Arq Bras CardiolabcArquivos Brasileiros de CardiologiaArq. Bras. Cardiol.0066-782X1678-4170Sociedade Brasileira de Cardiologia - SBCTXMWT6MBXhLzgkSfnC3RQ6qS0066-782X201600050039610.5935/abc.20160057S0066-782X2016005011101Original ArticlesPentoxifylline Attenuates Cardiac Remodeling Induced by Tobacco Smoke ExposureMinicucciMarcosOliveiraFernandoSantosPriscilaPolegatoBerthaRoscaniMelizaFernandesAna AngelicaLustosaBeatrizPaivaSergioZornoffLeonardoAzevedoPaulaUniversidade Estadual PaulistaFaculdade de Medicina de BotucatuSão PauloSPBrazilFaculdade de Medicina de Botucatu, Universidade Estadual Paulista, São Paulo, SP - BrazilUniversidade Estadual PaulistaMailing Address: Paula Schmidt Azevedo Gaiolla, Faculdade de Medicina de Botucatu - Unesp - Distrito de Rubião Jr s/n. Postal Code 18618-000, Botucatu, SP - Brazil. E-mail: paulasa@fmb.unesp.br
Author contributions
Conception and design of the research: Minicucci M, Paiva S, Zornoff L, Azevedo P; Acquisition of data: Minicucci M, Oliveira F, Santos P, Polegato B, Roscani M, Fernandes AA, Lustosa B; Analysis and interpretation of the data: Minicucci M, Oliveira F, Santos P, Polegato B, Paiva S, Zornoff L, Azevedo P; Statistical analysis: Minicucci M, Oliveira F, Santos P, Paiva S, Zornoff L, Azevedo P; Obtaining financing: Azevedo P; Writing of the manuscript: Minicucci M, Azevedo P; Critical revision of the manuscript for intellectual content: Fernandes AA, Paiva S, Zornoff L, Azevedo P.
Potential Conflict of Interest
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
194201605201610605396403051120150112201519022016This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.AbstractBackground:
Tobacco smoke exposure is an important risk factor for cardiac remodeling. Under this condition, inflammation, oxidative stress, energy metabolism abnormalities, apoptosis, and hypertrophy are present. Pentoxifylline has anti‑inflammatory, anti-apoptotic, anti-thrombotic and anti-proliferative properties.
Objective:
The present study tested the hypothesis that pentoxifylline would attenuate cardiac remodeling induced by smoking.
Methods:
Wistar rats were distributed in four groups: Control (C), Pentoxifylline (PX), Tobacco Smoke (TS), and PX-TS. After two months, echocardiography, invasive blood pressure measurement, biochemical, and histological studies were performed. The groups were compared by two-way ANOVA with a significance level of 5%.
Results:
TS increased left atrium diameter and area, which was attenuated by PX. In the isolated heart study, TS lowered the positive derivate (+dp/dt), and this was attenuated by PX. The antioxidants enzyme superoxide dismutase and glutathione peroxidase were decreased in the TS group; PX recovered these activities. TS increased lactate dehydrogenase (LDH) and decreased 3-hydroxyacyl Coenzyme A dehydrogenases (OH-DHA) and citrate synthase (CS). PX attenuated LDH, 3-OH-DHA and CS alterations in TS-PX group. TS increased IL-10, ICAM-1, and caspase-3. PX did not influence these variables.
Conclusion:
TS induced cardiac remodeling, associated with increased inflammation, oxidative stress, apoptosis, and changed energy metabolism. PX attenuated cardiac remodeling by reducing oxidative stress and improving cardiac bioenergetics, but did not act upon cardiac cytokines and apoptosis.
Tobacco smoke (TS) is one of the most important risk factors for cardiovascular disease and directly damages the myocardial tissue.1 The toxic effects of TS on the heart have been referred as smoke cardiomyopathy.2
The potential mechanisms involved in smoke cardiomyopathy and other TS-induced damages include inflammation, oxidative stress, energy metabolism abnormalities, apoptosis, gap junctions remodeling, hypertrophy and angiogenesis.3-7 Inflammation exerts a key role in this process.8,9 One possibility is that inflammation activates enzymes, such as NADPH oxidases, that generate reactive oxygen species (ROS).10,11 Inflammation contributes to abnormalities in energy metabolism, which further leads to ROS generation and low levels of adenosine triphosphate (ATP).2 During the remodeling process, inflammation, oxidative stress and energy metabolism have been recognized as biochemical abnormalities that induce cellular changes, such as apoptosis.12,13 The consequences of the remodeling process are changes in heart size, mass and geometry, which lead to cardiac dysfunction.14
In general, smokers have elevated levels of inflammatory cytokines.8,11 TNF-α, IFN-γ and ICAM-1 have been considered key cytokines involved in cardiac remodeling, leading to endothelial dysfunction, the intracellular death cascade and ROS production.9,15,16
Inflammation constitutes a common feature in the pathogenesis of cardiac remodeling, but anti-inflammatory therapies for heart failure have shown controversial data.9
The RENEWAL and ATTACH trials analyzed the effect of the anti-TNF-α drugs, etanercept and infliximab, on heart failure. Neither drug exerted positive effects. In small trials, pentoxifylline (PX), another anti-TNF-α agent, provided beneficial effects.15,17
PX is a phosphodiesterase inhibitor with immunomodulatory properties, including the down-regulation of TNF-α synthesis and the inhibition of apoptosis, cell proliferation and thrombosis.16,17 PX seems to delay cardiac deterioration by unclear mechanisms, but a combination of immunomodulatory and vasodilatory effects is possible.17
Smoking prevention and cessation is the most important strategy for reducing TS induced damage, but given the high number of smokers and the high risk of cardiovascular death in this population, the study of potentially beneficial drugs for minimizing heart damage is truly relevant. PX has been considered a valuable drug, especially under conditions in which inflammation, oxidative stress, apoptosis are involved18,19
Therefore, the aim of this study was to investigate the role of PX on the cardiac remodeling induced by TS exposure.
Methods
The experimental protocol was approved by the Ethics Commission on Animal Experimentation (CEEA) of our Institution. The study complies with the Ethic Principles on Animal Experimentation adopted by the Brazilian Board of Animal Experimentation.
Male Wistar rats weighing 200 g to 230 g were divided in four experimental groups: control group (C), composed of animals not exposed to tobacco smoke; tobacco smoke group (TS), composed of animals exposed to tobacco smoke; pentoxifylline group (PX), composed of animals not exposed to tobacco smoke and fed with 100 mg/kg of pentoxifylline added to chow;20 TS-PX group composed of animals exposed to tobacco smoke and fed with chow with the addition of 100 mg/kg of pentoxifylline. All of the animals were observed for two months.
