Cardiovascular effects induced by a new nitric oxide donnor, nitrate tethrahydro-furfuryl (NTHF), in rats

Previous studies have show that the organic nitrate tetrahydrofurfuryl (NTHF) induces vasorelaxation in mesenteric artery rings with involvement of the NO-sGC-PKG pathway. This study evaluated the action of NTHF on cardiovascular parameters in spontaneously hypertensive (SHR) and Wistar Kyoto (WKY) rats, investigating: the nitric oxide (NO) release, acute toxicity, the NTHF effect on blood pressure and heart rate, its vasorelaxant effect and its ability to induce tolerance. NTHF increased NO levels in rat aortic smooth muscle cells (SMC) and cardiomyocites. In acute toxicity studies, a high single dose from NTHF showed low toxicity. In normotensive animals, NTHF induced hypotension after oral administration of NTHF, and bradycardic and hypotensive effects following administration of this nitrate. These results were similar that found using nitroglycerine (NTG). In addition, these effects were not altered by pretreatment with hexamethonium, a ganglionic blocker. However the treatment with methylene blue, a sGC inhibitor, promoted attenuation of both hypotensive and bradycardic effects, suggesting the involvement of the sGC pathway in these effects. In mesenteric artery rings from SHR and WKY rats precontracted with phenylephrine, NTHF induced concentration dependent vasodilatation in both intact and removed endothelium. This result suggests that the vasorelaxant effect is an endothelium derived relaxation factors (EDRFs) independent mechanism. Furthermore, in the presence of NO° scavenging (PTIO) or ODQ, a sGC inhibitor, the vasorelaxation induced by NTHF was decreased, indicating the involvement of NO-sGC pathway in this response in both SHR and WKY. In the presence of cyanamide, an aldehyde dehydrogenase (mtALDH) inhibitor, the vasorelaxant effect was diminished, suggesting that NTHF is metabolized by this enzyme. After exposure to depolarizing agent KCl, the nitrate effect was significantly attenuated, a characteristic of substances which acts by K+ channels activation. This effect was confirmed after using tetraetylamonium (TEA), a K+ channels inhibitor. In normotensive rats treated with NTHF, the acute administration of NTHF promoted bradycardia and hypotension were are not changed in relation to which those observed in vehicle-treated animals, suggesting that organic nitrate did not induce in vivo tolerance. In vitro tolerance was evaluated in both mesenteric artery rings from animals pretreated with NTHF as well as rings previously exposed to isolated concentrations of NTHF. The vasorelaxant effect was not modified by pretreatment or exposure to NTHF, unlike that observed with NTG. In rings treated with NTG, the effect induced by NTHF was not modified, indicating that NTHF did not promote in vitro tolerance. The results demonstrated that NTHF promoted hypotensive and bradycardic effects in both SHR and WKY rats, with involvement of sGC enzyme; NTHF induced a vasorelaxant effect with participation of NO-sGC-PKG pathway and K+ channels. These effects seem to be mediated by NO release from cardiomyocites and SMC. Finally this study will help to advance the field towards clinical trials, since NTHF caused low toxicity and this nitrate was devoid of in vivo and in vitro tolerance.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorEstudos anteriores demonstraram que o nitrato orgânico tetra-hidrofurfurílico (NTHF), promoveu efeito vasorrelaxante em artéria mesentérica de ratos normotensos, com envolvimento da via NO-sGC-PKG. O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos cardiovasculares induzidos pelo NTHF em ratos espontaneamente hipertensos (SHR) e normotensos Wistar Kyoto (WKY), investigando: a liberação de óxido nítrico (NO), a toxicidade aguda, o efeito do NTHF sobre pressão arterial (PA) e frequência cardíaca (FC), o efeito vasodilatador desse composto, além de sua capacidade em induzir tolerância. Em células musculares lisas vasculares (CMLV) de aorta de rato e cardiomiócitos, NTHF promoveu aumento dos níveis de NO. Na avaliação da toxicidade aguda, NTHF foi administrado por via oral numa dose elevada, e nestas condições o nitrato orgânico apresentou baixa toxicidade. Em animais normotensos, NTHF promoveu hipotensão quando administrado por via oral e efeito hipotensor e bradicárdico após a administração intravenosa, semelhante ao observado pelo gliceril trinitrato (GTN). Este efeito não foi alterado pelo prétratamento com hexametônio, um bloqueador nicotínico ganglionar. Porém, o tratamento com azul de metileno, inibidor da enzima ciclase de guanilil solúvel (sGC), promoveu diminuição da resposta, indicando a participação da sGC nos efeitos hipotensor e bradicárdico. Em animais WKY e SHR NTHF promoveu efeito hipotensor e bradicárdico. Em anéis de artéria mesentérica de ratos SHR e WKY, pré-contraídos com fenilefrina, NTHF promoveu vasodilatação concentraçãodependente, com endotélio vascular intacto ou removido, sugerindo um efeito independente da liberação dos fatores relaxantes derivados do endotélio (EDRFs). Na presença do sequestrador de NO radicalar (PTIO) ou do inibidor seletivo da sGC (ODQ), o efeito vasorrelaxante do NTHF foi atenuado, indicando a participação da via NO-sGC tanto em SHR quanto WKY. Na presença de cianamida, um inibidor da enzima aldeído desidrogenase mitocondrial (mtALDH), o efeito vasorrelaxante foi atenuado, indicando que o nitrato é metabolizado por esta enzima. Após a exposição ao agente despolarizante KCl e após adição de tetraetilamônio (TEA), inibidor de canais para K+, o efeito do NTHF foi diminuído. Em animais normotensos prétratados com NTHF, a administração aguda de NTHF hipotensão e bradicardia, comparáveis às observadas no grupo controle, sugerindo que o NTHF não induz tolerância in vivo. A tolerância in vitro foi avaliada em artéria mesentérica de animais tratados previamente com NTHF, quando previamente expostos a concentrações isoladas do nitrato. O efeito vasorrelaxante não foi modificado pelo tratamento ou exposição prévia ao NTHF. Efeito contrário ao obtido com GTN. Em anéis prétratados com GTN, o efeito induzido pelo NTHF não foi modificado, sugerindo que o nitrato em estudo não promove tolerância in vitro. Os resultados demonstram que o NTHF promoveu efeito hipotensor e bradicárdico em animais normotensos e hipertensos, com envolvimento da enzima sGC; apresentou efeito vasorrelaxante, com participação da via NO-sGC-PKG e também de canais para K+. Esses efeitos parecem ser mediados por meio da liberação de NO tanto em CMLV quanto em cardiomiócitos. Por fim, NTHF evidencia um potencial clínico por apresentar baixa toxicidade e não induzir tolerância in vivo e in vitr