Σκοπός: Να διερευνήσουμε το ρόλο των ενδογενών παραγόμενων και εξωγενώς
χορηγούμενων αέριων διαβιβαστών , NO και H2S, ι) στη παθοφυσιολογία του
εμφράγματος του μυοκαρδίου, ιι) στην ικανότητά τους να μιμούνται το PostC και
ιιι) το φυσιολογικό τους ρόλο στο κάπνισμα. Οι σκοποί προσεγγίστηκαν με την
διενέργεια τεσσάρων διακριτών μελετών.
Μέθοδοι και Αποτελέσματα: Στην πρώτη μελέτη η επαγωγή οξειδωτικού στρες σε
καρδιομυοκύτταρα ή η in vivo επαγωγή εμφράγματος του μυοκαρδίου ενεργοποίησε
την PYK2 και φωσφορυλίωσε την eNOS τόσο στην ανασταλτική Y656 όσο και στη θέση
ενεργοποίησης S1176. Με δοκιμασίες ενεργότητας η θέση Y657 αποδείχθηκε κυρίαρχη
σε σχέση με τη θέση S1176. Η φαρμακολογική αναστολή της PYK2 ανέστρεψε την
αναστολή της eNOS και μείωσε την έκταση του εμφράγματος στους μύες άγριου τύπου
, αλλά όχι στους eNOS KO μύες.
Στη δεύτερη και τρίτη μελέτη η χορήγηση Νιτρογλυκερίνης και NaHS μείωσαν την
έκταση του εμφράγματος σε in vivo κονίκλους. Ωστόσο η μοριακή σηματοδότηση των
δύο μορίων διαφοροποιήθηκε. Η καρδιοπροστατευτική δράση της Νιτρογλυκερίνης
ανατράπηκε κατόπιν αναστολής των PI3K και NOS ενώ η χορήγησή της δε μείωσε την
έκταση του εμφράγματος σε μύες eNOS KO. Επιπρόσθετα, η Νιτρογλυκερίνη δεν
αύξησε τα επίπεδα του καρδιακού cGMP ενώ η αναστολή της PKG δεν ανέτρεψε την
προστατευτική της δράση. Μηχανιστικά, η Νιτρογλυκερίνη προστάτευσε μέσω ενός
εξαρτώμενου από την CypD τρόπου καθώς δεν οδήγησε σε επιπρόσθετη προστασία σε
CypD KO μύες. Ενδιαφέρον αποτελεί το γεγονός ότι η δράση της σχετίστηκε με μία
εξαρτώμενη από την eNOS μείωση του νιτρο-οξειδωτικού στρες. Αντίθετα η αναστολή
των NOS δεν επηρέασε την ευεργετική δράση του NaHS στην ομάδα των κονίκλων,
ωστόσο, στους μύες η γενετική ή φαρμακολογική αναστολή της eNOS ανέτρεψε τη
δράση του NaHS. Το NaHS αύξησε τα καρδιακά επίπεδα του cGMP και η αναστολή της
PKG ανέστρεψε την προστατευτική του δράση. Επιπρόσθετα, το NaHS ενεργοποίησε
τη φωσφολαμβάνη (PLN), με τρόπο εξαρτώμενο από την PKG και δεν μείωσε την
έκταση του εμφράγματος σε μύες PLN KO.
Στην τέταρτη μελέτη η έκθεση μυών σε καπνό τσιγάρου αύξησε την αρτηριακή πίεση
και ενεργοποίησε το μονοπάτι NOS/sGC/cGMP ενώ μείωσε την έκφραση των ενζύμων
που παράγουν H2S. Η έκθεση στο κάπνισμα δεν αύξησε την έκταση του εμφράγματος
σε σχέση με την ομάδα έκθεσης σε αέρα δωματίου. Η εφαρμογή του PreC αλλά όχι
του PostC ήταν αποτελεσματική στους μύες υπό έκθεση σε καπνό τσιγάρου. Το PreC
διατήρησε την καρδιοπροστατευτική του δράση καθώς δεν επηρέασε την σηματοδότηση
επιβίωσης σε αντίθεση με το PostC.
