Analise da influencia do oxido nitrico na proliferacao mitocondrial, funcao mitocondrial e inducao de apoptose

Abstract

O oxido nitrico (NO) e um gas produzido pelas enzimas oxido nitrico sintases (NOS) e atua nos sistemas fisiologicos tanto de forma reguladora quanto toxica. A sinalizacao pelo NO e responsavel pelo controle de processos tais como, a vasodilatacao endotelial, a ativacao de receptores e fatores de transcricao nuclear, e a acao antimicrobiana e citotoxica das celulas do sistema imune. Alem disso, estudos recentes tem apontado o NO como um importante regulador da funcao e biogenese mitocondrial. O NO por ser um radical livre tambem pode atuar de forma toxica nos sistemas fisiologicos atraves de suas propriedades oxidantes, e ao reagir com o anion superoxido, gerado durante a respiracao mitocondrial, resulta na formacao de um radical com maior poder oxidante; o peroxinitrito, que danifica proteinas, lipideos e acidos nucleicos. Neste estudo avaliamos a presenca de anormalidades na producao de NO em biopsias de musculo esqueletico de pacientes com Doencas Mitocondriais, e fizemos uma correlacao tanto com a defiCiência e proliferacao mitocondrial, quanto com o defeito molecular presente nestas fibras. Investigamos o papel desta molecula em celulas miogenicas C2C12 de origem murina tambem em relacao a funcao e a proliferacao de mitocondrias. Alem disso, fizemos o estudo da presenca de morte celular por apoptose nestas biopsias de pacientes e em celulas cibridas contendo altas proporcoes de DNA mitocondrial (mtDNA) mutado. Analisamos a relacao entre celulas apoptoticas, mutacoes no mtDNA, proliferacao mitocondrial e atividade da NOS. Identificamos alteracoes compartimentalizadas da atividade da NOS nas fibras musculares. Os resultados mostram uma maior producao de NO na regiao do sarcolema (membrana plasmatica da fibra muscular) relacionada com a proliferacao mitocondrial presente nas fibras com alteracoes mitocondriais. Houve tambem alteracoes na producao de NO no sarcoplasma (citoplasma da fibra muscular) relacionadas nao somente com a proliferacao mitocondrial, mas tambem com a funcao desta organela. Alem disso, estudos in vitro com miotubos em cultura mostraram que os tratamentos com doador de NO ou precursor de NO resultaram em um aumento significante no conteudo mitocondrial. O tratamento com um antagonista da NOS resultou em uma diminuicao do conteudo mitocondrial. Apesar dos tratamentos com o doador e precursor de NO resultarem em aumento do conteudo mitocondrial, as condicoes dos tratamentos reduziram as atividades dos complexo II e IV mitocondriais. Isto mostra que a inducao da biogenese mitocondrial pelo NO deve ser muito bem regulada para evitar a toxicidade celular. O tratamento com o antagonista da NOS reduziu o conteudo mitocondrial, mas aumentou a atividade do complexo IV. Este resultado pode estar relacionado com a propriedade do NO em inibir reversivelmente a atividade deste complexo. A analise de apoptose mostrou que ha um pequeno aumento deste tipo de morte celular nas celulas cibridas e fibras de pacientes contendo delecoes no mtDNA. As fibras apoptoticas apresentaram um pequeno aumento da atividade da NOS. No entanto, os pacientes e celulas com outros tipos de mutacoes nao apresentaram aumento de apoptose. Alem disso, a maioria das fibras com aumento da atividade da NOS e proliferacao de mitocondrias nao apresentou nucleos apoptoticos. Portanto, nao houve uma correlacao significante entre o indice de apoptose e a proliferacao mitocondrial durante condicoes de aumento da sintese de NO.A analise integrada destes fatores: NO, apoptose, funcao mitocondrial e biogenese mitocondrial e importante, pois estudos recentes tem indicado a biogenese mitocondrial como uma possibilidade terapeutica para pacientes com Doencas Mitocondriais ou deficit energetico devido ao mau funcionamento mitocondrial. Alem disso, bons resultados foram obtidos em estudos que utilizaram um precursor do NO para tratar pacientes com MELAS (encefalomiopatia mitocondrial com acidose lactica e episodios do tipo acidente cerebral), uma sindrome relacionada com a disfuncao mitocondria