSA por meio da manutenção da expressão dos canais HCN4. A perda da Pak1 leva ao aumento da produção de EROS com consequente aumento da atividade da ERK1/2 e HDAC4, diminuindo a expressão dos canais HCN4.de Os resultados do presente estudo estabelecem a Pak1 como um alvo terapêutico para DNSA e FA.

Abstract: It is known that sinoatrial node (SAN) dysfunction (SND) increases the risk for atrial fibrillation (AF), and that both, often coexists. P21-activated kinase 1 (Pak1) is a protein kinase considered to me cardioprotective. In atria, the loss of Pak1 increases the propensity to FA, while its stimulation protects the heart against FA. The mechanism for increased propensity to AF in attenuated Pak activity is dependent of increased reactive oxygen species (ROS). In turn, increased ROS can altern SAN function. However, the role of Pak dependent ROS production in SAN function is yet to be determined. So, in the present study is tested the hypothesis that Pak can maintain SAN function by regulation the expression of hyperpolarization activated cyclic nucleotide gated cation channel (HCN). Intrinsic heart rate (HR) as a measure of SAN function was quantified in wild type (WT) and Pak1 deficient (Pak1-/-) mice of both sexes in vivo (ECG) and in isolated Langendorff perfused hearts. After autonomic blockage and in Langendorff hearts, Pak-/- presented lower HR. The components of SAN automaticity, calcium clock, component that translates spontaneous calcium release from the sarcoplasmic reticulum to membrane depolarization through the activity of the sodium calcium exchanger, and membrane clock, which major contributor to automaticity is the opening of HCN4 channels during repolarization, were tested in the isolated hearts by perfusion of calcium and membrane clocks blockers. While no difference was found on the calcium clock, Ivabradine, a blocker of the HCN channels eliminate the difference in HR, indicating a decreased in the membrane clock activity in Pak-/- hearts. The contribution of the HCN to SAN function could be rescued in Pak1-/- mice by class II HDAC inhibition (LMK235), ROS scavenging (TEMPOL) or attenuation of Extracellular Signal Regulated Kinase (ERK) 1/2 activity (SCH772984) treatments. The data demonstrate thar Pak1 regulates the intrinsic sinus node function by maintaining the expression of HCN4 channels. The loss of Pak1 leads to an increase in the production of reactive oxygen species, increasing the activity of ERK1/2 and HDAC4, decreasing the expression of HCN4. The results of the present studies stablish Pak1 as a potential target for SND and AF.