Investigación de los cambios en la firma de proteínas durante la enfermedad cardíaca causada por el estrés reductivo

Hace dos años, investigadores y colegas de la Universidad de Alabama en Birmingham informaron que el estrés reductivo, un desequilibrio en la homeostasis normal de oxidación/reducción, o redox, causaba cambios patológicos asociados con la insuficiencia cardíaca en un modelo de ratón. Este fue un seguimiento de su estudio clínico de 2018 que encontró que aproximadamente uno de cada seis pacientes con insuficiencia cardíaca muestra estrés reductor.

Ahora han ampliado su descripción de los cambios causados ​​por el estrés reductor para describir los cambios en el proteoma de las células cardíacas en ratones, revelando una probable firma proteómica de la miocardiopatía por estrés reductor. Un proteoma es el complemento de proteínas expresadas en una célula o tejido.

Usando espectrometría de masas en tándem, los investigadores dirigidos por Rajasekaran Namakkal-Soorappan, Ph.D., profesor asociado en el Departamento de Patología de la UAB, División de Patología Molecular y Celular, observaron la expresión diferencial de proteínas entre los corazones de control y los corazones de estrés reductor en un ratón. modelo de estrés reductivo crónico.

Descubrieron que alrededor de 560 proteínas se expresaron de manera diferencial y 32 proteínas se alteraron significativamente: 20 estaban reguladas al alza y 12 a la baja. El modelo de ratón de estrés reductor es causado por un NRF2 constitutivamente activo, el sensor redox que mantiene la homeostasis redox en las células.

A través de la ontología génica y el análisis de vías, los investigadores descubrieron que la mayoría de las proteínas expresadas diferencialmente están involucradas en vías relacionadas con el estrés, como los antioxidantes, el NADPH, el control de calidad de las proteínas y otras. Las proteínas involucradas en la respiración mitocondrial, la lipofagia y el ritmo cardíaco se redujeron drásticamente en los corazones con estrés reductor.

El subconjunto de proteínas que cambió más significativamente fue en la familia del glutatión. El glutatión es un antioxidante, activo en la homeostasis redox, que puede existir en forma reducida u oxidada.

Sorprendentemente, se descubrió que los niveles de aproximadamente la mitad de las 104 proteínas alteradas no se correlacionaban con los niveles de sus ARN mensajeros, el mensaje genético que leen los ribosomas para producir una proteína. Se desconoce el motivo de esta asincronía.

En asociación con el proteoma alterado, los ratones con estrés reductor mostraron una remodelación cardíaca patológica. Esta miocardiopatía dificulta que el corazón bombee sangre y puede provocar insuficiencia cardíaca. Los investigadores también encontraron modificaciones postraduccionales como oxidación, N-etilmaleimida, pérdida de metionina y acetilación en los corazones de estrés reductor.

«Bajo estrés reductor, observamos una regulación a la baja de varias vías de adaptación o rescate del miocardio y una regulación al alza de los procesos fisiopatológicos, que se asocian con la miocardiopatía por estrés reductor a lo largo del tiempo», dijo Namakkal-Soorappan. «Por lo tanto, nuestros resultados proporcionan una justificación para desarrollar estrategias terapéuticas antioxidantes personalizadas para evitar alteraciones del proteoma mediadas por el estrés reductor en humanos».

Los coautores con Namakkal-Soorappan son Sini Sunny, Arun Jyothidasan y Steven Pogwizd, Departamento de Patología de la UAB; Cynthia L. David y Krishna Parsawar, de la Universidad de Arizona; Arul Veerappan, Facultad de Medicina de la Universidad de Nueva York; y Dean P. Jones, Universidad de Emory.

En publicaciones de investigación, Namakkal-Soorappan enumera su nombre como Namakkal S. Rajasekaran. El Departamento de Patología de la UAB forma parte de la Facultad de Medicina Marnix E. Heersink.