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LA PROTEIN-QUINASA DEPENDIENTE DE AMP (AMPK) ACTIVA eNOS Y nNOS DURANTE EL ESTRÉS HIPEROSMÓTICO PROMOVIENDO LA LIBERACIÓN DE OXIDO NÍTRICO (NO):IMPACTO DEL NO EN LA FUNCIÓN CONTRÁCTIL. Juan I Burgos, Malena Morell, Luis A Gonano y Martín Vila Petroff. Centro de Investigaciones Cardiovasculares Dr. Horacio E Cingolani, CONICET-UNLP La osmolaridad de los tejidos esta finamente regulada bajo condiciones fisiológicas. Sin embargo, en diferentes situaciones patológicas como estados de deshidratación severa, hiperglucemia, hiperlipidemia y diabetes, las células sufren encogimiento osmótico. A nivel cardíaco, esta alteración en el volumen celular, es capaz de promover disfunción contráctil. El Óxido Nítrico (NO), sintetizado por la Oxido Nítrico Sintasa (NOS), ha sido definido (1) como segundo mensajero y regulador de la función cardíaca . Previamente demostramos que el hinchamiento hipotónico de miocitos cardíacos produce liberación de NO (2) promoviendo un soporte contráctil . El objetivo de este trabajo fue evaluar si el estrés hiperosmótico también promueve la liberación de NO y, de ser así, examinar su impacto sobre la función contractil. INTRODUCCIÓN RESULTADOS CONCLUSIONES 5. El NO provee soporte inotrópico durante el estrés hiperosmótico 4. El 1. El estrés hiperosmótico provoca la disminución del volumen celular La perfusión con solución hiperosmótica (SH) disminuye significativamente el volumen de miocitos cardíacos. 3. nNOS y eNOS serían las isoformas de la NOS responsables de la producción de NO durante el estrés hiperosmótico.. El eje NO/GMPc/PKG A: Inhibir las NOS (con L-NAME), la nNOS (con Nitroguanidina), la eNOS (con Wortmanina) o ambas (Nitroguanidina+Wortmanina) previene la producción de NO durante el estrés hiperosmótico. B: El estrés hiperosmótico promueve la fosforilación de nNOS y eNOS sugiriendo que ambas isoformas serían las responsables de la producción de NO. REFERENCIAS 1- Ziolo MT, Kohr MJ, Wang H. Nitric oxide signaling and the regulation of myocardial function. J Moll Cell Cardiol 2008;45:625-632. 2- Gonano LA, Morell M, Burgos JI, Dulce RA, De Giusti VC, Aiello EA, Hare JM, Vila Petroff M. Hypotonic swelling promotes nitric oxide release in cardiac ventricular myocytes: impact on swelling-induced negative inotropic effect. Cardiovasc Res 2014;104(3):455-466. MÉTODOS Miocitos cardíacos de ratas wistar macho de 3 meses fueron aislados mediante digestión enzimática. Con el objetivo de inducir estrés hiperosmótico las células fueron perfundidas durante 5 minutos con una solución isosmótica (SI: 309 mOsm/L) y luego 20 minutos con una solución hiperosmótica (SH:440 mOsm/L). Para medir producción de NO, los miocitos fueron cargados con el indicador fluorescente DAF-FM y se tomaron imágenes de epifluorescencia en un microscopio invertido. En paralelo, se tomaron imágenes de campo claro donde se midió el cambio en el volumen celular. Con el objetivo de evaluar la contractilidad, se midió el acortamiento celular mediante video detección de bordes. Se estudió el nivel de fosforilación de eNOS y nNOS a partir de anticuerpos específicos para los sitios fosforilables de estas proteínas. A: Imágenes representativas de fluorescencia que muestran un aumento de la fluorescencia de DAF-FM (indicativo de producción de NO) durante la perfusión de miocitos cardíacos con solución hiperosmótica (SH). B: Resultados promedio donde se muestra un aumento gradual de la fluorescencia de DAF-FM durante la perfusión de miocitos con solución hiperosmótica (SH) que es significativo a los 5 minutos comparado a la perfusión con solución isosmótica (SI). 1. El estrés hiperosmótico promueve la liberación de NO y las isoformas de la NOS involucradas serían la nNOS y la eNOS. 2. La AMPK estaría sensando el estrés mecánico de la membrana produciendo así la activación de las isoformas de la NOS. 3. El estrés hiperosmótico cursa con un EIN. 4. El NO liberado provee soporte inotrópico durante el estrés hiperosmótico a través de un mecanismo GMPc/PKG dependiente. 