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Cardiotoxicidade induzida pela doxorrubicina: caracterização da sinalização mitocondrial retrógrada ativada pelo desequilíbrio proteostático

Processo: 16/09611-0
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de janeiro de 2017
Vigência (Término): 31 de dezembro de 2019
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Bioquímica - Metabolismo e Bioenergética
Convênio/Acordo: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Pesquisador responsável:Julio Cesar Batista Ferreira
Beneficiário:Luiz Henrique Marchesi Bozi
Instituição-sede: Instituto de Ciências Biomédicas (ICB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo, SP, Brasil
Assunto(s):Mitocôndrias

Resumo

A doxorrubicina é um dos quimioterápicos mais eficazes no tratamento do câncer. Entretanto, aproximadamente 30% dos pacientes tratados desenvolvem insuficiência cardíaca. Os mecanismos envolvidos no efeito cardiotóxico da doxorrubicina são desconhecidos. Sabe-se que a doxorrubicina acumula nas mitocôndrias cardíacas causando mutação e redução no conteúdo de DNA mitocondrial. Esse cenário diminui a expressão de proteínas mitocondriais codificadas pelo DNA mitocondrial, mas não pelo DNA nuclear, resultando no desequilíbrio proteostático mitocondrial. A manutenção da proteostase mitocondrial é vital para o bom funcionamento da mitocôndria. Recentemente foi descoberto que a proteostase mitocondrial é mantida pela sinalização mitocondrial retrógrada, a qual é uma via de comunicação mitocôndria-núcleo capaz de manter a qualidade mitocondrial frente estímulos estressores. No presente projeto, propomos caracterizar o efeito da doxorrubicina na sinalização mitocondrial retrógrada cardíaca ativada pelo desequilíbrio proteostático mitocondrial. Hipotetizamos que o estresse mitocondrial agudo causado pela doxorrubicina ativa a sinalização mitocondrial retrógrada cardíaca na tentativa de compensar a perda da proteostase mitocondrial. Contudo, a aplicação de sucessivas doses de doxorrubicina inibe a sinalização mitocondrial retrógrada cardíaca, contribuindo então para desenvolvimento da insuficiência cardíaca. Para testar nossa hipótese, trataremos camundongos c57/bl6 com 10 mg/kg de doxorrubicina. Seu efeito agudo será avaliado 2, 12, 24 e 48 horas após a sua administração. Para a avaliação do efeito crônico, os animais receberão 3 doses (10 mg/kg) de doxorrubicina, com intervalo de 48 horas e serão avaliados 11 dias após o início do tratamento. Nestes tempos avaliaremos: curva de sobrevida, função cardíaca, equilíbrio proteostático mitocondrial, acúmulo de proteínas mitocondriais mal enoveladas, bioenergética mitocondrial, liberação de H2O2 mitocondrial e expressão gênica de marcadores da sinalização mitocondrial retrógrada (hspa9, hsp-60 e clpp). Testaremos o efeito hormético da sinalização mitocondrial retrógrada em cultura de cardiomiócitos, nos quais avaliaremos se o silenciamento individual dos genes hspa9, hsp-60 e clpp, exacerbará a redução da contratilidade, do transiente de Ca+2 e da viabilidade dos cardiomiócitos causada pela doxorrubicina. Validaremos nossos achados utilizando C. elegans. Para isso, incubaremos animais expressando a proteína reporter GFP associada à hsp-6 com diferentes doses de doxorrubicina. Avaliaremos a fluorescência de GFP para determinar a ativação da sinalização mitocondrial retrógrada. Além disso, analisaremos o efeito da doxorrubicina na respiração mitocondrial, produção de espécies reativas, equilíbrio proteostático, acúmulo de proteínas mal enoveladas, bombeamento da faringe e longevidade dos animais. Por fim, estudaremos uma possível relação causa-efeito entre a sinalização mitocondrial retrógrada e a toxicidade causada pela doxorrubicina em C. elegans apresentando perda ou ganho de função de proteínas envolvidas nessa via de sinalização, nos quais realizaremos as análises supracitadas. Nossos resultados preliminares mostram que camundongos tratados com doxorrubicina apresentam disfunção cardíaca associada ao comprometimento do metabolismo bioenergético mitocondrial. Ainda, uma única administração de doxorrubicina é capaz de ativar a sinalização mitocondrial retrógrada em C. Elegans. Esses achados validam nossa hipótese e reiteram a viabilidade do presente projeto. Vale ressaltar que não existem terapias capazes de anular ou minimizar os efeitos cardiotóxicos da doxorrubicina. Dessa forma, a descoberta de sinais intracelulares capazes de produzir uma resposta adaptativa (mesmo que transiente) frente a cardiotoxicidade induzida pela doxorrubicina é de extrema importância, pois contribuirá para o desenvolvimento de terapias capazes de aumentar a efetividade do tratamento do câncer. (AU)

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