Análise temporal do estresse oxidativo na musculatura esquelética de ratos com hipertensão arterial pulmonar induzida por monocrotalina

Abstract

Introdução: A hipertensão arterial pulmonar (HAP) se caracteriza por remodelamento das pequenas artérias e arteríolas pulmonares, vasoconstrição, aumento da resistência vascular e diminuição da complacência, levando ao aumento da pressão arterial pulmonar média. Intolerância ao exercício e fraqueza muscular são encontradas em pacientes e em modelos animais de indução à HAP. Um dos modelos de indução da HAP é através da administração de monocrotalina (MCT) em ratos. Assim como em humanos, animais doentes demonstram alterações ao nível da musculatura esquelética. Objetivos: Avaliação temporal do estresse oxidativo nos músculos diafragma e gastrocnêmio em ratos com HAP induzida por MCT. Metodologia: 48 ratos Wistar machos, pesando aproximadamente 180 gramas (g), foram divididos em grupos Controle (CTR) e MCT 7, 14 e 21 dias. A indução da HAP foi realizada através da administração intraperitoneal de única dose de MCT (60 mg/Kg). Após eutanásia, nos 7°, 14° e 21° dias, músculos diafragma e gastrocnêmio foram colhidos, limpos e pesados. Análises bioquímicas realizadas nesses músculos foram: níveis de espécies reativas de oxigênio (EROs), lipoperoxidação (TBARS), atividades da NADPH oxidase (NOX), superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e glutationa peroxidase (GPx) e concentração de sulfidrilas. Resultados: O peso do gastrocnêmio foi menor nos animais MCT 21 dias e o diafragma não apresentou diferenças em relação aos controles, em todos os tempos medidos. Atividade da NOX aumentou em relação aos controles, em todos os tempos medidos no diafragma e apenas no MCT 21 no gastrocnêmio. Níveis de EROs não apresentaram diferenças em relação aos controles no diafragma mas aumentaram no MCT 7 no gastrocnêmio. No 7º dia, aumentou TBARS nos animais MCT em relação aos controles tanto no diafragma quanto no gastrocnêmio. Níveis de sulfidrilas não apresentaram diferenças em relação aos controles em ambos os músculos. No 21º dia, aumentou atividade da SOD em relação ao controle e demais tempos no diafragma, estando esta aumentada apenas no MCT 7 no gastrocnêmio. A atividade da CAT reduziu no MCT 7 e no MCT 14, respectivamente no diafragma e gastrocnêmio, em relação ao controle. No 21° dia, aumentou atividade da GPx em relação ao controle no diafragma e no MCT 7 no gastrocnêmio; enquanto que esta se mostrou reduzida para MCT 14 e MCT 21 no gastrocnêmio. Conclusão: Os principais resultados demonstram que, na musculatura esquelética, a HAP leva a mudanças no estado redox celular. O diafragma apresentou melhor proteção contra a oxidação pois, apesar da atividade da NOX estar maior em todos os tempos medidos, não houve aumento de EROs e, aos 21 dias, as atividades da SOD e da GPx aumentaram. O gastrocnêmio demonstrou maior susceptibilidade à oxidação. Apesar de controlar o aumento de EROs e de TBARS entre o 7° e o 14° dia, no 21° dia, a atividade elevada da NOX em conjunto com a reduzida atividade da GPx gera ambiente pró-oxidante. Este ambiente pró-oxidante pode estar contribuindo para os mecanismos de perda de massa muscular.

Introduction: Pulmonary arterial hypertension (PAH) is characterized by remodeling of small pulmonary arteries and arterioles, vasoconstriction, increased vascular resistence and decreased compliance, which leads to elevation of mean pulmonary arterial pressure. Exercise intolerance and muscle weakness are found in patients and is a common feature in inducible PAH animal models. One of these models is achieved via administration of monocrotaline (MCT) in rats. Like humans, sick animals show alterations on skeletal muscles. Objectives: To perform temporal evaluation of oxidative stress in diaphragm and gastrocnemius muscles of rats with PAH induced by MCT. Methodology: 48 male Wistar rats, with approximately 180 g of corporal weight, were divided in Control (CTR) and (MCT) groups 7, 14 and 21 days. PAH induction occured through intraperitoneal administration of a single dose of MCT (60 mg/Kg). After euthanasia, on 7th, 14th and 21th days, diaphragm and gastrocnemius muscles were harvested, washed and weighted. The biochemical analysis performed in these muscles were: levels of reactive oxygen species (ROS); lipoperoxidation (TBARS); NADPH oxidase (NOX), superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and glutathione peroxidase (GPx) activities; and concentration of sulfhydryls. Results: Gastrocnemius’ weight was reduced in MCT 21 animals whereas diaphragm did not show differences compared with controls in all measured times. NOX activity increased compared with controls, in all time points in diaphragm, and only in MCT 21 in gastrocnemius. ROS levels did not show differences compared with controls in diaphragm, but enhanced in MCT 7 in gastrocnemius. On the 7th day, TBARS increased in MCT animals compared with controls, both in diaphragm and gastrocnemius. Sulfhydryl levels did not show differences compared with controls in both muscles. On 21th day, SOD activity increased compared with control and with the other time points in diaphragm, whereas enhanced in gastrocnemius only in MCT 7. CAT activity reduced in MCT 7 and MCT 14, in diaphragm and in gastrocnemius respectively, compared with controls. On 21th day, GPx activity enhanced, compared with control in MCT 7 in gastrocnemius, whereas there was a reduction of this enzyme activity in MCT 14 and MCT 21 for the same muscle. Conclusion: The main results demonstrate that, in skeletal muscles, PAH induces changes in cellular redox status. The diaphragm displayed better protection against oxidation because, althougth NOX activities were higher in all time points, there were no ROS elevation and, on the 21th day, SOD and GPx activities enhanced. The gastrocnemius showed higher susceptibility to oxidation. Even thought it controlled the enhancement of ROS and TBARS among the 7th and the 14th days, on 21th day the elevated activity of NOX togheter with a reduced activity of GPx leads to a pro-oxidant environment. This pro-oxidant environment may be contributing to the loss of muscular mass mechanisms.