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

• Processo: 16/09611-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Vigência (Início): 01 de janeiro de 2017
• Vigência (Término): 31 de outubro de 2020
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Metabolismo e Bioenergética
• Acordo de Cooperação: 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
• Bolsa(s) vinculada(s): 19/07221-9 - Papel da resposta as proteínas mal enoveladas mitocondrial (UPRmt) na cardiomiopatia induzida pela doxorrubicina: aplicação de metabolômica comparativa para identificar assinaturas metabólicas, BE.EP.PD
• Assunto(s): Mitocôndrias
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: C | disfunção cardíaca | elegans | metabolismo mitocondrial | proteostase mitocondrial | Mitocôndria

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)

Publicações científicas

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(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

BOZI, LUIZ H. M.; CAMPOS, JULIANE C.. Targeting the ubiquitin proteasome system in diabetic cardiomyopathy. JOURNAL OF MOLECULAR AND CELLULAR CARDIOLOGY, v. 109, p. 61-63, AUG 2017. (12/14416-1, 16/09611-0)

TAKANO, ANA P. C.; CAMPOS, JULIANE C.; VOLTARELLI, VANESSA A.; FERREIRA, JULIO C. B.. Endoplasmic reticulum stress impairs cardiomyocyte contractility through JNK-dependent upregulation of BNIP3. INTERNATIONAL JOURNAL OF CARDIOLOGY, v. 272, p. 194-201, DEC 1 2018. (15/22814-5, 16/09611-0)

FERREIRA, JULIO C. B.; CAMPOS, JULIANE C.; QVIT, NIR; QI, XIN; BOZI, LUIZ H. M.; BECHARA, LUIZ R. G.; LIMA, VANESSA M.; QUELICONI, BRUNO B.; DISATNIK, MARIE-HELENE; DOURADO, PAULO M. M.; et al. A selective inhibitor of mitofusin 1-beta IIPKC association improves heart failure outcome in rats. NATURE COMMUNICATIONS, v. 10, JAN 18 2019. (10/00028-4, 15/22814-5, 17/16694-2, 17/11142-1, 12/05765-2, 10/51906-1, 17/16540-5, 09/12349-2, 16/01633-5, 16/09611-0, 15/20783-5)

CAMPOS, JULIANE CRUZ; MARCHESI BOZI, LUIZ HENRIQUE; KRUM, BARBARA; GRASSMANN BECHARA, LUIZ ROBERTO; FERREIRA, NIKOLAS DRESCH; ARINI, GABRIEL SANTOS; ALBUQUERQUE, RUDA PRESTES; TRAA, ANNIKA; OGAWA, TAKAFUMI; VAN DER BLIEK, ALEXANDER M.; et al. Exercise preserves physical fitness during aging through AMPK and mitochondrial dynamics. PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA, v. 120, n. 2, p. 11-pg., 2023-01-10. (13/07937-8, 19/18444-9, 17/16540-5, 19/07221-9, 19/25049-9, 15/22814-5, 16/09611-0, 17/16694-2)