Διερεύνηση του ρόλου της ALDH-2 σε κυτταροπροστατευτικούς μηχανισμούς στην καρδιά
Creators: name: Παναγιωτίδης, Γεώργιος-Δημήτριος Βασιλείου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2015
Subjects: Αλδεϋδική Αφυδρογονάση 2
Καρδιοπροστασία
Aldehyde dehydrogenase 2
PPAR β/δ
Cardioprotection

description: Τα καρδιαγγειακά νοσήματα αποτελούν μία από τις κυριότερες αιτίες νοσηρότητας και θνησιμότητας του σύγχρονου κόσμου και χαρακτηρίζονται από μοριακές, κυτταρικές και παθοφυσιολογικές μεταβολές του μυοκαρδίου. Αυτές οι αλλαγές οδηγούν σε καρδιακή δυσλειτουργία και τελικά σε καρδιακή ανεπάρκεια. Η διαβητική καρδιομυοπάθεια και η ισχαιμική νόσος είναι δύο καταστάσεις που οδηγούν στην εμφάνιση καρδιακής ανεπάρκειας. Ο ενεργειακός μεταβολισμός της καρδιάς και η χρήση των υποστρωμάτων τροποποιούνται κατά την διαβητική καρδιομυοπάθεια και την ισχαιμική νόσο. Η διαβητική καρδιομυοπάθεια χαρακτηρίζεται από αυξημένη πρόσληψη και οξείδωση των λιπαρών οξέων, ενώ η ισχαιμική καρδιά από αυξημένη γλυκόλυση προς την παραγωγή γαλακτικού οξέος. Αυτές οι τροποποιήσεις του μεταβολισμού οδηγούν σε αυξημένα επίπεδα οξειδωτικού στρες. Με δεδομένο ότι η αλδεϋδική αφυδρογονάση 2 (ALDH2) αποτελεί αντιοξειδωτικό ένζυμο, εξουδετερώνοντας τα παράγωγα της υπεροξείδωσης των λιπιδίων 4-ΗΝΕ, στόχος της παρούσας εργασίας η διερεύνηση του ρόλου της αλδεϋδικής αφυδρογονάσης 2 στο σακχαρώδη διαβήτη και στην ισχαιμία. Επίσης, με δεδομένο ότι η ενεργοποίηση του PPAR β/δ εμφανίζει καρδιοπροστατευτικό ρόλο, έγινε διερεύνηση της επίδρασης της ενεργοποίησης του PPAR β/δ στην αλδεϋδική αφυδρογονάση 2. Σε ένα πειραματικό πρότυπο, επαγόμενου από στρεπτοζοτοκίνη, σακχαρώδη διαβήτη σε επίμυες, συνολικής διάρκειας 6 ημερών αλλά και σε πειραματικό πρότυπο ex vivo ισχαιμίας/επανεμποτισμού διερευνήθηκε ο ρόλος της αλδεϋδικής αφυδρογονάσης 2 στο μυοκάρδιο. Προέκυψε ότι στο διαβητικό και ισχαιμικό μυοκάρδιο η ενεργότητα της αλδεϋδικής αφυδρογονάσης 2 μειώνεται σημαντικά. Επίσης, προέκυψε ότι η ενεργοποίηση του PPAR β/δ, στο διαβητικό και ισχαιμικό μυοκάρδιο ενεργοποιεί την ALDH2, υποδηλώνοντας έναν προστατευτικό μηχανισμό της ενεργοποίησης του PPAR β/δ κατά την ισχαιμία και την διαβητική καρδιομυοπάθεια. Επίσης, στα ίδια πειραματικά μοντέλα διερευνήθηκε η επίδραση της αναστολής της ALDH2 και της ενεργοποίησης του PPARβ/δ στα επίπεδα του οξειδωτικού στρες μέσω μέτρησης των επιπέδων των καρβονυλιωμένων πρωτεϊνών. Η αναστολή της αλδεϋδικής αφυδρογονάσης 2 οδήγησε σε σημαντική αύξηση των καρβονυλιωμένων πρωτεϊνών. Παράλληλα, στο πειραματικό πρότυπο διαβήτη και ισχαιμίας προέκυψε σημαντική αύξηση των καρβονυλιωμένων πρωτεϊνών. Η ενεργοποίηση του PPAR β/δ οδήγησε σε μείωση των επιπέδων των καρβονυλιωμένων πρωτεϊνών. Τέλος, προσδιορίστηκε το μέγεθος του εμφράγματος του φυσιολογικού και διαβητικού μυοκαρδίου, όπου η αναστολή της ALDH2 οδήγησε σε αύξηση του μεγέθους του εμφράγματος. Αντίθετα, η ενεργοποίηση του PPAR β/δ οδήγησε σε σημαντική μείωση του μεγέθους του εμφράγματος. Τα συγκεκριμένα αποτελέσματα δείχνουν ότι ενεργή ALDH2 και ενεργός PPAR β/δ προστατεύουν το μυοκάρδιο από το οξειδωτικό στρες.
description: Cardiovascular diseases are one of the major causes of morbidity and mortality in the modern world. They are characterized by molecular, cellular and pathophysiological changes of the myocardium. These changes lead to myocardial dysfunction and ultimately to heart failure. Diabetic cardiomyopathy and ischemic heart disease are known to be two factors that lead to the development of heart failure. The energy metabolism of the heart and the utilization of various substrates are modified during the diabetic cardiomyopathy and ischemic heart disease. Diabetic cardiomyopathy is characterized by increased uptake of fatty acids and enhanced fatty acid oxidation. Ischemic heart disease is characterized by enhanced glycolysis towards the production of lactic acid. These changes in metabolism lead to elevated levels of oxidative stress. Given the fact that Aldehyde dehydrogenase 2 (ALDH2) is an antioxidant enzyme, by carrying out the neutralization of the products of lipid peroxidation (4-HNE), the aim of this thesis was to investigate the role of ALDH2 in diabetes mellitus and ischemia. Furthermore, given the fact that the activation of PPAR β/δ exerts cardioprotective role, another aim was to investigate the possible effect of the activation of PPAR β/δ on the ALDH2. In this thesis, an experimental model of acute phase diabetes mellitus, induced by streptozotocin, of total duration of 6 days was used and also an experimental model of ex vivo ischemia/reperfusion in rat myocardium. In these models emerged that the activity of Aldehyde dehydrogenase 2 was significantly lower. Also, emerged that the activation of PPAR β/δ in the diabetic and ischemic myocardium, activates ALDH2. These results show a possible mechanism of the cardioprotection exerted by the activation of PPAR β/δ. Furthermore, in the same experimental models was assessed the effect of the suppression of ALDH2 and activation of PPAR β/δ, on the levels of oxidative stress via the levels of protein carbonylation. The suppression of ALDH2 led to a significant increase of protein carbonyl levels. Also diabetes mellitus and ischemia exerted the same effect. In contrast, activation of PPAR β/δ decreased the levels of protein carbonylation. Finally, in an assessment of infarct size in physiological and diabetic heart, the suppression of ALDH2 led to a significant rise in the infarct size. In contrast, activation of PPAR β/δ led to a significant decrease in the infarct size. These results show that active ALDH2 and PPAR β/δ protect the myocardium from oxidative stress.