Alterações cardiovasculares induzidas pelo exercício físico voluntário em camundongos Nocaute para beta-arrestina

Abstract

Resumo: A beta-arrestina 2 (BARR2) é uma proteína que apresenta funções regulatórias importantes sobre receptores acoplados à proteína G (GPCR), além de ser capaz de ativar diretamente cascatas de sinalização específicas. Seu papel nos mecanismos de hipertrofia cardíaca vem sendo estudado devido à sua afinidade com um tipo de GPCR específico, o receptor de Angiotensina II tipo 1 (AT1R). Dessa forma, objetivouse neste estudo analisar a função da BARR2 na hipertrofia fisiológica cardíaca e na vasomotilidade periférica em resposta ao exercício físico voluntário. Camundongos da linhagem FVB/N, com nocaute (KO) e sem nocaute (NTG) do gene para a proteína BAAR2 foram divididos em quatro grupos: 1) Controle(NTG) sedentário (n=16); 2) NTG corredor (n=20); 3) Nocaute (BARR2KO) sedentário (n=16) e 4) BARR2KO corredor (n=20). Posteriormente, foi realizada análise de sub-grupo levando em consideração o sexo. Os grupos corredores foram submetidos ao protocolo de exercício voluntário em rodas de corrida em suas gaiolas durante seis semanas. Medidas da função cardíaca foram feitas previamente e após o protocolo de exercício por meio de ecocardiografia. No grupo de corredores, as rodas de corrida voluntária foram equipadas com sistema Wi-Fi para aquisição dos dados a cada 24 horas. Após a intervenção, a vasomotilidade foi avaliada em vasos mesentéricos, a sensibilidade e tensão dos miofilamantos avaliadas em fibras cardíacas desmembranadas e a fosforilação de proteínas miofilamentares envolvidas com o transporte de íons cálcio no cardiomiócitos foi avaliada por western blot. Como resultado, foi observada diminuição na capacidade de exercício físico voluntário em fêmeas KO comparado às fêmeas NTG e consequente redução da hipertrofia fisiológica cardíaca nas fêmeas KO. Esses achados não foram observados em machos. Houve marcante diminuição na capacidade de dilatação fluxo-induzida em vasos periféricos nos animais nocaute em comparação aos animais controle. No entanto, essa redução na dilatação induzida foi revertida nos animais KO corredores após o exercício voluntário por seis semanas. Não foram observadas alterações na sensibilidade ao cálcio ou tensão desenvolvida em miofilamentos, ou nos níveis de fosforilação das proteínas investigadas em nenhum dos grupos. Conclui-se que a ausência da Beta-Arrestina 2 limita a capacidade de exercício físico voluntário em fêmeas nocaute e, consequentemente, reduz o desenvolvimento da hipertrofia fisiológica cardíaca. Adicionalmente, constatou-se a necessidade da BARR2 no mecanismo de dilatação induzida por fluxo em vasos periféricos e o importante papel que o exercício físico voluntário na prevenção ou reversão desse distúrbio vasomotor.

Abstract: Beta-Arrestin 2 (BARR2) is a protein with important regulatory functions on G proteincoupled receptor (GPCR) in addition to being able to activate specific signaling pathways. Its role in the mechanisms of cardiac hypertrophy has been studied due to its affinity with a specific type of GPCR, the type 1 Angiotensin II receptor (AT1R). Thus, the aim of this study was to evaluate the role of BARR2 in physiological cardiac hypertrophy and in peripheral vascular motility in response to voluntary physical exercise. Mice of FVB/N strain, with (KO) and without (NTG) knockout of the gene for the BARR2 protein were divided in four groups: 1) Sedentary control (NTG) (n=16); 2) Runners NTG (n=20); 3) Sedentary knockout (KO) (n=16); 4) Runners KO (n=20). Subsequently, a subgroup analysis was carried out considering sex. The running groups were submitted to the voluntary exercise protocol on racing wheels in their cages for six weeks. Cardiac function measurements were performed before and after the exercise protocol using echocardiography. In the group of runners, the voluntary race wheels were equipped with a Wi-Fi system for data acquisition every 24 hours. After the intervention, vasomotility was assessed in mesenteric vessels, myofilament sensitivity and tension was measured in skinned fibers preparations and, the phosphorylation of sarcomeric proteins and proteins involved with the transport of calcium ions in the cardiomyocytes was assessed by western blot. As a result, we observed a decrease in the capacity for voluntary physical exercise in KO females compared to NTG females and a consequent reduction in physiological cardiac hypertrophy in KO females. These findings were not observed in males. There was a marked decrease in the capacity of flow-induced dilation in peripheral vessels from knockout animals compared to control animals. However, this reduction in flowinduced dilation was reversed in KO runner animals after six weeks of voluntary physical exercise. There were no changes in calcium sensitivity or developed tension in myofilaments nor in phosphorylation levels of the investigated proteins in any group. In conclusion, the absence of beta-arrestin 2 limits the capacity for voluntary physical exercise in knockout females and, consequently, reduces the development of physiological cardiac hypertrophy, additionally, we found evidence that Beta-Arrestin 2 is essential for the induced dilation mechanism and, that physical exercise plays important role in preventing or reversing this vasomotor disorder.