During the first week, the smoke was released at a rate of 10 cigarettes, twice a day in the afternoon, with resting intervals of 10 min. The number of cigarettes was increased to a rate of 40 cigarettes/day (20 cigarettes/30 min in the morning and in the afternoon) until the completion of the study.21,22
After this period, morphological and functional analyses were performed, and biological samples were collected for biochemical analyses.
Invasive systolic blood pressure
The invasive blood pressure measurements were taken by cannulating the femoral artery. The rats were anesthetized with ketamine (50 mg/kg) and xylazine (1 mg/kg) intraperitoneally. Musculature from the inguinal region was dissected to allow for visualization of the left femoral artery.
The femoral artery was dissected and isolated, and the distal portion was tied. An indwelling with polyvinyl chloride catheter (diameter 0.5 mm) filled with heparin solution (500 IU/mL) was placed in the femoral artery, and the catheter was connected to a polygraph (Windograf, GOULD, Ohio, USA). The average of 10 consecutive measurements of diastolic (DBP) and systolic blood pressures (SBP), obtained through graphic records of the polygraph, was recorded. The mean blood pressure was calculated using the formula (SBP+2xDBP)/3. After the pressure measurement, the catheter was removed, and the proximal portion of the femoral artery was occluded.23
Echocardiographic study
Prior to euthanasia, all of the animals were weighed and evaluated with a transthoracic echocardiograph exam, as previously described.2 The exams were performed using an echocardiograph (SONO CT HDI-5000, Philips Healthcare, Netherlands, Europe), equipped with a 7.5 MHz phased array transducer. All of the measurements were obtained by the same observer, according to the method recommended by the European Association of Echocardiography.25
In vitro left ventricular function
The isovolumetric isolated heart study was performed as previously described.24 Briefly, the entire heart was quickly removed from the chest and transferred to the perfusion apparatus (model 830 Hugo Sachs Eletronick - Grunstasse, Germany). The Krebs-Henseleit solution had the following composition (mmol/L): 115 NaCl, 5.4 KCl, 1.25 CaCl, 1.2 MgSO4, 1.15 NaH2SO4, 1.2 Na2SO4, 25 NaHCO3 and 11 glucose. In the isovolumetrically beating ventricle (200 beats/min), a balloon was inserted inside the left ventricle. The balloon volume was increased in 0.02 mL increments over the end-diastolic pressure range 0-30 mm Hg. The pressure and volume within the balloon were recorded following each increment, and the pressures corresponded to the left ventricular end-diastolic pressure and volume.24
Samples
The animals were euthanized with a large dose of pentobarbital, and their hearts and blood were dissected. A portion of the heart was stored at -80oC. Transverse sections of the left ventricle were fixed in 4% buffered formalin and embedded in paraffin. The rest of the heart was frozen in liquid nitrogen and storage at -80º C freezer.
Energy metabolism and oxidative stress
Left ventricle samples (200 mg) were used to measure the total protein lipid hydroperoxide (LH) and enzymes from oxidative stress: glutathione peroxidase (GSHPx, E.C.1.11.1.9), superoxide dismutase (SOD, E.C.1.15.1.1), catalase (CAT, E.C.1.11.1.6) and the enzymes from energy metabolism: 3-hydroxyacyl coenzyme-A dehydrogenase (OHADH, E.C.1.1.1.35.), lactate dehydrogenase (LDH, E.C.1.1.1.27) and citrate synthase (CS; E.C.4.1.3.7.), as previously described.24
Western blot for the evaluation of Caspase 3 and BCL-2 expression
The protein extraction was performed with RIPA buffer, diluted in Laemmle buffer, separated by electrophoresis using Mini Protean system 3 Electrophoresis Cell (Bio-Rad, Hercules, CA, USA). The proteins were transferred to a nitrocellulose membrane system in the Mini Trans-Blot (Bio-Rad, Hercules, CA, USA). The membrane was incubated with the primary antibody, which was a caspase-3 antibody (Cell SignalingTechnology®) and BCL-2 (B cell lymphoma -2) overnight. The membrane was washed and incubated with the secondary antibody anti-IgG HRP (Cell SignalingTechnology®), for 2 h under stirring. Immunodetection was performed using the chemiluminescence according to the manufacturer's instructions (SuperSignal West Pico Chemiluminescent Substrate, Thermo Scientific, USA). The nitrocellulose membranes were exposed to X-ray films (X-Omat AR film) (Eastman Kodak Co., USA) in predetermined time periods for each protein studied. The antibody used for normalization was GAPDH (6C5) rabbit IgG (Santa Cruz Biotechnology, Inc., Europe) at a 1:5000 dilution. Quantitative analyses of the blots were performed by Scion Image software (Scion Corporation, Frederick, Maryland, USA), which is free software available at http://www.scioncorp.com/.
Statistics
The data are represented as the means and the standard deviation. Variables with non-normal distributions were normalized before comparisons. A two-way ANOVA test complemented by the Holm-Sidak test was used to compare the groups. The two factors considered were TS exposure and PX. If an interaction between the factors was present (p < 0.05), the groups were analyzed independently (C X TS; C X PX; TS X TS-PX and PX X TS-PX). If there was no interaction, marginal comparisons were performed inside the factors TS (with or without TS exposure) or PX (with or without PX). The statistical test shows 3 "P" values: one P value for the interaction between TS and PX [ P (TS x PX)]; another P value for the influence of TS [P (TS)]; and the third one for the influence of PX[P (PX]. The data analyses were performed with SigmaStat for Windows v2.03 (SPSS Inc, Chicago, IL). The significance level was considered to be 5%.
Results
The mean blood pressure (C = 84 ± 3; PX = 86 ± 4; TS = 93 ± 3; TS-PX = 90 ± 3 mmHg) (p = 0.5), heart frequency and body weight were similar among the groups.
In relation to the effects of smoking, the exposure to TS increased left atrium diameter and area and impaired systolic function, by lowering the positive derivate (+dp/dt) (Table 1).