Συμπεράσματα: ι) η PYK2 αποτελεί κυρίαρχο ρυθμιστή της eNOS στο έμφραγμα του
μυοκαρδίου; ιι) Η εξωγενής χορήγηση δοτών ΝΟ και H2S μειώνει την έκταση του
εμφράγματος. Οι δύο αέριοι διαβιβαστές λειτουργούν με διακριτό μοριακό
μηχανισμό, ωστόσο αμφότεροι διατηρούν την καρδιακή μιτοχονδριακή ακεραιότητα
και ιιι) Το κάπνισμα αποτελεί μία νέα συννοσυρότητα η οποία αναστέλλει την
ευεργετική δράση του PostC στο μυοκάρδιο επιδρώντας στα σηματοδοτικά μονοπάτια
διάσωσης.
(EL)
Aim: We sought to evaluate the role and the underlying molecular mechanisms of
endogenous produced or exogenous administrated gasotransmitters, NO and H2S, on
i) the pathophysiology of myocardial ischemia (I)- reperfusion (R) injury; ii)
PostC mimicking effects in myocardial infarction and iii) their physiological
role in cigarette smoking (CS). The aims were assessed by performing four
separate experimental studies.
Methods and Results: In the first study oxidative stress injury by H2O2 in
cardiomyocytes or in vivo myocardial I-R injury increased PYK2 activity and
eNOS phosphorylation on both the inhibitory site Y656 and on the activator site
S1176. Activity assays demonstrated that Y657 exerts a dominant effect over
S1176. Pharmacological blockade of PYK2 alleviated eNOS inhibition and reduced
myocardial infarct size in wild-type, but not in eNOS KO mice.
In the second and third study low dose IV NTG and NaHS reduced infarct size in
anesthetized male rabbits without affecting haemodynamics. However differences
were detected in the downstream pathways. On one hand NTG’s protection was
abolished by PI3K and NOS inhibition and NTG had no effect on infarct size in
eNOS KO mice. Moreover, NTG failed to increase cardiac cGMP levels while PKG
inhibition did not reverse NTG’s infarct limiting effects. Mechanistically, NTG
protected through a CypD-dependent manner as it failed to confer additional
protection in hearts from CypD KO mice. Interestingly, NTG minimized
nitro-oxidative stress due to an eNOS mediated mechanism. On the other hand NOS
inhibition did not alter the effect of NaHS in rabbit hearts; however, genetic
or pharmacological inhibition of eNOS abolished the infarct-limiting effect of
NaHS in mice. NaHS increased cardiac cGMP levels and PKG inhibition abrogated
its protective effects. In addition, it enhanced phosphorylation of
phospholamban (PLN), in a PKG-dependent manner and did not exert
cardioprotection in PLN KO mice.
In the fourth study exposure of mice to CS increased blood pressure and up
regulated the NOS/sGC/cGMP pathway whilst decreased H2S generating enzymes
expression. Exposure to CS did not increase the infarction compared to the room
air (RA)-exposed group. PreC but not PostC application was beneficial for both
CS and RA vs non-conditioned animals. PreC preserved its effects in mice
exposed to CS, as it does not affect the cardioprotective signaling; in
contrast to PostC.
Conclusions: i) PYK2 is a pivotal regulator of eNOS function in the
pathophysiology of myocardial infarction; ii) Exogenous administration of NO
and H2S donors reduces myocardial infarct size. The two gaseous molecules act
different in the upstream pathways, but both preserve mitochondrial integrity
and rescue cardiomyocytes from death and iii) CS is a new comorbidity that
blunts PostC beneficial effects in the myocardium due to impaired activation of
the Akt/eNOS/cGMP axis that occurs in parallel to enhanced oxidative stress
(EN)
/aggregator-openarchives/portal/institutions/uoa
