Muerte celular en cardiomiocitos tras exposición al producto de peroxidación lipídica 4-hidroxi-2-nonenal. Desregulación del transporte de calcio en retículo sarcoplásmico

Abstract

La asociación entre estrés oxidativo y determinadas enfermedades cardiovasculares (ECVs), es conocida. Como consecuencia del estrés oxidativo, se desencadena la peroxidación lipídica, generándose aldehídos biológicamente activos implicados en procesos patológicos. De ellos cabe destaca a 4-hidroxi-2-nonenal (HNE) por su elevada toxicidad y capacidad para reaccionar con macromoléculas. La implicación de este compuesto en ECVs nos llevó a analizar el efecto ejercido por HNE sobre cardiomiocitos neonatales de rata. En primer lugar se describió que condiciones fisiopatológicas de HNE resultan altamente tóxicas para el cultivo (LC50 = 4.4 µM). A continuación se estudió el mecanismo responsable de tal efecto, concluyendo que la muerte de cardiomiocitos por HNE mediaba por apoptosis, y se desencadenaba por una elevación del calcio citosólico. En el análisis del mecanismo responsable de la alteración de la dinámica de Ca2+, se emplearon vesículas de retículo sarcoplásmico (RS), demostrando que las concentraciones de HNE que causan muerte celular no afectan ni a las proteínas directamente implicadas en el transporte de Ca2+ (SERCA y RyR), ni a los lípidos de membrana. Es la interacción de HNE con proteínas reguladoras de RyR (Sarcalumemina y Proteína de Unión a Ca2+ rica en Histidina) la responsable del eflujo de Ca2+ en RS. Con intención de encontrar terapias capaces de prevenir el efecto tóxico de HNE sobre cardiomiocitos, se vio que el β-bloqueante Carvedilol, los compuestos tiólicos NAC y MPG, el antioxidante Trolox y un compuesto natural (aceite esencial de Thymbra capitata) podrían ser alternativas útiles en la prevención y tratamiento de ECVs.

The connection between oxidative stress and cardiovascular diseases (CVDs) is well known. As consequence of oxidative stress takes place the process of lipid peroxidation, generating biologically active aldehydes, such as 4-hydroxy-2-nonenal (HNE), which stands out by its toxicity and high reactivity towards biomolecules. The implication of HNE in CVDs made us to study the effect of HNE on neonatal rat cardiomyocytes. Firstly, we described that pathophysiological doses of HNE are extremely toxic for the culture (LC50= 4.4 µM). Afterwards, the mechanism responsible of cell death was studied, showing that it took place by apoptosis and was the cytosolic calcium overloading the responsible of triggering it. To analyze the mechanism responsible of the alteration of Ca2+ dynamic, vesicles of sarcoplasmic reticulum (SR) were employed, showing that the low doses of HNE, able to cause the cell death of cardiomyocytes, do not alter the function of proteins directly implicated in Ca2+ transport (SERCA and RyR), neither the membrane lipids. It is the interaction of HNE with two regulatory proteins of RyR (Sarcalumenin and Histidine Rich Calcium Binding Protein) the responsible of Ca2+ efflux observed at low HNE doses. Finally, we demonstrated that the β-blocker Carvedilol, the thiol compounds NAC and MPG, the antioxidant Trolox and the natural compound essential oil of Thymbra capitata, are able to prevent the damage induced by HNE in cardiomyocytes, therefore these compounds are pointed as possible therapies able to prevent or reduced the cardiac damage in pathologic processes mediated by oxidative stress and lipid peroxidation.