Echocardiographic and isolated heart study data
C (8)
PX (11)
TS (10)
TS-PX (11)
p (TS x PX)
P (TS)
p (PX)
LVDD/BW (mm/kg)
19.0 ± 1.68
19.4 ± 1.13
19.96 ± 1.86
19.98 ± 1.57
0.18
0.70
0.67
LVSV/BW (mm/kg)
7.84 ± 0.77
8.60 ± 1.09
9.03 ± 1.59
8.89 ± 1.28
0.07
0.27
0.43
LVRWT
0.34 ± 0.05
0.37 ± 0.06
0.34 ± 0.05
0.35 ± 0.04
0.46
0.38
0.16
LAD/BW (mm/kg)
10.0 ± 0.48
11.3 ± 1.12
11.7 ± 1.27*
11.6 ± 0.96*
0.14
0.02
0.18
LAA/BW (cm2/ kg)
0.53 ± 0.79
0.56 ± 0.13
0.69 ± 0.06†
0.58 ± 0.08
0.03
0.00
0.20
LAA/RAA
1.14 ± 0.15
1.20 ± 0.16
1.31 ± 0.17*
1.25 ± 0.13*
0.20
0.04
0.07
LVMI (g/kg)
1.46 ± 0.20
1.52 ± 0.24
1.54 ± 0.19
1.49 ± 0.25
0.53
0.96
0.53
EF
92.8 ± 1.71
90.9 ± 3.30
90.3 ± 3,78
90.5 ± 4.56
0.37
0.48
0.20
FS%
58.7 ± 3.30
55.6 ± 5.22
54.7 ± 6.15
55.3 ± 6.84
0.33
0.51
0.97
SP ‡(mmHg)
164 ± 14.5
153 ± 3.30
141 ± 7.18
156 ± 9.90
0.26
0.39
0.85
+dp/dt ‡ (mmHg/s)
3851 ± 367
3500 ± 185
2725 ± 228†
3950 ± 320
0.02
0.30
0.20
-dp/dt ‡ (mmHg/s)
2082 ± 311
2417 ± 323
1925 ± 109
2200 ± 129
0.91
0.48
0.26
C: control group; PX: pentoxifylline group; TS: tobacco smoke group; TS-PX: tobacco smoke and pentoxifylline group. Pi: p value for interaction between TS and PX. In the absence of interactions, Pts and Ppx should be considered. Pts- p value for animals exposed to TS (TS+ TS-PX) compared with groups not exposed to TS (C + PX). Ppx: p value for the animals that received PX (PX+ TS-PX) compared with the groups that did not receive PX (C + TS).
groups exposed to TS are different from the groups not exposed to TS.
group TS is different from TS-PX and C. LVDD: left ventricle diastolic diameter; LVSV: left ventricle systolic diameter; LVRWT: left ventricle relative wall thickness; LAD: left atrium diameter; LAA: left atrium area; RAA: right atrium area; LVMI: left ventricle mass index; FS: fractional shortening; EF: ejection fraction; BW: body weight. The data are expressed as the mean ± standard deviation. Significance level 5%.
Isolated heart study data from five animals in each group. SP maximum cardiac systolic pressure; +dp/dt: maximum positive derivate; -dp/dt: maximum negative derivate.
The inflammatory data evidenced that the groups exposed to TS presented higher levels of IL-10 and ICAM (Table 2).
Inflammation data
C (6)
PX (6)
TS (6)
TS-PX (6)
P TS x PX
P (TS)
P (PX)
TNF-α (pg/mL)
3.00 ± 1.91
1.71 ± 0.70
3.71 ± 2.50*
5.50 ± 3.90*
0.21
0.07
0.90
IL-10 (pg/mL)
15.1 ± 7.91
9.20 ± 7.30
21.9 ± 16.6*
28.1 ± 14.7*
0.26
0.02
0.90
ICAM (pg/mL)
4.1 ± 0.40
3.70 ± 0.20
4.30 ± 0.30*
4.30 ± 0.60*
0.29
0.03
0.20
C: control group; PX: pentoxifylline group; TS: tobacco smoke group; TS-PX: tobacco smoke and pentoxifylline group. Pi: p value for interaction between TS and PX. In the case of Pi<0.05. different letters indicate statistical significance. In the absence of interactions. Pts and Ppx should be considered. Pts- p value for animals exposed to TS (TS+ TS-PX) compared with groups not exposed to TS (C + PX). Ppx: p value for animals that received PX (PX+ TS-PX) compared with groups that did not receive PX (C + TS).
groups exposed to TS are different from groups not exposed to TS. TNF-α- tumor necrosis factor; IL-10- interleukin 10; ICAM: Intercellular Adhesion Molecule 1
Considering oxidative stress, the antioxidants enzyme SOD (C = 20.0 ± 1.93; PX = 16.4 ± 1.65; TS = 11.0 ± 0.89; TS-PX = 21.8 ± 2.96) (p < 0.001) and GSHPx (C = 36.4 ± 4.80; PX = 33.2 ± 6.45; TS = 17.0 ± 3.92; TS-PX = 35.8 ± 5.29) (p < 0.001) were decreased in the TS group (Figure 1). Also, the groups exposed to TS (TS and TS-PX) presented higher levels of LH compared with the groups not exposed to TS (C = 132 ± 14.7; PX = 103 ± 14.5 X TS = 176 ± 11.5; TS-PX = 126 ± 11.9) (Figure 1).
Oxidative Stress. C: control group; PX: pentoxifylline group; TS: tobacco smoke group; TS-PX: tobacco smoke and pentoxifylline group; SOD: superoxide dismutase. CAT: catalase; GSH-PX: glutathione peroxidases; LH: lipid hydroperoxide. There was interaction between TS and PX for SOD (p < 0.001) and GSH-PX (p < 0.001). There was no interaction between TS and PX for LH. LH was higher in the groups exposed to TS (p < 0.001) and lower in the groups that received PX (p < 0.001). * group TS is different from TS-PX and C. ‡ groups exposed to TS are different from groups not exposed to TS. †groups that received PX are different from groups that did not receive PX. The data are expressed as the mean ± 2 SE. Significance level 5%.
Energy metabolism. C: control group; PX: pentoxifylline group; TS: tobacco smoke group; TS-PX: tobacco smoke and pentoxifylline group. There was interaction between TS and PX for LDH (p = 0.02). OHDHA (p < 0.001) and CS (p = 0.01). LDH: lactate dehydrogenases; OHDHA: 3-hydroxyacyl coenzyme A dehydrogenases; CS: citrate synthase. * Group exposed to TS is different from TS-PX and C. The data are expressed as the mean ± 2SE. Significance level 5%.
Finally, TS also increased caspase 3, with none interference in BCL-2. (Figure 3).
Apoptosis. C: control group; PX: pentoxifylline group; TS: tobacco smoke group; TS-PX: tobacco smoke and pentoxifylline group; GAPDH: glyceraldehyde- 3-phosphate dehydrogenase. BCL-2 (B-cell lymphoma-2). ‡ groups exposed to TS (a) are different from animals not exposed to TS (p = 0.01). The data are expressed as the mean ± 2SE. Significance level 5%.
About the effects of PX, this drug attenuated the left atrium area and improved systolic function, by increasing +dp/dt, in the TS group (table 1). PX recovered the activities of antioxidant enzymes and improved energy metabolism in groups exposed to TS. Regardless of TS exposition, PX reduced oxidative stress damage, by decreasing of LH (Figures 1 and 2).
PX did not influence inflammation (Table 2) and apoptosis (Figure 3).