5. La liberación de NO podría ayudar a sostener la función contráctil durante diferente situaciones patológicas asociadas con el encogimiento celular como deshidratación severa, hiperglucemia, hiperlipidemia, diabetes, etc. 6. Los resultados sugieren que la disfunción contráctil que ocurre durante la disminución del volumen celular podría estar exacerbada en patologías asociadas con una baja disponibilidad de NO como por ejemplo HTA. c SH SI 50 60 70 80 90 100 110 0 5 10 15 20 25 Tiempo (min) Volumen celular (% del basal isotónico) n=10 n=21 * * * * SI SI 2. Someter a los miocitos cardíacos a una solución hiperosmótica (SH) promueve la liberación de Oxido Nítrico (NO) Tiempo (min) SI SH A B 90 95 100 105 110 115 120 0 5 10 15 20 25 Fluorescencia de DAF-FM (% del basal isotónico) SI n=10 n=22 * * * * SI SI 4. La AMPK promueve la activación de las NOS durante el estrés hiperosmótico 4. El NO liberado durante el hinchamiento hipotónico no 60 70 80 90 100 110 120 SI SH SH+ L-NAME SH+ DORSO Fluorescencia de DAF-FM (% del basal isotónico) Teniendo en cuenta que la protein-quinasa dependiente de AMP (AMPK) puede ser activada por deformación de la membrana en el músculo cardíaco y que puede fosforilar a nNOS y eNOS examinamos si esta quinasa media la activación de las NOS inducida por estrés hiperosmótico. Exponer a los miocitos a SH en presencia de Dorsomorfina (inhibidor de AMPK) previno el aumento en la fluorescencia de DAF-FM, indicativo de producción de NO, sugiriendo que esta quinasa sería la responsable de la activación de las isoformas de la NOS durante el estrés hiperosmótico. 2000 6. El soporte inotrópico durante el estrés hiperosmótico esta dado por vía GMPc/PKG. 4. El NO liberado durante el hinchamiento hipotónico no Esta descripto que el estrés hiperosmótico cursa con un efecto inotrópico negativo (EIN). Teniendo en cuenta que el NO es un importante modulador de la función miocárdica evaluamos si juega algún papel en el EIN inducido por estrés osmótico. A. Perfiles representativos donde se muestra el efecto de la perfusión de miocitos con una solución hiperosmótica en ausencia y presencia de inhibidores (L-NAME y Dorsomorfina). B. Resultados promedios que demuestran que inhibir las NOS, con L- NAME o inhibir la quinasa activadora de las mismas con Dorsomorfina, exacerba el EIN que se produce durante el estrés hiperosmótico sugiriendo que el NO estaría generando un soporte contráctil durante este tipo de estrés. 45 Esta establecido que el NO puede modular la función contráctil a través de mecanismos dependientes e independientes de GMPc. Con el objetivo de evaluar la cascada de señalización por la cuál el NO genera soporte contráctil durante el estrés hiperosmótico realizamos experimentos en presencia y ausencia de ODQ (inhibidor de guanilato ciclasa) y KT5823 (inhibidor de PKG) -200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 105 110 Tiempo(seg) SH+L-N SH+L-NAME -200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 Tiempo(seg) SI+DORSO SH+DORSO SI+D SH+DORSO -200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 SH SI SI Acortamiento celular (um) Tiempo(seg) SH A 0 5 10 15 20 25 30 35 40 SH SH + L-N Acortamiento celular (% del valor isotónico) SH+DORSO B Resultados promedios que demuestran que inhibir GMPc y PKG exacerba el EIN producido durante el estrés hiperosmótico sugiriendo que el NO estaría generando el soporte contráctil a través de un mecanismo GMPc/PKG dependiente. A 90 95 100 105 110 115 120 0 5 10 15 20 25 Tiempo (min) Fluorescencia de DAF-FM (% del basal isotónico) SH SI SH+L-NAME SH + NG SH+ WT Y NG SI * * * * SH + WORT n=22 n=10 n=7 n=12 n=10 n=6 B 0 50 100 150 200 250 pS1177 GAPDH 0 50 100 150 200 pS1417 GAPDH * * SI SH SI SH SI SI SH SH SI SI SH SH p-nNOS/GAPDH(%) p-eNOS/GAPDH(%) * SI+L-N SI+L-N * * * * * * Tiempo (min) SH SH + ODQ SH + KT5823 Acortamiento celular (% del valor isotónico) 0 20 40 60 80 100 120 0 5 10 15 20 25

