Carnosina como agente protetor do tecido muscular cardíaco: avanços em direção ao seu uso terapêutico

• Processo: 24/18769-3
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2028
• Área do conhecimento: Ciências da Saúde - Nutrição - Bioquímica da Nutrição
• Pesquisador responsável: Guilherme Giannini Artioli
• Beneficiário: Guilherme Giannini Artioli
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Biomédicas (ICB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Joao Paulo Fabi ; Julio Cesar Batista Ferreira ; Marisa Helena Gennari de Medeiros ; Thiécla Katiane Osvaldt Rosales
• Assunto(s): beta-Alanina Carnosina Compostos bioativos Coração Dipeptídeos Histidina
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Beta-Alanina | Carnosina | Compostos bioativos | Coração | dipeptídeos | Histidina | Compostos bioativos

Resumo

A carnosina é um dipeptídeo intracelular sintetizado em tecidos excitáveis, em especial nos músculos estriados. A carnosina pode ser obtida via dieta, mas apresenta baixa disponibilidade em razão da presença de carnosinases no trato gastrintestinal e no sangue, enzimas hidrolisam o dipeptídeo. A carnosina tem diversas propriedades que lhe conferem potencial de uso terapêutico e agente promotor de melhoras no desempenho físico e esportivo. Dentre elas, destacam-se regulação do pH, ação antioxidante, proteção contra glicação e carbonilação proteicas, e detoxificação de aldeídos produzidos pela peroxidação lipídica. Nosso grupo desenvolveu linhagem inédita de ratos nocaute para o gene CARNS1, que são desprovidos de carnosina. Esse modelo permite o estudo das funções fisiológicas da carnosina, e revelou importante ação de modulação da função cardíaca via transientes de Ca2+. Neste projeto, iremos explorar o papel protetor da carnosina no tecido cardíaco em condição de desafio à fisiologia, usando doxorrubicina como agente indutor de toxicidade cardíaca. A função protetora da carnosina será testada via manipulação do conteúdo de carnosina intracelular pela formação de 4 grupos distintos: sem carnosina (ratos CARNS1-/-), carnosina normal (ratos selvagens CARNS1+/+), carnosina aumentada (ratos selvagens suplementados com beta-alanina), e ratos controle. Todos os grupos serão submetidos ao tratamento com doxorrubicina, exceto o grupo controle. Os animais do grupo beta-alanina (que sabidamente aumenta a carnosina tecidual) receberão o aminoácido em sua água de beber (1,8%) a partir dos 30 dias de vida por um total de 16 semanas. A partir da 10ª semana, eles também receberão doxorrubicina por mais 6 semanas (exceto o grupo controle), totalizando 16 semanas de experimento, contadas a partir do 30º dia de vida. Serão avaliados os seguintes parâmetros: a função cardíaca in-vivo, avaliada por ecocardiografia; função contrátil de cardiomiócitos isolados; transientes de Ca2+ em cardiomiócitos isolados; respiração mitocondrial em extratos de ventrículo esquerdo; marcadores plasmáticos de dano cardíaco (CK-MB e troponina-I) e de inflamação (IL-1¿, IL-6, e TNF-¿); morfologia do tecido cardíaco, avaliada por microscopia de luz e microscopia eletrônica de transmissão; marcadores de estresse oxidativo no tecido cardíaco (proteína carbonilada, GSH:GSSG, 8-isoprostano, mieloperoxidase, dano ao DNA, e marcadores de ferroptose: ferro celular total, e expressão dos genes PTGS2 e CHAC1); expressão de proteínas da via Nrf2 no tecido cardíaco (Nrf2, Keap1, AMPK e Nf-Kb); expressão proteica de citocinas pró-inflamatórias no tecido cardíaco (IL-1, IL-6 e TNF-¿). Além disso, um segundo estudo será conduzido para desenvolver e validar um processo de nanoencapsulamento de carnosina com polissacarídeo pectina, com o intuito de melhorar o perfil farmacocinético da carnosina na circulação sanguínea, aumentando assim seu potencial como agente protetor sistêmico. As nanopartículas serão desenvolvidas por auto-organização molecular para formar uma nanoestrutura estável. A caracterização físico-química das nanoestruturas será realizada considerando o tamanho médio (em nanômetros), distribuição de tamanho (em PDI) e potencial Zeta (mV) através da técnica de dispersão dinâmica de luz (DLS), buscando determinar a estabilidade e homogeneidade da nanoformulação. Além disso, será realizada a análise de morfologia através da microscopia eletrônica de varredura (MEV) para revelar as características estruturais das nanoestruturas. Após o desenvolvimento, as nanoestruturas terão sua estabilidade no trato gastrointestinal verificadas, bem como sua possível liberação no intestino analisadas por meio da aplicação de um sistema simulado da digestão humana pelo protocolo INFOGEST® 2.0. A resistência das nanoestruturas à ação das carnosinases será testada em ensaio de degradação de carnosina vs. carnosina nanoencapsulada em soro humano. (AU)