Papel da resposta as proteínas mal enoveladas mitocondrial (UPRmt) na cardiomiopatia induzida pela doxorrubicina: aplicação de metabolômica comparativa para identificar assinaturas metabólicas

• Processo: 19/07221-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2019
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2020
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Metabolismo e Bioenergética
• Pesquisador responsável: Julio Cesar Batista Ferreira
• Beneficiário: Luiz Henrique Marchesi Bozi
• Supervisor: Edward T Chouchani
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Biomédicas (ICB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Harvard University, Boston, Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 16/09611-0 - Cardiotoxicidade induzida pela doxorrubicina: caracterização da sinalização mitocondrial retrógrada ativada pelo desequilíbrio proteostático, BP.PD
• Assunto(s): Metabolismo Cardiotoxicidade Insuficiência cardíaca Neoplasias Doxorrubicina Mitocôndrias
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: câncer | cardiotoxicidade | Doxorrubicina | Insuficiência Cardíaca | metabolismo | mitocôndria | Metabolismo

Resumo

A doxorrubicina (antraciclina) é um dos quimioterápicos mais eficazes no tratamento de diferentes tipos de câncer, incluindo linfomas, sarcomas e câncer de mama. Entretanto, a doxorrubicina tem como principal efeito colateral a cardiotoxicidade, que pode levar ao desenvolvimento da insuficiência cardíaca. Apesar dos mecanismos envolvidos no efeito cardiotóxico da doxorrubicina ainda não estarem totalmente esclarecidos, sabe-se que ela acumula nas mitocôndrias cardíacas, afetando tanto a função, como a proteostase dessa organela. As mitocôndrias mantêm a sua proteostase por meio da ativação da resposta as proteínas mal enoveladas mitocondrial (UPRmt), um processo de retroalimentação mitocôndria-núcleo capaz de manter a qualidade mitocondrial frente à estímulos estressores. Neste estudo investigaremos o papel da UPRmt na cardiomiopatia induzida pela doxorrubicina. Nossos resultados preliminares sugerem que a doxorrubicina promove a ativação compensatória da UPRmt no músculo esquelético de C. elegans. Entretanto, a responsividade da UPRmt à doxorrubicina é perdida ao longo do tratamento com doxorrubicina, o que está associado a um prejuízo na bioenergética mitocondrial e redução da função muscular. Portanto, esses achados indicam que a perda da responsividade da UPRmt pode contribuir para o efeito tóxico da doxorrubicina. De fato, nematoides com perda de função da UPRmt apresentam maior sensibilidade a doxorrubicina, demonstrada por uma antecipação dos efeitos deletérios da doxorrubicina na bioenergética mitocondrial e função muscular. Por outro lado, C. elegans com a UPRmt constitutivamente ativa são resistentes ao efeito tóxico da doxorrubicina. Resultados semelhantes foram encontrados no coração de camundongos tratados com uma única dose de doxorrubicina. Nestes animais, verificamos que a ativação da UPRmt é acompanhada pelo reestabelecimento da bioenergética mitocondrial e função cardíaca. No entanto, a administração crônica de doxorrubicina inibe a UPRmt, resultando em disfunção mitocondrial e insuficiência cardíaca. Além disso, observamos que a perda de função da UPRmt exacerba a toxicidade da doxorrubicina em cardiomiócitos adultos em cultura. Portanto, nossos achados sugerem que a doxorrubicina promove a ativação da UPRmt. Entretanto, essa resposta compensatória é perdida ao longo do tratamento crônico com doxorrubicina, contribuindo, assim, para a perda da proteostase mitocondrial e disfunção cardíaca. Considerando o potencial da UPRmt como um novo alvo terapêutico para o tratamento da cardiomiopatia induzida pela doxorrubicina, utilizaremos a técnica de metabolômica comparativa para identificar vias metabólicas responsáveis pela resistência à doxorrubicina induzida pela ativação da UPRmt.A presente proposta de pesquisa é uma colaboração entre os laboratórios do Dr. Julio Ferreira (USP) e do Dr. Edward Chouchani (Harvard). O laboratório do Prof. Chouchani tem como foco de pesquisa identificar os mecanismos envolvidos na disfunção metabólica que levam ao desenvolvimento de doenças cardiovasculares. Seu laboratório utiliza espectrometria de massa e técnicas bioquímicas para identificar assinaturas metabólicas que controlam as vias de sinalização intracelulares iniciadas pela mitocôndria. Portanto, essa colaboração internacional permitirá a identificação de vias metabólicas envolvidas na resistência à doxorrubicina induzida pela ativação da UPRmt.

Publicações científicas

(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)

REDDY, ANITA; BOZI, LUIZ H. M.; YAGHI, OMAR K.; MILLS, EVANNA L.; XIAO, HAOPENG; NICHOLSON, HILARY E.; PASCHINI, MARGHERITA; PAULO, JOAO A.; GARRITY, RYAN; LAZNIK-BOGOSLAVSKI, DINA; et al. pH-Gated Succinate Secretion Regulates Muscle Remodeling in Response to Exercise. Cell, v. 183, n. 1, p. 31-pg., 2020-10-01. (19/07221-9)

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)