Cardioprotection promoted by mirtenol in ischemia-reperfusion injury is mediated by antioxidant and antipopotic actions

Cardiovascular diseases are the leading cause of death worldwide, and myocardial infarction (MI) is one of the most devastating. Cardiac ischemia-reperfusion injury represents a major threat to human health, contributing to adverse cardiovascular effects.However, although reperfusion of the ischemic heart is essential to reduce myocardial damage, restoration of blood flow may, paradoxically, amplify cellular damage.The recognition that pathological events occurring both in ischemia and reperfusion contribute to tissue injury leads to accelerated efforts to identify mechanisms of IR injury in the hope of identifying new treatments that may limit injury induced by blood reduction flow and / or damage produced by reperfusion.Myrtenol is a monoterpene with multiple pharmacological activities. However, although monoterpenes have been proposed to play beneficial roles in a variety of cardiac disorders, pharmacological actions of myrtenol in the heart are not yet reported. Hence, the aim of this study was to evaluate whether myrtenol promotes cardioprotection against myocardial ischemia-reperfusion (IR) injury, and the mechanisms involved in these effects. Male Wistar rats were orally treated for seven consecutive days with solution (NaCl 0.9% 0.20 ml + DMSO 0.05 ml), myrtenol (50 mg/kg) or N-acetyl cysteine (1.200 mg/kg, NAC).Subsequently, the hearts were submitted to cardiac IR injury, through the aortic perfusion flow system of the langedorff type, contractile parameters such as left ventricular pressure (PVE), maximum rise/down velocity of left intraventricular pressure (dP/dt), heart rate (HR), electrocardiographic parameters, HR, PR interval and duration of the QRS complex, measured the activity of Lactate Dehydrogenase (LDH), determined the severity of cardiac arrhythmias (ASI). The oxidative stress was evaluated on the basis of the determination of total hydroperoxides, total sulfhydryl (SH) groups, measurements of the reactive oxygen species (ROS) generation, the carbonylated proteins, the activity of the endogenous antioxidant enzymes: superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) , glutathione peroxidase (GPx) and glutathione reductase (GR), and the infarct area. The apoptosis pathway was investigated by the expression of Bax and Bcl-2 proteins and in situ apoptosis was studied from the TUNEL assay. Here, we show that the severe impairment of contractile performance induced by IR was significantly prevented by myrtenol or NAC. Moreover, Myrtenol abolished aberrant electrocardiographic waveform (ST-segment elevation), as well as reduced life-threatening arrhythmias and infarct size induced by IR injury. Importantly, myrtenol fully prevented the massive increase of cardiac reactive oxygen species generation and oxidative stress damage. Accordingly, myrtenol restored the impairment of endogenous antioxidant enzymes (superoxide dismutase, catalase, glutathione peroxidase and reductase) activities and balance of pro- and anti-apoptotic pathways (Bax and Blc-2), associated with decreased TUNEL-positive apoptotic cells. Taken together, our data show that myrtenol promotes cardioprotection against IR injury through attenuation of oxidative stress and inhibition of pro-apoptotic pathway.Fundação de Apoio a Pesquisa e à Inovação Tecnológica do Estado de Sergipe - FAPITEC/SEA lesão de isquemia-reperfusão cardíaca representa um grande dano à saúde humana contribuindo para efeitos cardiovasculares adversos. Embora a reperfusão do coração isquêmico seja essencial para reduzir o dano miocárdico em processo de isquemia, a restauração do fluxo sanguíneo pode, paradoxalmente, amplificar o dano celular. Não existem metodologias de intervenção clínica que tratem a origem dos eventos celulares que levam ao dano celular observado. Neste contexto, o mirtenol é um monoterpeno com múltiplas atividades farmacológicas e estudos sugerem que esta molécula possa atuar em eventos que culminam na prevenção da lesão tissular. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar se o mirtenol promove a cardioproteção contra a lesão de isquemia-reperfusão cardíaca (IR) e os mecanismos envolvidos nesses efeitos. Para este estudo, ratos Wistar machos foram pré-tratados por via oral durante sete dias consecutivos com solução salina (NaCl 0,9% 0,20 ml + DMSO 0,05 mL), mirtenol (50 mg / kg) ou N-acetil cisteína (NAC) (1.200 mg / kg). Posteriormente, os corações foram submetidos à lesão de IR cardíaca, por meio do sistema de perfusão aórtica de fluxo constate do tipo Langedorff. Foram obtidos os parâmetros contráteis tais como pressão ventricular esquerda (PVE), derivadas máxima (+dP/dt) e mínima (-dP/dt) da PVE, frequência cardíaca (FC), parâmetros eletrocardiográficos, como FC, intervalo PR e a duração do complexo QRS. Além disso, foi mensurado a atividade da lactato desidrogenase (LDH) determinado o índice de severidade das arritmias cardíacas (ISA) e a área de infarto. O estresse oxidativo foi avaliado com base na determinação de hidroperóxidos totais, grupamento sulfidrilas totais, ainda foram mensuradas as espécies reativas de oxigênio (EROs), as proteínas carboniladas e determinada a atividade das enzimas antioxidantes endógenas: superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT), glutationa peroxidase (GPx) e glutationa redutase (GR), e a área de infarto. A apoptose celular foi investigada mediante a expressão das proteínas Bax e Bcl-2 e a apoptose in situ foi avaliada pelo método TUNEL. Mostramos que o comprometimento severo do desempenho contrátil induzido pela IR foi prevenido de forma significativa pelo mirtenol e NAC. Além disso, que o mirtenol preveniu a forma de onda eletrocardiográfica discrepante (elevação do segmento ST), bem como, reduziu as arritmias fatais e o tamanho da área do infarto induzido pela lesão de IR. Relevantemente, o mirtenol impediu o aumento de superóxido e danos cardíacos que poderiam ser causados pelo estresse oxidativo. Consequentemente, o mirtenol restaurou a atividade das enzimas antioxidantes endógenas e o equilíbrio das vias pró e antiapoptóticas (Bax e Blc-2), associado à diminuição das células apoptóticas TUNEL-positivas. Em conjunto, nossos dados mostram que o mirtenol promove a cardioproteção contra lesão de IR através da atenuação do estresse oxidativo e inibição da via pró-apoptótica.Aracaj