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Caracterização da sinalização mitocondrial retrógrada no processo de isquemia-reperfusão

Processo: 14/24145-0
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de fevereiro de 2015
Vigência (Término): 31 de dezembro de 2015
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Fisiologia - Fisiologia de Órgãos e Sistemas
Pesquisador responsável:Julio Cesar Batista Ferreira
Beneficiário:Ruda Prestes e Albuquerque
Instituição-sede: Instituto de Ciências Biomédicas (ICB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Assunto(s):Transdução de sinais   Mitocôndrias   Reperfusão   Isquemia   Anóxia   Modelos animais

Resumo

As doenças isquêmicas são a primeira causa de mortalidade e morbidade no mundo. O processo conhecido por isquemia-reperfusão (I/R) causa danos irreparáveis aos tecidos acometidos (ex. coração, cérebro e rins) em decorrência da grande variação na tensão de oxigênio tecidual. A reperfusão do tecido afetado, que ficará temporariamente mantido em hipóxia (com baixa tensão de oxigênio), resulta em brusco aporte de oxigênio (alta tensão de oxigênio) e consequente colapso metabólico, caracterizado pela disfunção mitocondrial associada à elevada produção de radicais livres. Atualmente descrevemos a reperfusão tecidual como um "mal necessário", pois é indispensável para a manutenção da vida em curto prazo (após insulto isquêmico), porém resulta no estabelecimento de um quadro de disfunção metabólica que reduzirá a vida em longo prazo. Dessa forma, o entendimento dos sinais celulares envolvidos no estabelecimento e propagação da disfunção metabólica induzida pela isquemia-reperfusão é essencial para o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas que poderão ser utilizadas no tratamento do infarto do miocárdio, acidente vascular cerebral, isquemia renal e transplante de órgãos. No presente projeto de pesquisa propomos caracterizar a sinalização mitocondrial retrógrada durante a isquemia-reperfusão. A sinalização mitocondrial retrógrada, também conhecida como mitochondrial unfolded protein response, é um processo de retroalimentação mitocôndria-núcleo capaz de manter a qualidade mitocondrial frente estímulos estressores que alterem a proteostase mitocondrial. Durante o estresse, fragmentos peptídicos mitocondriais são transportados para o citosol, que por sua vez encaminha uma mensagem ao núcleo que resulta na expressão de chaperonas, proteases e transportadores de membrana mitocondriais, que terão o papel de restaurar o bom funcionamento da organela através do remodelamento metabólico. Hipotetizamos que a isquemia-reperfusão interfira negativamente na sinalização mitocondrial retrógrada, contribuindo para o estabelecimento do quadro de disfunção metabólica. Ressaltamos que não há dados na literatura sobre esse tema. Para testar nossa hipótese submeteremos células MEF (mouse embryonic fibroblasts) ao processo de isquemia-reoxigenação e caracterizaremos a sinalização mitocondrial retrógrada, metabolismo mitocondrial, liberação de H2O2 mitocondrial, potencial da membrana interna mitocondrial e viabilidade celular. Por fim, validaremos nossos achados em modelo de isquemia-reperfusão cardíaca ex vivo, utilizando ratos Wistar. Decidimos caracterizar inicialmente a sinalização mitocondrial retrógrada em células devido à facilidade de hiper-expressar e silenciar genes de interesse e gerar provas de conceito nesse sistema (etapa futura do trabalho, caso encontremos alterações na sinalização mitocondrial retrógrada). Já os experimentos com sistemas mais complexos (coração isolado de ratos), decidimos utilizar para mostrar a possível relevância da sinalização mitocondrial retrógrada como um futuro alvo terapêutico no tratamento de doenças isquêmicas.