Discussion
The aim of this study was to investigate the role of PX on cardiac remodeling induced by TS exposure. TS induced cardiac remodeling, associated with inflammation, oxidative stress, apoptosis and changed energy metabolism. PX attenuated cardiac remodeling by reducing oxidative stress and improving cardiac bioenergetics.
Considering the consequences of the remodeling process, previous studies have shown that animals exposed to TS presented different remodeling patterns, including hypertrophy, dilation, hypokinesis and dysfunction.3,21,26-29 The present data showed that TS changed the cardiac morphology, as evidenced by the higher left atrium area and myocytes hypertrophy. In addition, TS lowered the +dp/dt, a parameter of cardiac systolic function under controlled conditions. Therefore, PX attenuated the morphological variables and improved cardiac function, suggesting that this drug has a positive effect on cardiac remodeling induced by TS exposure.
Taking into account the mechanisms of the remodeling process, there is a broad variety of biochemical, cellular, interstitial and molecular abnormalities that contribute to morphological changes and cardiac dysfunction.30 Therefore, the rationale for studying the role of PX to attenuate the cardiac remodeling induced by TS is based on the fact that this drug has antiinflammatory, anti-apoptotic, anti-proliferative and vasodilatory properties.17 In ischemic heart disease, PX ameliorated inflammatory and apoptotic markers and improved the systolic ejection fraction.15,16,31 In addition, preoperative oral PX improved ejection fraction and reduced inflammatory cytokines after coronary artery bypass.32 However, the effects of PX on smoke cardiomyopathy are still unknown.
In view of the biochemical parameters, our data showed that TS increased adhesion molecule and Th2 cytokines, such as ICAM and IL-10.31 Increased ICAM-1 and IL-10 expression indicate that immunologically mediated injury is present in this model.16 In the meantime, PX did not influence these inflammatory parameters. In the current literature, there are some data showing that PX reduced pro-inflammatory cytokines, such as intercellular adhesion molecule-1, and increased anti-inflammatory cytokines, such as IL-10.15,16 There are other studies in which PX did not influence the TNF-α pathway.17 However, it has been suggested that PX exerts biological and immunomodulatory effects independently of the cytokine levels.17
In terms of cellular abnormalities, the present study showed that TS increased caspase-3 activity. PX has been described as an anti-apoptotic and anti-proliferative agent. For instance, PX administration inhibits myocardial apoptosis after adriamycin-induced dilated cardiomyopathy, by blocking the caspase-3 dependent apoptotic pathway.33 However, in our study, it did not influence these parameters.
This study showed that PX attenuated oxidative stress and improved energy metabolism. ROS mediated damage was observed in the TS groups, evidenced by low activity of SOD and GPX followed by high levels of LH. PX lowered the LH in the animals exposed to or not exposed to TS. PX increased the SOD and GPX activity in the animals exposed to TS. Oxidative stress is currently thought to have a central role in cardiac toxicity, while antioxidant defenses have a crucial role in protecting the tissue from damage.11 It has been reported that PX can significantly attenuate cardiac oxidative stress. Rats fed with western diet presented with mild hypertension and the use of PX further enhanced antioxidant activities and lowered blood pressure.34 In addition, the previously described therapeutic effects of pentoxifylline on diabetic heart tissue via NOS, is another important oxidative stress pathway.35
Regarding energy metabolism, TS increased LDH, which can be implicated in cardiac damage or in high glucose metabolism. The activities of CS and OHDHA were lowered in the TS group, suggesting impairment of fatty acid oxidation and mitochondrial respiration and density. The abnormal pattern of cardiac bioenergetics showed by these data was also previously observed in models of heart remodeling followed by cardiac dysfunction.29,36 Support for the hypothesis that TS impairs cardiac bioenergetics comes from studies where TS induced a significant decrease in respiration and in the phosphorylation rate of mitochondria.2 The consequence of this alteration is ROS formation and low energy generation for myocyte relaxation and contraction.
The roles of PX as an antioxidant and a modulator of metabolic energetics have been described in models different from cardiac remodeling. In the context of liver steatosis, the beneficial effects observed in patients receiving PX might be mediated through a decrease in oxidative stress and in the oxidation of lipid products.37,38 In a model of paw edema, PX ameliorated the total antioxidant capacity. In the rat brain under toxic stress, PX increased the activity of SOD and GSH-PX, attenuating lipid peroxidation. Considering the mitochondrial function, it is possible that PX improves mitochondrial respiration in the skeletal muscle of atherosclerotic patients.39 PX might increase the intracellular levels of cyclic AMP (cAMP) and cyclic GMP (cGMP).40
Study Limitation
The present study has some limitations that should be addressed, due to the lack of evaluation of the entire pathways of apoptosis and inflammation. In addition, different doses of PX were not tested. Finally, it is experimental data that allow us to make hypothesis but not therapeutic recommendation
Conclusion
In conclusion, the present study revealed that TS induced cardiac remodeling, associated with increased inflammation, oxidative stress, apoptosis and changed energy metabolism. PX attenuated cardiac remodeling by reducing oxidative stress and improving cardiac bioenergetics, but did not act upon cardiac cytokines or apoptosis.
Sources of Funding
This study was funded by FAPESP.
Study Association
This study is not associated with any thesis or dissertation work
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Contribuição dos autores
Concepção e desenho da pesquisa: Minicucci M, Paiva S, Zornoff L, Azevedo P; Acquisition of data: Minicucci M, Oliveira F, Santos P, Polegato B, Roscani M, Fernandes AA, Lustosa B; Analysis and interpretation of the data: Minicucci M, Oliveira F, Santos P, Polegato B, Paiva S, Zornoff L, Azevedo P; Statistical analysis: Minicucci M, Oliveira F, Santos P, Paiva S, Zornoff L, Azevedo P; Obtaining financing: Azevedo P; Writing of the manuscript: Minicucci M, Azevedo P; Critical revision of the manuscript for intellectual content: Fernandes AA, Paiva S, Zornoff L, Azevedo P.
Potencial conflito de interesse
Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.
ResumoFundamento:
Exposição à fumaça de cigarros é um fator significativo de risco para a remodelação cardíaca. Nesta condição, estão presentes inflamação, estresse oxidativo, anormalidades do metabolismo energético, apoptose e hipertrofia. A pentoxifilina tem propriedades anti-inflamatórias, anti-apoptóticas, anti-trombóticas e anti-proliferativas.
Objetivo:
O presente estudo testou a hipótese de que a pentoxifilina atenuaria a remodelação cardíaca induzida pelo fumo.
Métodos:
Ratos Wistar foram distribuídos em quatro grupos: Controle (C), Pentoxifilina (PX), Fumaça de Cigarro (FC), e PX-FC. Depois de dois meses, foram feitos ecocardiografia, medição de pressão arterial invasiva e estudos bioquímicos e histológicos. Os grupos foram comparados por ANOVA de duas vias com nível de significância de 5%.
