Efeito do tratamento crónico com Neuregulina-1 na tolerância à glicose na hipertensão arterial pulmonar

Abstract

O coração saudável gera até 30% do seu ATP a partir da glicose. Em condições de lesão cardíaca e stress, o coração depende ainda mais da glicose como fonte de energia. A glicose é transportada para os cadiomiócitos por proteínas da família dos transportadores de glicose (GLUTs). As isoformas predominantes no miocárdio são GLUT1 e GLUT4. GLUT4 é a isoforma predominante no coração adulto e a sua deleção genética no coração está associada ao desenvolvimento de hipertrofia cardíaca. No coração fetal, a isoforma predominante é GLUT1, cuja expressão diminui no coração adulto em resposta a lesões do miocárdio e a stress. A neuregulina-1 (NRG1) é uma proteína envolvida no metabolismo da glicose e tem um papel benéfico na Hipertensão Arterial Pulmonar (HAP) e na hipertrofia do ventrículo direito (VD). Neste estudo, o principal objetivo foi estudar a correlação entre a expressão de GLUT1 e GLUT4 e de marcadores de HAP no VD, com recurso a um modelo animal de HAP. Também se avaliou o efeito do tratamento crónico com NRG1 na expressão de GLUT1 e GLUT4 no VD de animais com insuficiência cardíaca (IC) associada a HAP. Ratos Wistar receberam aleatoriamente monocrotalina (MCT; 60mg /kg de peso corporal) ou veículo. Após 14 dias, os animais foram tratados aleatoriamente com NRG1 recombinante humana (rhNRG1; 40μg/kg de peso corporal/dia) ou com veículo. Durante o estudo 4 grupos foram formados: control (CTRL); CTRL+rhNRG1; MCT and MCT+rhNRG1. Decorridos 21 a 24 dias e após avaliação hemodinâmica dos animais experimentais, procedeu-se à sua eutanásia e recolha de amostras tecidulares. Neste modelo animal de HAP, verificámos que a diminuição da fração de ejeção (FE) se correlaciona positivamente com o aumento da expressão de GLUT1 (p=0,0005) e com a diminuição da expressão de GLUT4 (p=0,0167) no VD. Também observámos correlação positiva (p<0,0001) entre o aumento da expressão de GLUT1 e do fator induzido por hipoxia-1 (HIF-1α). A redução da expressão de GLUT4 está correlacionada com o aumento da expressão do péptido natriurético cerebral (BNP) (p=0,0032) e da endotelina-1 (ET-1) (p=0,0006), dois marcadores de sobrecarga e hipertrofia. Verificámos o aumento da expressão de GLUT1 no VE do grupo MCT relativamente à sua expressão no grupo CTRL; no grupo MCT+rhNRG1 esses valores foram completamente revertidos para os valores do controlo. A expressão de GLUT4 aumentou em todos os grupos de animais tratados com rhNRG1. No presente estudo, observámos que a expressão de GLUT1 está associada desenvolvimento de doença e que a expressão de GLUT4 é afetada pelo tratamento crónico com rhNRG1. A expressão de GLUT1 e GLUT4 está correlacionada com parâmetros de função cardíaca e marcadores de doença. O tratamento crónico com rhNRG1 atenua as alterações nos GLUTs observadas na HAP induzida por MCT. Assim, podemos concluir que os efeitos terapêuticos da rhNRG1 na HAP podem ser devidos, pelo menos em parte, à regulação da expressão de GLUT1 e GLUT4.

The healthy heart generates up to 30% of its ATP from glucose. Under conditions of cardiac injury or stress, the heart relies even more heavily on glucose as a source of energy. Glucose is transported into the heart by members of the family of facilitative glucose transporters (GLUTs). The two major isoforms of glucose transporters in the myocardium are GLUT1 and 4. GLUT4 is the predominant GLUT expressed in the adult heart and its genetic ablation in the heart has been shown to result in marked cardiac hypertrophy. GLUT1 is a major GLUT expressed in the fetal heart but it decreases in the adult heart in response to myocardial injury or stress. Neuregulin-1 (NRG1), a protein that has been shown to play beneficial effects on Pulmonary Arterial Hypertension (PAH) and right ventricle (RV) hypertrophy, has also been associated with the regulation of glucose metabolism. In this study, we aimed to investigate the correlation between disease markers and the GLUT1 and 4 expressions in RV, in an animal model of PAH. We also aimed to evaluate the effect of chronic treatment with NRG1 on GLUT1 and 4 expressions in the RV of animals with HF associated with PAH. Wistar rats randomly received 60mg/kg of monocrotaline (MCT) or vehicle. After 14 days, they were randomly treated with rhNRG1 (40μg/kg/day) or vehicle. The study resulted in 4 groups: control (CTRL); CTRL+rhNRG1; MCT and MCT+rhNRG1. Between the 21st and 24th days after administration of MCT, hemodynamic studies and sample collection were performed. In this animal model of PAH, we found that the decrease in ejection fraction (EF) correlates with increased GLUT1 expression (p=0.0005) and decrease in GLUT4 expression (p=0.0167) in RV. We also observed that increased GLUT1 expression correlates with increased hypoxia-inducible factor 1-alpha (HIF1a) expression (p<0.0001). The decrease in GLUT4 expression was shown to correlate with increased brain natriuretic peptide (BNP) (p=0.0032) and endothelin 1 (ET1) (p=0.0006) expression, two markers of overload and hypertrophy. We observed an increase of GLUT1 RV expression in the MCT group compared to the CTRL group, in the MCT+rhNRG1 group these values were completely reverted. GLUT4 increased in all groups of animals treated with rhNRG1. In the present study, we observed that the expression of GLUT1 is associated with the development of the disease whereas GLUT4 is affected by chronic treatment with rhNRG1. The expression of GLUT1 and 4 correlates with parameters of cardiac function and with disease markers and chronic treatment with rhNRG1 attenuates the changes in GLUTs induced by MCT. So, we can conclude that the therapeutic effects of rhNRG1 in PAH might be due in part to the regulation of GLUT1 and 4 expressions.