Efecto cardioprotector de N-Acetilcisteína en el daño producido por isquemia, sobre el contenido de Mitofusina 2, en corazón aislado de rata

Abstract

El infarto agudo de miocardio es la principal causa de muerte por enfermedad isquémica coronaria en Chile. Durante isquemia predomina el metabolismo anaeróbico, disminuye la síntesis de ATP y se generan especies reactivas del oxígeno (EROs). La disfunción de la mitocondria tiene un papel central en el daño producido durante isquemia, incidiendo deletéreamente en la viabilidad del cardiomiocito. Fundamentales en la mantención de la función mitocondrial, son los procesos de fusión, que da origen a mitocondrias interconectadas y con elevada eficiencia energética, y de fisión, que genera fragmentación de la red mitocondrial, favoreciendo su degradación. En la fusión participa Mitofusina 2 (Mfn2), la cual en condiciones fisiológicas es ubiquitinada y degradada por el proteosoma. Se desconoce si durante isquemia Mfn2 puede sufrir modificaciones redox que actúen como señales que la lleven a su degradación, y como esto podría afectar la función mitocondrial. N-Acetilcisteína (NAC) es un antioxidante de uso clínico, cuyo rol cardioprotector es atribuido a su capacidad de donar grupos SH, y de restituir los niveles de glutatión intracelular. A nivel experimental NAC ha demostrado proteger la estructura y función mitocondrial, por lo que podría influir en la regulación de las proteínas involucradas en la dinámica mitocondrial. Los objetivos de este trabajo se enfocaron en estudiar si NAC era capaz de evitar el efecto deletéreo de la isquemia sobre el contenido de Mfn2, en corazones aislados de rata, sometidos a isquemia global, mejorando así la función mitocondrial y disminuyendo el tamaño de infarto. Los resultados obtenidos sugieren que NAC mejora la función ventricular durante la reperfusión, y disminuye el tamaño de infarto, además de mejorar la función mitocondrial y limitar la degradación de Mfn2 que se genera durante la isquemia. Así también se demostró que NAC disminuye el daño oxidativo generado por el fenómeno de isquemia-reperfusión y la oxidación de Mfn2 durante isquemia. Los resultados sugieren además que la fosforilación de Mfn2 podría estar involucrada en su degradación mediante la actividad de CAMKII y AMPK durante isquemia.

Acute myocardial infarction is the leading cause of death by Coronary Ischemic Disease in Chile. Ischemia is characterized by anaerobic metabolism, reduced ATP synthesis and generation of Reactive Oxygen Species (ROS). Mitochondrial dysfunction plays a central role in ischemic injury, deleteriously affecting cardiomyocyte viability. Fusion processes are of paramount importance to maintain mitochondrial function, since they generate interconnected mitochondria with high energetic efficiency. On the other hand, fission processes elicit the fragmentation of the mitochondrial network, promoting their degradation. Mitofusin-2 (Mfn2) is a key fusion protein and under normal physiological conditions, is degraded by the ubiquitin-proteasome system. Moreover, the effects of redox modifications that may signal Mfn2 degradation and its effect in mitochondrial function remain largely unknown. N-Acetylcysteine (NAC) is a clinically used antioxidant and its cardioprotective role is attributed to its capacity to donate sulfhydryl (SH) groups and restore intracellular glutathione levels. On an experimental level, NAC has been described to trigger structural and functional protection of the mitochondria, which suggests that it may also be involved in the regulation of proteins associated to mitochondrial dynamics. The aim of this work was focused in studying if NAC was able to prevent the harmful effect of ischemia upon the content of Mfn2 in isolated rat hearts subjected to global ischemia, by improving mitochondrial function and reducing the infarct size. The results show that NAC improves left ventricle function recovery during reperfusion, reduces the infarct size, increases mitochondrial function and limits the degradation of Mfn2 generated during ischemia. Additionally, NAC reduced the oxidation of Mfn2 during ischemia and oxidative damage produced by ischemia-reperfusion injury. Furthermore, phosphorylation of Mfn2 may also be involved in its degradation during ischemia through a mechanism mediated by CAMKII and AMPK.