Resultados:
FC aumentou o diâmetro e a área do átrio esquerdo, o que foi atenuado pela PX. No estudo de coração isolado, FC diminuiu a derivada positiva (+dp/dt), o que foi atenuado por PX. Os antioxidantes enzima superóxido-dismutase e glutationa peroxidase foram reduzidos no grupo FC; PX recuperou essas atividades. FC aumentou o lactato desidrogenase (LDH) e reduziu as desidrogenases 3-hidroxiacil Coenzima A (OH-DHA) e citrato sintase (CS). PX atenuou alterações de LDH, 3-OH-DHA e CS no grupo PX-FC. FC aumentou IL-10, ICAM-1 e caspase-3. PX não teve influência nestas variáveis.
Conclusão:
FC induziu remodelação cardíaca, associada a um aumento de inflamação, estresse oxidativo, apoptose e metabolismo energético alterado. PX atenuou remodelação cardíaca, reduzindo estresse oxidativo e melhorando bioenergética cardíaca, mas não agiu nas citocinas cardíacas nem na apoptose.
Palavras-chave:Poluição por Fumaça de TabacoRemodelação VentricularPentoxifilinaEstresse OxidativoCardiomiopatiasIntrodução
A fumaça de cigarro (FC) é um dos fatores de risco mais significativos para doenças cardiovasculares e prejudica diretamente o tecido do miocárdio.1 Os efeitos tóxicos de FC no coração são chamados de cardiomiopatia por fumaça de cigarro.2
O potencial mecanismo envolvido em cardiomiopatia por fumaça de cigarro e outros danos induzidos por FC incluem inflamação, estresse oxidativo, anormalidades no metabolismo energético, apoptose, remodelação de junções comunicantes, hipertrofia e angiogênese.3-7 A inflamação tem um papel-chave neste processo.8,9 Uma das possibilidades é que a inflamação ative enzimas, como NADPH oxidase, que gera espécies reativas de oxigênio (EROs).10,11 A inflamação contribui para anormalidade no metabolismo energético, que leva à regeneração de EROs e baixos níveis de trifosfato de adenosina (ATP).2 Durante o processo de remodelação, inflamação, estresse oxidativo e metabolismo energético foram reconhecidos como anormalidades bioquímicas que induzem alterações celulares, como apoptose.12,13 As consequências do processo de remodelação são alterações no tamanho, massa e geometria do coração, o que leva à disfunção cardíaca.14
Em geral, fumantes têm níveis elevados de citocinas inflamatórias.8,11 TNF-α, IFN-γ and ICAM-1 são consideradas citocinas-chave envolvidas na remodelação cardíaca, levando a disfunção endotelial, cascata de morte intracelular e produção de EROs.9,15,16
A inflamação constitui uma característica comum na patogêneses de remodelação cardíaca, mas terapias anti-inflamatórias para insuficiência cardíaca mostraram dados controversos.9
Os ensaios clínicos RENEWAL e ATTACH analisaram o efeito de medicamentos anti-TNF-α, etanercept e infliximab, em insuficiência cardíaca. Nenhum desses medicamentos teve efeito positivo. Em ensaios pequenos, pentoxifilina (PX), outro agente anti-TNF-α, proporcionou efeitos benéficos.15,17
PX é um inibidor de fosfodiesterase com propriedades imunomoduladoras, incluindo a regulação negativa da síntese de TNF-α e a inibição da apoptose, proliferação celular e trombose.16,17 PX parece retardar deterioração cardíaca por mecanismos obscuros, mas uma combinação de efeitos imunomoduladores e vasodilatadores é possível.17
Prevenção e cessação do tabagismo são a estratégia mais importante para a redução de danos induzidos por FC, mas considerando-se o alto número de fumantes e o alto risco de morte cardiovascular nessa população, o estudo de medicamentos potencialmente benéficos para a minimização de danos cardíacos é extremamente relevante. PX é considerada um medicamento relevante, especialmente nas condições em que inflamação, estresse oxidativo e apoptose estão envolvidos.18,19
Portanto, o objetivo deste estudo foi investigar o papel de PX na remodelação cardíaca induzida por exposição a FC.
Métodos
O protocolo experimental foi aprovado pela Comissão de Ética no Uso de Animais (CEUA) de nossa Instituição. O estudo está em conformidade com os princípios éticos de experimentação animal preconizados pelo Conselho Brasileiro de Experimentação Animal.
Ratos Wistar machos, pesando entre 200 e 300 g, foram divididos em quatro grupos experimentais: grupo controle (C), composto por animais não expostos a fumaça de cigarro; grupo fumaça de cigarro (FC), composto por animais expostos a fumaça de cigarro; grupo pentoxifilina (PX), composto por animais não expostos a fumaça de cigarro, alimentados com 100 mg/kg de pentoxifilina adicionada à ração;20 e grupo (PX-FC) composto de animais expostos à fumaça de cigarro alimentados com 100mg/kg de pentoxifilina adicionada à ração. Todos os animais foram observados durante dois meses.
Durante a primeira semana, a fumaça foi liberada numa proporção de 10 cigarros, duas vezes por dia no período da tarde, com intervalos de descanso de 10 minutos. O número de cigarros foi aumentado para uma proporção de 40 cigarros por dia (20 cigarros/30 min. de intervalo de manhã e à tarde) até a finalização do estudo.21,22
Depois deste período, foram feitas análises morfológicas e funcionais, e amostras biológicas foram coletadas para análises bioquímicas.
Pressão arterial sistólica invasiva
As medições de pressão arterial invasiva foram tiradas por canulação da artéria femoral. Os ratos foram anestesiados com cetamina (50 mg/kg) e xilazina (1 mg/kg) por via intraperitoneal. A musculatura da região inguinal foi dissecada para permitir a visualização da artéria femoral esquerda.