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LA PROTEIN-QUINASA DEPENDIENTE DE AMP (AMPK) ACTIVA eNOS Y nNOS DURANTE

EL ESTRÉS HIPEROSMÓTICO PROMOVIENDO LA LIBERACIÓN DE OXIDO NÍTRICO

(NO):IMPACTO DEL NO EN LA FUNCIÓN CONTRÁCTIL.

Juan I Burgos, Malena Morell, Luis A Gonano y Martín Vila Petroff.

Centro de Investigaciones Cardiovasculares Dr. Horacio E Cingolani, CONICET-UNLP

La osmolaridad de los tejidos esta finamente regulada bajo condiciones fisiológicas. Sin

embargo, en diferentes situaciones patológicas como estados de deshidratación severa,

hiperglucemia, hiperlipidemia y diabetes, las células sufren encogimiento osmótico. A nivel

cardíaco, esta alteración en el volumen celular, es capaz de promover disfunción contráctil.

El Óxido Nítrico (NO), sintetizado por la Oxido Nítrico Sintasa (NOS), ha sido definido (1)como segundo mensajero y regulador de la función cardíaca . Previamente demostramos

que el hinchamiento hipotónico de miocitos cardíacos produce liberación de NO (2)promoviendo un soporte contráctil .

El objetivo de este trabajo fue evaluar si el estrés hiperosmótico también promueve la

liberación de NO y, de ser así, examinar su impacto sobre la función contractil.

INTRODUCCIÓN

RESULTADOS

CONCLUSIONES

5. El NO provee soporte inotrópico durante el estrés hiperosmótico 4. El

1. El estrés hiperosmótico provoca la disminución del volumen celular

La perfusión con solución hiperosmótica (SH) disminuye significativamente el volumen de miocitos cardíacos.

3. nNOS y eNOS serían las isoformas de la NOS responsables de la

producción de NO durante el estrés hiperosmótico.. El eje NO/GMPc/PKG

A: Inhibir las NOS (con L-NAME), la nNOS (con Nitroguanidina), la eNOS (con Wortmanina) o ambas (Nitroguanidina+Wortmanina)

previene la producción de NO durante el estrés hiperosmótico.

B: El estrés hiperosmótico promueve la fosforilación de nNOS y eNOS sugiriendo que ambas isoformas serían las responsables de la

producción de NO.

REFERENCIAS1- Ziolo MT, Kohr MJ, Wang H. Nitric oxide signaling and the regulation of myocardial function. J Moll Cell Cardiol 2008;45:625-632.

2- Gonano LA, Morell M, Burgos JI, Dulce RA, De Giusti VC, Aiello EA, Hare JM, Vila Petroff M. Hypotonic swelling promotes nitric oxide release in cardiac ventricular

myocytes: impact on swelling-induced negative inotropic effect. Cardiovasc Res 2014;104(3):455-466.

MÉTODOS

Miocitos cardíacos de ratas wistar macho de 3 meses fueron aislados mediante digestión

enzimática. Con el objetivo de inducir estrés hiperosmótico las células fueron perfundidas

durante 5 minutos con una solución isosmótica (SI: 309 mOsm/L) y luego 20 minutos con

una solución hiperosmótica (SH:440 mOsm/L).

Para medir producción de NO, los miocitos fueron cargados con el indicador fluorescente

DAF-FM y se tomaron imágenes de epifluorescencia en un microscopio invertido. En

paralelo, se tomaron imágenes de campo claro donde se midió el cambio en el volumen

celular.

