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Silvia Carolina Guatimosim Fonsecahttp://lattes.cnpq.br/7958786029463633Marilene Hohmuth LopesCarlos Henrique de CastroStefany Bruno de Assis CauIvanita Stefanonhttp://lattes.cnpq.br/7266872658885147Katyana Kaline Silva Ferreira2023-07-10T16:48:55Z2023-07-10T16:48:55Z2023-10-18http://hdl.handle.net/1843/56021A Stress inducible protein 1 (STI1) é uma co-chaperona importante no controle de qualidade de proteínas e homeostase proteica. Recentemente, nosso grupo de pesquisa observou que a expressão da STI1 está reduzida em corações de pacientes humanos com insuficiência cardíaca. E além disso, ela desempenha um papel relevante na hipertrofia e lesão cardíaca, uma vez que camundongos com redução na expressão da STI1, são mais susceptíveis a lesão cardíaca após estresse hipertrófico. Assim, levantamos a seguinte questão: A superexpressão da STI1 exerce um papel protetor para o coração? Como objetivo principal deste trabalho, nos propomos a investigar as consequências da superexpressão da STI1 para a função e estrutura cardíaca de camundongos no estado basal e após estresse hipertrófico induzido pela hiperativação adrenérgica causada por isoproterenol. Para isso, utilizamos camundongos selvagens (WT) e geneticamente modificados que superexpressam globalmente a STI1 (STI1-TgA), com idade entre 10-12 semanas. Inicialmente, analisamos o desenvolvimento e função cardíaca basal avaliando características estruturais, morfológicas e funcionais do coração por imunofluorescência, morfometria celular e contratilidade de cardiomiócitos (CMs). Além disso, realizamos uma análise do perfil proteômico cardíaco de camundongos STI1-TgA. Por fim, induzimos estresse cardíaco hipertrófico pelo agonista β-adrenérgico isoproterenol (ISO: i. p. 20mg/Kg/dia por 7 dias), e camundongos controle foram tratados com salina (0,9% NaCl). No oitavo dia realizamos experimentos de ecocardiografia e, em seguida, os corações foram coletados para experimentos de imunofluorescência, morfometria celular, western blotting, qPCR e experimentos de contratilidade e transiente de Ca2+ (Fluo-4/AM) em CMs. A caracterização basal do modelo transgênico STI1-TgA confirmou a superexpressão da STI1 no coração e mostrou um desenvolvimento cardíaco similar aos animais selvagens (WT), como avaliado pela razão HW/TL e morfometria de CMs. Camundongos STI1-TgA apresentaram função contrátil de CMs aumentada pela fração de encurtamento celular, acompanhada por um aumento na amplitude do transiente de Ca2+. A análise proteômica identificou alterações na expressão basal de proteínas envolvidas em vias de sinalização hipertrófica, resposta celular ao estresse, metabolismo de RNA, controle de qualidade de proteínas e degradação proteica em animais STI1-TgA, indicando que esses animais possuem um arcabouço de adaptação cardíaca ao estresse. O estresse hipertrófico pelo ISO não induziu uma hipertrofia significativa em camundongos STI1-TgA (~16%), diferente do que ocorreu em camundongos WT/ISO que apresentaram hipertrofia do coração (~35%) e de CMs, bem como níveis aumentados de RNAm para marcadores de estresse cardíaco, como Myh7 e ANP. Quando avaliamos a contratilidade e amplitude do transiente de Ca2+ de CMs, ambas se mostraram aumentadas em camundongos WT/ISO, similar ao observado em camundongos STI1-TgA e STI1-TgA/ISO. Ao avaliarmos a deposição de colágeno e fibrose induzida pelo ISO, apenas o grupo WT/ISO apresentou um aumento nos níveis cardíacos de colágeno III. Quando analisamos a ativação da resposta antioxidante, animais STI1-TgA/ISO expressaram 4x mais o fator de transcrição NRF2, sugerindo uma resposta antioxidante mais efetiva. Em conjunto, nossos dados mostram que a superexpressão da STI1 fornece um arcabouço para a adaptação cardíaca ao estresse, que em resposta a hiperativação adrenérgica protege o coração da hipertrofia e remodelamento cardíaco, melhorando a função contrátil e a resposta antioxidante. Desse modo, concluímos que a superexpressão da STI1 exerce um papel cardioprotetor e pode se tornar um alvo terapêutico relevante no tratamento de doenças cardíacas.STI1 (Stress inducible protein 1) is an important co-chaperone in protein quality control, and protein homeostasis. Recently, our research group found that STI1 expression is reduced in the hearts of heart failure patients. Furthermore, it plays a relevant role in cardiac hypertrophy