A artéria femoral foi dissecada e isolada, e a porção distal foi amarrada. Um cateter interno com cloreto de polivinilo (diâmetro 0.5 mm) cheio de heparina (500 IU/mL) foi colocado na artéria femoral, e o cateter foi conectado a um polígrafo (Windograf, GOULD, Ohio, EUA). A média de 10 medições consecutivas da pressão arterial diastólica (PAD) e sistólica (PAS), obtida por meio de registros gráficos do polígrafo foi registrada. A pressão arterial média foi calculada usando a fórmula (PAS+2xPAD)/3. Depois da medição de pressão, o cateter foi removido e a porção proximal da artéria femoral foi ocluída.23
Estudo Ecocardiográfico
Antes da eutanásia, todos os animais foram pesados e avaliados por um exame de ecocardiografia transtorácica, como previamente descrito.24 Os exames foram feitos usando um ecocardiógrafo (SONO CT HDI-5000, Philips Healthcare, Holanda, Europa), equipado com transdutor de raios fásicos de 7.5MHz. Todas as medições foram obtidas pelo mesmo observador, em acordo com o método recomendado pela Associação Europeia de Ecocardiografia.25
Função ventricular esquerda in vitro
O estudo isovolumétrico do coração isolado foi feito como previamente descrito.24 O coração inteiro foi rapidamente removido do tórax e transferido para o aparelho de perfusão (modelo 830 Hugo Sachs Eletronick - Grunstasse, Alemanha). A solução Krebs-Henseleit tinha a seguinte composição (mmol/L): 115 NaCl, 5,4 KCl, 1,25 CaCl, 1,2 MgSO4, 1,15 NaH2SO4, 1,2 Na2SO4, 25 NaHCO3 e 11 glicose. No ventrículo com batimento isovolumétrico (200 batidas/min), foi inserido um balão no ventrículo esquerdo. O volume do balão foi aumentado em incrementos de 0,02 mL sobre a faixa de pressão diastólica final de 0-30 mm Hg. A pressão e o volume dentro do balão foram registradas seguindo cada incremento, e as pressões corresponderam ao volume e à pressão diastólica final.24
Amostras
Os animais foram sacrificados com uma grande dose de pentobarbital, e seu coração e sangue foram dissecados. Uma porção do coração foi armazenada a -80º C. Cortes transversais do ventrículo esquerdo foram colocadas em formalina tamponada a 4% e embebidas em parafina. O resto do coração foi congelado em nitrogênio líquido e armazenado em freezer a -80º C.
Metabolismo energético e estresse oxidativo
Amostras do ventrículo esquerdo (200 mg) foram usadas para medir o total do hidroperóxido de proteínas de lipídio (LH) e enzimas de estresse oxidativo: glutationa peroxidase (GSHPx, E.C.1.11.1.9), dismutação do superóxido (SOD, E.C.1.15.1.1), catalase (CAT, E.C.1.11.1.6) e as enzimas do metabolismo energético desidrogenases 3-hidroxiacil Coenzima A (OHADH, E.C.1.1.1.35.), desidrogenase de lactato (LDH, E.C.1.1.1.27) e citrato sintase (CS; E.C.4.1.3.7.), como previamente descrito.24
Wester<italic>n</italic> blot para avaliação de Caspase 3 e expressão de BCL-2
A extração da proteína foi feita com tampão RIPA, diluída em tampão Laemmle, e separada por eletroforese usando o Mini Protean system 3 Electrophoresis Cell (Bio-Rad, Hercules, CA, EUA). As proteínas foram transferidas para um sistema de membrana de nitrocelulose no Mini Trans-Blot (Bio-Rad, Hercules, CA, EUA). A membrana foi incubada com o anticorpo primário, o anticorpo caspase-3 (Cell SignalingTechnology® e BCL-2 (linfoma de células B-2) durante a noite. A membrana foi lavada e incubada com o anticorpo secundário, anti-IgG HRP (Cell SignalingTechnology®, por duas horas sob agitação. Foi feita a imunodetecção usando a quimioluminescência em acordo com instruções do fabricante (SuperSignal West Pico Chemiluminescent Substrate, Thermo Scientific, EUA). As membranas de nitrocelulose foram expostas a filmes de raio x (X-Omat AR film) (Eastman Kodak Co., EUA) em períodos de tempo pré-determinados para cada proteína estudada. O anticorpo usado para normalização foi o GAPDH (6C5), IgG de coelho (Santa Cruz Biotechnology, Inc., Europe) a uma diluição de 1:5000. Análises quantitativas das manchas foram feitas pelo software Scion Image (Scion Corporation, Frederick, Maryland, EUA), que é um software gratuito, disponível no site http://www.scioncorp.com/.
Estatísticas
Os dados estão representados como média e o desvio padrão. Variáveis com distribuições não-normais foram normalizados antes das comparações. Um teste ANOVA de duas vias, complementado pelo teste Holm-Sidak, foi usado para comparar os grupos. Os dois fatores considerados foram exposição FC e PX. No caso de uma interação entre os fatores (p < 0,05), os grupos foram analisados independentemente (C X FC; C X PX; FC X PX-FC e PX X PX-FC). Se não houve interação, comparações marginais foram feitas dentro dos fatores FC (com ou sem exposição a FC) ou PX (com ou sem PX).
O teste estatístico mostra 3 valores "P": um valor P para a interação entre FC e PX [P (FC x PX)], outro valor P para a influência de FC [P (FC)], e o terceiro para a influência de PX[P (PX]. A análise dos dados foi feita com SigmaStat para Windows v2.03 (SPSS Inc, Chicago, IL). O nível de significância foi considerado 5%.
Resultados
A pressão arterial média (C = 84 ± 3; PX = 86 ± 4; FC = 93 ± 3; PX-FC = 90 ± 3 mmHg) (p = 0,5), frequência cardíaca e peso corporal eram similares entre os grupos.
Com relação aos efeitos do tabagismo, a exposição a FC aumentou o diâmetro e a área do átrio esquerdo e prejudicou a função sistólica, diminuindo a derivada positiva (+dp/dt) (Tabela 1).
Dados de estudos ecocardiográficos e isolados do coração
C (8)
PX (11)
FC (10)
PX-FC (11)
P (PX-FC)
P (FC)
P (PX)
DDVE/PC (mm/kg)
19,0 ± 1,68
19,4 ± 1,13
19,96 ± 1,86
19,98 ± 1,57
0,18
0,70
0,67
DSVE /PC (mm/kg)
7,84 ± 0,77
8,60 ± 1,09
9,03 ± 1,59
8,89 ± 1,28
0,07
0,27
0,43
ERPVE
0,34 ± 0,05
0,37 ± 0,06
0,34 ± 0,05
0,35 ± 0,04
0,46
0,38
0,16
DAE /PC (mm/kg)
10,0 ± 0,48
11,3 ± 1,12
11,7 ± 1,27*
11,6 ± 0,96*
0,14
0,02
0,18
AAE /PC (cm2/ kg)
0,53 ± 0,79
0,56 ± 0,13
0,69 ± 0,06†
0,58 ± 0,08
0,03
0,00
0,20
AAE / AAD
1,14 ± 0,15
1,20 ± 0,16
1,31 ± 0,17*
1,25 ± 0,13*
0,20
0,04
0,07
IMVE (g/kg)
1,46 ± 0,20
1,52 ± 0,24
1,54 ± 0,19
1,49 ± 0,25
0,53
0,96
0,53
FEJ
92,8 ± 1,71
90,9 ± 3,30
90,3 ± 3,78
90,5 ± 4,56
0,37
0,48
0,20
FEN %
58,7 ± 3,30
55,6 ± 5,22
54,7 ± 6,15
55,3 ± 6,84
0,33
0,51
0,97
PS ‡(mmHg)
164 ± 14,5
153 ± 3,30
141 ± 7,18
156 ± 9,90
0,26
0,39
0,85
+dp/dt ‡ (mmHg/s)
3851 ± 367
3500 ± 185
2725 ± 228†
3950 ± 320
0,02
0,30
0,20
-dp/dt ‡ (mmHg/s)
2082 ± 311
2417 ± 323
1925 ± 109
2200 ± 129
0,91
0,48
0,26
C: grupo de controle; PX: grupo pentoxifilina; FC: grupo fumaça de cigarro; PX-FC: grupo fumaça de cigarro e pentoxifilina. Valor de Pi-p para interação entre FC e PX. Na ausência de interações, Pts e Ppx devem ser considerados. Valor de Pts-p para animais expostos a FC (FC + PX-FC) comparados com grupos não expostos a FC (C+PX). Valor de Ppx-p para animais que receberam PX (PX + PX-FC) comparado aos grupos que não receberam PX (C+FC).