Con el objetivo de evaluar la contractilidad, se midió el acortamiento celular mediante

video detección de bordes.

Se estudió el nivel de fosforilación de eNOS y nNOS a partir de anticuerpos específicos

para los sitios fosforilables de estas proteínas.

A: Imágenes representativas de fluorescencia que muestran un aumento de la fluorescencia de DAF-FM (indicativo de producción de

NO) durante la perfusión de miocitos cardíacos con solución hiperosmótica (SH).

B: Resultados promedio donde se muestra un aumento gradual de la fluorescencia de DAF-FM durante la perfusión de miocitos con

solución hiperosmótica (SH) que es significativo a los 5 minutos comparado a la perfusión con solución isosmótica (SI). 1. El estrés hiperosmótico promueve la liberación de NO y las isoformas de la NOS

involucradas serían la nNOS y la eNOS.

2. La AMPK estaría sensando el estrés mecánico de la membrana produciendo así la

activación de las isoformas de la NOS.

3. El estrés hiperosmótico cursa con un EIN.

4. El NO liberado provee soporte inotrópico durante el estrés hiperosmótico a través

de un mecanismo GMPc/PKG dependiente.

5. La liberación de NO podría ayudar a sostener la función contráctil durante diferente

situaciones patológicas asociadas con el encogimiento celular como deshidratación

severa, hiperglucemia, hiperlipidemia, diabetes, etc.

6. Los resultados sugieren que la disfunción contráctil que ocurre durante la disminución

del volumen celular podría estar exacerbada en patologías asociadas con una baja

disponibilidad de NO como por ejemplo HTA.

c

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2. Someter a los miocitos cardíacos a una solución hiperosmótica (SH)

promueve la liberación de Oxido Nítrico (NO)

Tiempo (min)

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4. La AMPK promueve la activación de las NOS durante el estrés

hiperosmótico 4. El NO liberado durante el hinchamiento hipotónico no

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Teniendo en cuenta que la protein-quinasa dependiente de AMP (AMPK) puede ser activada

por deformación de la membrana en el músculo cardíaco y que puede fosforilar a nNOS y

eNOS examinamos si esta quinasa media la activación de las NOS inducida por estrés

hiperosmótico.

Exponer a los miocitos a SH en presencia de Dorsomorfina (inhibidor de AMPK) previno el aumento en la fluorescencia de DAF-FM,

indicativo de producción de NO, sugiriendo que esta quinasa sería la responsable de la activación de las isoformas de la NOS durante el

estrés hiperosmótico.

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6. El soporte inotrópico durante el estrés hiperosmótico esta dado por vía

GMPc/PKG. 4. El NO liberado durante el hinchamiento hipotónico no

Esta descripto que el estrés hiperosmótico cursa con un efecto inotrópico negativo (EIN).

Teniendo en cuenta que el NO es un importante modulador de la función miocárdica

evaluamos si juega algún papel en el EIN inducido por estrés osmótico.

A. Perfiles representativos donde se muestra el efecto de la

perfusión de miocitos con una solución hiperosmótica en ausencia y

presencia de inhibidores (L-NAME y Dorsomorfina).

B. Resultados promedios que demuestran que inhibir las NOS, con L-

NAME o inhibir la quinasa activadora de las mismas con

Dorsomorfina, exacerba el EIN que se produce durante el estrés

hiperosmótico sugiriendo que el NO estaría generando un soporte

contráctil durante este tipo de estrés.

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Esta establecido que el NO puede modular la función contráctil a través de mecanismos

dependientes e independientes de GMPc. Con el objetivo de evaluar la cascada de

señalización por la cuál el NO genera soporte contráctil durante el estrés hiperosmótico

realizamos experimentos en presencia y ausencia de ODQ (inhibidor de guanilato ciclasa) y

KT5823 (inhibidor de PKG)

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B

Resultados promedios que demuestran que inhibir

GMPc y PKG exacerba el EIN producido durante el

estrés hiperosmótico sugiriendo que el NO estaría

generando el soporte contráctil a través de un

mecanismo GMPc/PKG dependiente.

A

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