and injury in mice with reduced STI1 expression, making them more susceptible to cardiac injury after hypertrophic stress. Could STI1 overexpression play a protective role in the heart? As the main goal of this work, we propose to investigate the consequences of STI1 overexpression for cardiac function in mice at baseline and after hypertrophic stress induced by adrenergic hyperactivation caused by isoproterenol. For this, we used wild-type mice (WT) and transgenic mice with global overexpression of STI1 (STI1-TgA), aged from 10-12 weeks. Initially, we analyzed baseline development and cardiac function by evaluating structural, morphological, and functional characteristics of the heart by immunofluorescence, cellular morphometry, and cardiomyocyte (CMs) contractility. Besides, we performed a cardiac proteomic profile of STI1-TgA mice. Finally, we induced hypertrophic stress by injecting the β-adrenergic agonist isoproterenol (ISO: i.p. 20mg/Kg/day for 7 days). Control mice were treated with saline (0.9% NaCl). On the eighth day, we performed echocardiography experiments and then the hearts were collected for immunofluorescence, cell morphometry, western blotting, qPCR, and contractility and Ca2+ transient (Fluo-4/AM) experiments on CMs. The baseline characterization of the STI1-TgA transgenic mice confirmed the elevation of STI1 expression in the heart and cardiac growth similar to control (WT) as assessed by the HW/TL ratio and CM morphometry. Interestingly, STI1-TgA mice showed an increase in contractile function of CMs, which was explained by an increase in the Ca2+ transient amplitude. Our proteomic analysis identified that STI1-TgA animals have alterations in the baseline expression of proteins involved in hypertrophic signaling, cellular response to stress, RNA metabolism, protein quality control, and protein degradation, indicating that these animals display cardiac adaptations to stress. Hypertrophic stress caused by ISO did not induce significant hypertrophy in STI1-TgA mice (~16%), different from what occurred in WT/ISO mice which developed cardiac hypertrophy (~35%) and presented enlarged CMs. Besides, WT/ISO also showed increased mRNA levels for cardiac stress markers, such as Myh7 and ANP. When we evaluated the CMs contractility and Ca2+ transient amplitude, both were increased in WT/ISO, as well as, the similar to STI1-TgA/ISO. When evaluating the collagen deposition and fibrosis induced by ISO, only the WT/ISO group showed an increase in collagen III levels in the cardiac tissue. When we evaluated the activation of the antioxidant response, STI1-TgA/ISO mice expressed 4x more the NRF2 transcription factor, suggesting an improved antioxidant response. Taken together, our data show that STI1 overexpression provides a framework for cardiac adaptation to stress, which in response to adrenergic hyperactivation protects the heart from cardiac ISO-induced injury, improving contractile function, and antioxidant response. Thereby, we conclude that STI1 overexpression plays a cardioprotective role and may become a relevant therapeutic target in the treatment of heart diseases.CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorporUniversidade Federal de Minas GeraisPrograma de Pós-Graduação em Ciências Biológicas - Fisiologia e FarmacologiaUFMGBrasilICB - DEPARTAMENTO DE FISIOLOGIA E BIOFÍSICAFisiologiaChaperonas MolecularesCardiomegaliaIsoproterenolSTI1IsoproterenolHipertrofia cardíacaRemodelamento cardíacoSuperexpressão da Stress Inducible Protein 1 (STI1) em camundongos: um novo alvo molecular com função cardioprotetorainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALTese de doutorado_Katyana Ferreira_UFMG_Versão final.pdfTese de doutorado_Katyana Ferreira_UFMG_Versão final.pdfapplication/pdf4200288https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/56021/1/Tese%20de%20doutorado_Katyana%20Ferreira_UFMG_Vers%c3%a3o%20final.pdf8c4d8a5b2ad81f5e69a2b7709c5079dbMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82118https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/56021/2/license.txtcda590c95a0b51b4d15f60c9642ca272MD521843/560212023-07-10 13:48:55.957oai:repositorio.ufmg.br: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ório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2023-07-10T16:48:55Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
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