Grupos expostos a FC são diferentes de grupos não expostos a FC.
Grupo FC é diferente dos grupos PX-FC e C.
DDVE: diâmetro diastólico do ventrículo esquerdo; DSVE: diâmetro sistólico do ventrículo esquerdo; ERPVE: espessura relativa da parede do ventrículo esquerdo; DAE: diâmetro do átrio esquerdo; AAE: área atrial esquerda; AAD: área atrial direita; IMVE: índice de massa ventricular esquerda; FEN: fração de encurtamento; FEJ: fração de ejeção. Os dados são expressos como a média ± de desvio padrão. Nível de significância: 5%. PS: pressão sistólica cardíaca máxima; +dp/dt: derivada positiva máxima; -dp/dt: derivada positiva mínima; PC: peso corporal.
Os dados inflamatórios evidenciaram que os grupos expostos a FC apresentaram níveis mais altos de IL-10 e ICAM (Tabela 2).
Dados inflamatórios
C (6)
PX (6)
FC (6)
PX-FC (6)
P FC x PX
P (FC)
P (PX)
TNF-α (pg/mL)
3,00 ± 1,91
1,71 ± 0,70
3,71 ± 2,50*
5,50 ± 3,90*
0,21
0,07
0,90
IL-10 (pg/mL)
15,1 ± 7,91
9,20 ± 7,30
21,9 ± 16,6*
28,1 ± 14,7*
0,26
0,02
0,90
ICAM (pg/mL)
4,1 ± 0,40
3,70 ± 0,20
4,30 ± 0,30*
4,30 ± 0,60*
0,29
0,03
0,20
C: grupo de controle; PX: grupo pentoxifilina; FC: grupo fumaça de cigarro; PX-FC: grupo fumaça de cigarro e pentoxifilina. Valor de Pi-p para interação entre FC e PX. No caso de Pi<0.05, diferentes letras indicam significância estatística. Na ausência de interações, Pts e Ppx devem ser considerados. Valor de Pts-p para animais expostos a FC (FC+PX-FC) comparado a grupos não expostos a FC (C+PX). Valor de Ppx-p para animais que receberam PX (PX+PX-FC) comparado a grupos que não receberam PX (C+FC).
Grupos expostos a FC são diferentes dos grupos não expostos a FC. TNF-α: fator de necrose tumoral; IL-10: interlucina 10; ICAM: Molécula de Adesão Intercelular 1
Sobre o estresse oxidativo, as enzimas antioxidantes SOD (C = 20,0 ± 1,93; PX = 16,4 ± 1,65; FC = 11,0 ± 0,89; PX-FC = 21,8 ± 2,96) (p < 0,001) e GSHPx (C = 36,4 ± 4,80; PX = 33,2 ± 6,45; FC = 17,0 ± 3,92; PX-FC = 35,8 ± 5,29) (p < 0,001) mostraram diminuição no grupo FC (figura 1). Além disso, os grupos expostos a FC (FC e PX-FC) apresentaram níveis mais elevados de LH em comparação com os grupos que não foram expostos a FC (C = 132 ± 14,7; PX = 103 ± 14,5 X FC = 176 ± 11,5; PX-FC = 126 ± 11,9) (Figura 1).
Estresse Oxidativo. C: grupo de controle; PX: grupo pentoxifilina; FC: grupo fumaça de cigarro; PX FC: grupo fumaça de cigarro e pentoxifilina; SOD: dismutação do superóxido. CAT: catalase; GSH-PX: glutationa peroxidase; LH: hidroperóxido lipídico. Houve interação entre FC e PX para SOD (p < 0,001) e GSH-PX (p < 0,001). Não houve interação entre FC e PX para LH que estava elevado em grupos expostos a FC (p < 0,001) e mais baixo em grupos que receberam PX (p < 0,001). * Grupo FC é diferente de PX-FC e C. ‡ Grupos expostos a FC são diferentes de grupos não expostos a FC. † Grupos que receberam PX são diferentes de grupos que não receberam PX. Os dados são expressos como a média ± 2 SE. Nível de significância: 5%.
Com relação ao metabolismo energético, FC aumentou LDH (C = 70,7 ± 11,6; PX = 73,5 ± 10,6; FC = 133 ± 21,9; PX-FC = 106 ± 9,88) (p = 0,003) e diminuiu as desidrogenases 3-hidroxiacil Coenzima A (OHDHA) (C = 31,4 ± 1,48; PX = 34,8 ± 2,70; FC = 15,9 ± 2,12; PX-FC = 55 ± 9,88) e CS (C = 31,9 ± 5,00; PX = 35,0 ± 4,75; FC = 24,2 ± 3,57; PX-FC = 36,1 ± 1,71) (p = 0,02) (Figura 2).
Metabolismo Energético. C: grupo de controle; PX: grupo pentoxifilina; FC: grupo fumaça de cigarro; PX-FC: fumaça de cigarro e pentofixilina. Houve interação entre FC e PX para LDH (p = 0,02). OHDHA (p < 0,001) e CS (p = 0,01). LDH: lactato desidrogenases; OHDHA: 3-hidroxiacil coenzima A desidrogenase; CS: citrato sintase. *Grupo exposto a FC é diferente de PX-FC e C. Os dados são expressos como a média ± 2 SE. Nível de significância: 5%.
Por fim, FC também aumentou caspase 3, sem interferência em BCL-2. (Figura 3)
Apoptose. C: grupo de controle; PX: grupo pentoxifilina; FC: grupo fumaça de cigarro; PX-FC: grupo fumaça de cigarro e pentoxifilina; GAPDH: Gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase. BCL-2 (B-cell lymphoma-2). ‡ Grupos expostos a FC (a) são diferentes de animais não expostos a FC (p = 0,01). Os dados são expressos como a média ± 2 SE. Nível de significância: 5%.
