Avaliação da funcionalidade mitocondrial na cardiomiopatia diabética

Abstract

A cardiomiopatia diabética é uma das complicações mais comuns da diabetes mellitus, sendo a principal causa de insuficiência cardíaca entre os pacientes diabéticos. Nesta patologia está subjacente a disfunção mitocondrial e, dada a importante função da mitocôndria no metabolismo, esta constitui um foco de interesse e de estudo no âmbito da diabetes. Assim, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a funcionalidade mitocondrial cardíaca numa fase inícial da patogênese da diabetes e a sua possivel relação com a suscetibilidade das proteínas e dos lípidos à oxidação. Nesse sentido, utilizou-se um modelo animal de diabetes tipo 1 obtido por administração de streptozotocina (STZ). Após um mês da administração deste fármaco (DMT1) ou de veículo (CONT), os animais foram sacrificados e isolou-se a fração mitocondrial do músculo cardíaco. Posteriormente foi avaliado o efeito da administração de STZ na atividade da cadeia respiratória mitocondrial e na suscetibilidade das proteínas e lípidos mitocondriais ao dano oxidativo e as possiveis alterações estruturais. Os resultados obtidos evidenciaram uma diminuição significativa da atividade dos complexos IV e V da cadeia respiratória do músculo cardíaco dos animais DMT1, determinada in-gel após separação dos complexos por BN-PAGE. Concomitantemente, observou-se um aumento do teor de proteínas mitocondriais carboniladas e nitradas avaliadas por slot-blot. Observou-se também um aumento do teor relativo das cardiolipinas (CL), das fosfatidilcolinas (PC) e das fosfatidiletanolaminas (PE), avaliado por TLC, nos animais DMT1 relativamente aos animais CONT. A análise efetuada por ESI-MS e ESI-MS/MS evidenciou uma predominância de fosfolipidos contendo ácidos gordos polinsaturadas (C20:4, C22:4, C22:5 e C22:6), tendo-se observado, uma alteração da abundância relativa dos fosfolípidos das classes PC e PE correspondentes às espécies moelculares com o ácido gordo C20:4 na sua composição, nos ratos com diabetes mellitus tipo 1. Não foram ainda observadas evidências claras de oxidação lipídica. A análise integrada dos resultados sugere que as alterações do perfil lipídico e a maior suscetibilidade das proteínas mitocondriais à oxidação, observadas apenas 4 semanas após a administração de STZ, poderão ser fatores determinantes para a disfunção mitocondrial e, consequentemente, para a patogênese da cardiomiopatia diabética.

Cardiomyopathy is one of the most common complications of diabetes mellitus, being the leading cause of heart failure among diabetic patients. Underlying this pathology is mitochondrial dysfunction and, given the role of mitochondria in cell metabolism, the study of mitochondrial plasticity is a focus of interest in the study of diabetes. Thus, this work aimed to evaluate the cardiac mitochondrial functional alterations in the early phase of diabetes’ pathogenesis and its potential relationship with the susceptibility of mitochondrial proteins and lipids to oxidation. In this sense, we used an animal model of type 1 diabetes obtained by administration of streptozotocin (STZ). After one month of STZ administration (DMT1) or vehicle (CONT), animals were sacrificed and the mitochondrial fraction of heart muscle was isolated for the study of mitochondrial functionality and the susceptibility of mitochondrial lipids and proteins to oxidative damage The results showed a significant decrease in the activity of respiratory chain complexes IV and V after its separation by BN-PAGE. Concomitantly, we observed an increased level of carbonylated and nitrated mitochondrial proteins measured by slot-blot. It was also observed an increase in the relative content of cardiolipin (CL), phosphatidylcholine (PC) and phosphatidylethanolamine (PE), evaluated by TLC, in DMT1 relatively to CONT animals. The analysis carried out by ESI-MS and ESI-MS/MS showed a predominance of phospholipids containing polyunsaturated fatty acids (C20: 4, C22: 4, C22: 5 and C22: 6), noting a change in the relative abundance of phospholipids classes PC and PE with fatty acid C20:4 in their composition, related with diabetes mellitus type 1. There was also no evidence of lipid oxidation. In overall, data suggest that the changes in the mitochondria lipid profile and the higher susceptibility of mitochondrial proteins to oxidation, observed only after 4 weeks of STZ administration may be determinant for mitochondrial dysfunction and consequently to the pathogenesis of diabetic cardiomyopathy.