Metabolismo de aldeídos na disfunção muscular esquelética: uma oportunidade no tratamento da Doença Arterial Periférica

• Processo: 22/13655-4
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2029
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Fisiologia - Fisiologia de Órgãos e Sistemas
• Pesquisador responsável: Julio Cesar Batista Ferreira
• Beneficiário: Julio Cesar Batista Ferreira
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Biomédicas (ICB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Danilo Bilches Medinas ; Marisa Helena Gennari de Medeiros ; Patricia Chakur Brum ; Vanessa Olzon Zambelli
• Assunto(s): Mitocôndrias Estresse oxidativo Metabolismo Aldeídos Doença arterial periférica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Disfunção muscular esquelética | Estresse oxidativo | Metabolismo de aldeído | mitocôndria | Terapia | Fisiologia e bioquímica muscular

Resumo

A doença arterial periférica (DAP) afeta mais de 200 milhões de pessoas em todo o mundo. Tipicamente, a DAP se deve à aterosclerose decorrente da obstrução das artérias ilíaca, femoral e/ou infra-poplítea, e consequente redução do suprimento sanguíneo para os membros inferiores. Atualmente, a maioria das intervenções médicas atua no aspecto vascular da DAP. Embora tais intervenções geralmente aumentem o fluxo sanguíneo para o membro isquêmico, a morbidade e a mortalidade associadas à DAP continuam a aumentar. Este cenário levanta novas questões fundamentais sobre a contribuição das alterações metabólicas intrínsecas no membro afetado para a progressão da DAP. Evidências recentes demonstram que pacientes com DAP apresentam uma miopatia muscular grave associada à disfunção bioenergética mitocondrial e estresse oxidativo, presumivelmente desencadeados por ciclos intermitentes de isquemia-reperfusão observados durante o caminhar. Motivados por este novo paradigma, propomos uma nova estratégia terapêutica para melhorar a miopatia e a lesão mitocondrial na DAP através da remoção de aldeídos mitocondriais reativos gerados durante o estresse oxidativo, como a 4-hidroxinonenal (4-HNE). Previamente, demonstramos (FAPESP JP1#2012/05765-2) que o 4-HNE desempenha um papel crucial no estabelecimento e propagação da lesão de isquemia-reperfusão no coração. De maneira simplificada, o 4-HNE é um aldeído reativo lipofílico que acumula durante eventos isquêmicos e forma adutos irreversíveis com proteínas (inativando-as). Nesse sentido, propomos que a remoção acelerada de 4-HNE minimizará (ou abolirá) o dano muscular esquelético na DAP. O 4-HNE é metabolizado principalmente pela enzima mitocondrial aldeído desidrogenase 2 (ALDH2). Recentemente, nosso grupo identificou uma molécula capaz de ativar seletivamente a ALDH2, denominada Alda-1. Ainda, demonstramos que o tratamento com Alda-1 reduz os efeitos deletérios do 4-HNE (através da sua maior remoção), melhorando o metabolismo mitocondrial e protegendo contra lesão de isquemia-reperfusão. Na presente proposta de pesquisa, hipotetizamos que a ativação de ALDH2 facilitará a remoção de 4-HNE reativo, preservará o metabolismo mitocondrial, e consequentemente aumentará a viabilidade do músculo esquelético. Essas mudanças resultarão na melhora do desfecho da PAD. Do ponto de vista clínico, essa hipótese é relevante, uma vez que os adutos de 4-HNE estão acumulados na musculatura esquelética de pacientes com DAP; sugerindo, portanto, um metabolismo de aldeído comprometido. Ainda, vale ressaltar que cerca de 560 milhões de pessoas no mundo carregam uma mutação no gene da ALDH2 (mutação E487K ou ALDH2*2), o que resulta em atividade enzimática reduzida e suscetibilidade elevada à intoxicação por aldeído e risco de doença cardiovascular. Entretanto, o impacto dessa mutação na DAP ainda é desconhecido. O principal objetivo da presente proposta é entender o papel do metabolismo do aldeído mitocondrial do músculo esquelético na DAP e testar sua aplicação terapêutica. Para isso, propomos: (1) Determinar o efeito de ativadores de ALDH2 (Aldas) e inibidores (Aldis) em um modelo animal de DAP; (2) Identificar proteínas modificadas pelo 4-HNE no músculo esquelético na DAP utilizando espectrometria de massa; (3) Validar as interações encontradas no objetivo 2 usando mioblastos imortalizados (C2C12) e cultura primária; (4) Caracterizar a contribuição da mutação ALDH2*2 na progressão da DAP em camundongos transgênicos (ALDH2*2 knockin); (5) Determinar o efeito do ativador de ALDH2 (Alda-1) durante a progressão da PAD em camundongos ALDH2*2 knockin; (6) Caracterizar o perfil da ALDH2 e adutos de 4-HNE em biópsias de músculo esquelético de pacientes com DAP; (7) Avaliar os efeitos da modulação da ALDH2 na ativação de células satélites e na regeneração do músculo esquelético; (8) Realizar experimentos de genômica funcional em C. Elegans para identificar novos genes envolvidos na lesão de isquemia-reperfusão. (AU)