Sobre os efeitos de PX, o medicamento atenuou a área do átrio esquerdo e melhorou função sistólica, aumentando +dp/dt no grupo FC (Tabela 1). PX recuperou as atividades de enzimas antioxidantes e melhorou o metabolismo energético em grupos expostos a FC. Independentemente da exposição a FC, PX reduziu danos de estresse oxidativo, diminuindo LH (Figuras 1 e 2).
PX não teve influência na inflamação (Tabela 2) e apoptose (Figura 3).
Discussão
O objetivo deste estudo foi investigar o papel da PX na remodelação cardíaca induzida por exposição a FC. FC induziu remodelação cardíaca associada a inflamação, estresse oxidativo, apoptose e metabolismo energético alterado. PX atenuou remodelação cardíaca, reduzindo estresse oxidativo e melhorando bioenergética cardíaca.
Considerando-se as consequências do processo de remodelação, estudos anteriores mostraram que animais expostos a FC apresentaram diferentes padrões de remodelação, incluindo hipertrofia, dilatação, hipocinesia e disfunção.3,21,26-29 Os presentes dados mostraram que FC alterou a morfologia cardíaca, como evidenciado pela área aumentada do átrio esquerdo e hipertrofia dos miócitos. Além disso, FC diminuiu +dp/dt, parâmetro de função sistólica cardíaca sob condições controladas. Portanto, PX atenuou as variáveis morfológicas e melhorou função cardíaca, sugerindo que este medicamento tem um efeito positivo na remodelação cardíaca induzida por exposição a FC.
Considerando-se os mecanismos do processo de remodelação, há uma ampla variedade de anormalidades bioquímicas, celulares, intersticiais e moleculares que contribuem para alterações morfológicas e disfunção cardíaca.30 Portanto, a razão para o estudo do papel da PX na atenuação de remodelação cardíaca induzida por FC é baseada no fato de que este medicamento tem propriedades anti-inflamatórias, anti-apoptóticas, anti-proliferativas e vasodilatadoras.17 Na doença isquêmica do coração, a PX melhorou marcadores inflamatórios e apoptóticos e fração de ejeção sistólica.15,16,31 Além disso, PX via oral no pré-operatório melhorou a fração de ejeção e reduziu citocinas inflamatórias pós cirurgia de revascularização.32 Contudo, os efeitos da PX em cardiomiopatia por fumaça de cigarro ainda são desconhecidos.
Do ponto de vista dos parâmetros bioquímicos, nossos dados mostram que FC aumentou adesão molecular e citocinas Th2, como ICAM e IL-10.31 Expressão elevada de ICAM e IL-10 indica que uma lesão imunologicamente mediada está presente neste modelo.16 Ao mesmo tempo, PX não influenciou esses parâmetros inflamatórios. Na literatura atual, há alguns dados que mostram que PX reduziu citocinas pró-inflamatórias, como a molécula de adesão celular-1, e aumentou citocinas anti-inflamatórias, como IL-10.15,16 Há outros estudos em que PX não teve influência sobre a via de TNF-α.17 Porém, foi sugerido que PX exerce efeitos biológicos e imunomoduladores independentemente do nível de citocinas.17
Com relação a anormalidades celulares, o presente estudo mostrou que FC aumentou atividade de caspase-3. PX foi descrita como um agente anti-apoptótico e anti-proliferativo. Por exemplo, administração de PX inibe apoptose do miocárdio após cardiomiopatia dilatada induzida por adriamicina, bloqueando o circuito apoptótico dependente de caspase-3.33 Contudo, em nosso estudo, PX não influenciou estes parâmetros.
Este estudo mostrou que PX atenuou estresse oxidativo e melhorou metabolismo energético. Danos mediados por EROs foram observados no grupo FC, evidenciado por baixa atividade de SODe GPX seguida por níveis elevados de LH. PX reduziu LH em animais expostos ou não a FC. PX aumentou atividade de SOD e GPX nos animais expostos a FC. Acredita-se atualmente que estresse oxidativo tem papel central na toxicidade cardíaca, enquanto defesas anti-oxidantes têm papel crucial na proteção de tecidos contra danos.11 Foi reportado que PX pode atenuar significativamente o estresse oxidativo cardíaco. Ratos alimentados com a dieta ocidental apresentaram hipertensão leve e o uso de PX aumentou atividades de antioxidantes e reduziu pressão arterial.34 Além disso, os efeitos terapêuticos previamente descritos de pentoxifilina via óxido nítrico sintase em tecido cardíaco em modelo emperimental de diabetes representam outra importante via do estresse oxidativo.35
Com relação ao metabolismo energético, FC elevou LDH, o que pode ser responsável por dano cardíaco ou metabolismo de glicose elevada. As atividades de CS e OHDHA foram reduzidas no grupo FC, sugerindo comprometimento da oxidação de ácidos gordos e respiração e densidade mitocondrial. O padrão anormal de bioenergéticas cardíacas mostrou que esses dados também foram previamente observados em modelos de remodelação cardíaca seguida por disfunção cardíaca.29,36 Apoio à hipótese de que FC prejudica bioenergética cardíaca vem de estudos em que FC introduziu diminuição significativa nas taxas de respiração e fosforilação da mitocôndria.2
A consequência desta alteração é a formação de EROs e a baixa geração de energia para relaxamento e contração de miócitos.
O papel da PX como antioxidante e modulador do metabolismo energético foi descrito em modelos diferentes da remodelação cardíaca. No contexto de esteatose hepática, os efeitos benéficos observados em pacientes que receberam PX podem ser mediados por uma redução no estresse oxidativo e na peroxidação lipídica.37,38 Num modelo de edema de pata, PX aumentou a atividade de SOD e GSH-PX, atenuando a peroxidação de lipídios. Considerando a função mitocondrial, é possível que PX melhore respiração mitocondrial no músculo esquelético de pacientes ateroscleróticos.39 PX pode elevar os níveis intracelulares de AMP cíclico (cAMP) e GMP cíclico (cGMP).40
Limitação de Estudo
O presente estudo tem algumas limitações, que devem ser abordadas devido à falta de avaliação das vias totais de apoptose e inflamação. Além disso, diferentes doses de PX não foram testadas. Por fim, são dados experimentais que nos permitem fazer hipóteses, mas não recomendações terapêuticas.
Conclusão
Em conclusão, o presente estudo revelou que FC induziu remodelação cardíaca, associada a inflamação elevada, estresse oxidativo, apoptose e metabolismo energético alterado. PX atenuou a remodelação cardíaca, reduzindo estresse oxidativo e melhorando bioenergética cardíaca, mas não agiu sobre citocinas cardíacas nem apoptose.
Fontes de financiamento
O presente estudo foi financiado pela FAPESP.
Vinculação acadêmica
Não há vinculação deste estudo a programas de pós-graduação.