Dimorfismo sexual durante e após a sepse experimental: um olhar sobre a condução elétrica e a N-Caderina no coração

Abstract

A sepse é uma síndrome potencialmente fatal associada à resposta imune desregulada do hospedeiro frente a uma infecção. A disfunção cardiovascular desempenha um papel fundamental na fisiopatologia da sepse devido à hipotensão e à má perfusão sanguínea, inerentes deste contexto. Além disso, sobreviventes da sepse apresentam maior risco de morte por todas as causas e maior risco de re-hospitalização, principalmente devido a eventos cardiovasculares. A N-Caderina (N-Cad) é uma proteína dos discos intercalares (DI) e a integridade de sua estrutura é essencial para o funcionamento adequado do coração. Nesse sentido, investigamos a hipótese de que a estrutura da N-Cad é prejudicada durante a sepse, permanecendo alterada durante longos períodos, o que pode contribuir para a disfunção cardíaca durante e após a sepse. Para isso, ratos Wistar machos e fêmeas (90-120 dias) foram anestesiados com isoflurano e submetidos ao modelo de ligadura e perfuração do ceco (CLP) (CEUA/UFSC: 4585200422). Parte dos animais recebeu LPS (10 mg/Kg) para a indução da endotoxemia. O ventrículo esquerdo dos animais foi submetido à marcação imunofluorescente para detecção da N-Cad, nos tempos de 6, 12 e 24 horas (durante a sepse) ou 15, 30 e 60 dias (sobreviventes da sepse) após a CLP, para avaliação do desarranjo dos DI. Marcações maiores que 70 µm foram consideradas aumentadas e, portanto, desarranjadas. Os corações dos grupos que apresentaram desarranjo mais robusto no padrão de marcação para N-Cad foram submetidos à análise ultraestrutural através da microscopia eletrônica de transmissão. A função cardíaca foi acessada através do eletrocardiograma (ECG) na derivação I, permitindo a medição do padrão de onda elétricas. O ECG basal dos animais antes da cirurgia serviu como valor controle. Por fim, a função cardíaca foi avaliada em corações ex vivo perfundidos com peptídeo AHAVD, o qual desmonta a estrutura da N-Cad. Nossos resultados revelaram que fêmeas apresentam desarranjo da marcação da N-Cad, bem como desorganização ultraestrutura dos DI após 6 h de sepse. A avaliação qualitativa da marcação para N-Cad nos permitiu observar que machos apresentam desarranjo de maneira similar às fêmeas durante a sepse. Além disso, foi observado o desarranjo da N-Cad também em machos submetidos à endotoxemia. Embora tenham respondido de maneira similar quanto à marcação para N-Cad, machos e fêmeas apresentaram respostas dimórficas em relação ao ECG. Houve prolongamento do intervalo QTc após 6 h para ambos os sexos, porém, após 24 h, esse prolongamento persistiu somente em fêmeas. Mostramos ainda que a perfusão com AHAVD reduziu o delta de resposta da noradrenalina e isoprenalina em ratas 6 h após a CLP, reforçando a susceptibilidade da N-Cad durante a sepse. Em sobreviventes foi possível observar que a dinâmica do desarranjo da N-Cad ocorre de maneira diferente entre os sexos. Enquanto o dano à N-Cad permanece em machos em todos os tempos de análise, a estrutura da N-Cad parece ser recuperada após 15 e 30 dias de sepse e volta a apresentar-se desarranjada após 60 dias, o que é sugestivo de uma sequela tardia do pós-sepse. Entretanto, diferente da fase aguda, o desarranjo da N-Cad nos sobreviventes não parece suficiente para comprometer a função elétrica cardíaca, uma vez que não foram encontradas alterações significativas no ECG. Nossos resultados demonstram que o desarranjo da N-Cad ocorre de forma semelhante no coração de ratos machos e fêmeas nas primeiras horas após a CLP, o que pode contribuir para o prejuízo da condução elétrica cardíaca durante a sepse. Embora essas alterações tenham sido detectadas tanto no coração de machos como de fêmeas sobreviventes, o decurso temporal parece variar de acordo com o sexo. Reconhecer a importância dos efeitos da sepse sobre os DI pode levar ao desenvolvimento de novas abordagens terapêuticas voltadas ao gerenciamento da disfunção cardíaca durante e após a sepse.

Abstract: Sepsis is a life-threatening syndrome associated with the host's dysregulated immune response to an infection. Cardiovascular dysfunction has a primary role in the pathophysiology of sepsis, due to hypotension and bad blood perfusion. Moreover, sepsis survivors have a higher risk of death from all causes, and a higher risk of rehospitalization, particularly due to cardiovascular events. N-Cadherin (N-Cad) is a major protein of the intercalated discs (ID) and its structure is essential for proper heart function. In this sense, we hypothesized that rats subjected to the cecum ligation and perforation (CLP) model of sepsis have N-Cad structure impaired, contributing to cardiac dysfunction. This study aims to evaluate the structure of the ID through N-Cad as a reporter, as well as the cardiac function assessment during and after the septic insult. Male and female Wistar rats (90-120 days) were anesthetized with isoflurane and subjected to CLP surgery (CEUA/UFSC: 4585200422). Some animals received LPS (10 mg/kg) to induce endotoxemia. The left ventricle of the animals was subjected to immunofluorescent staining for detection of N-Cad at 6, 12, and 24 hours (during sepsis) or 15, 30, and 60 days (sepsis survivors) after CLP, to evaluate the disassembly of the ID. Staining bigger than 70 µm was considered enlarged, thus disassembly. The hearts of the groups that presented more robust disassembly in N-Cad staining were subjected to ultrastructural analysis through transmission electron microscopy. Cardiac function was accessed through the electrocardiogram (ECG) in lead I, allowing the measurement of the electrical wave pattern. The basal ECG of the animals before surgery served as a control value. Finally, cardiac function was assessed in ex vivo hearts perfused with AHAVD peptide, which disrupts the N-Cad structure. Our results revealed that females present disarray of N-Cad staining, as well as ultrastructural disorganization of ID after 6 h of sepsis. The qualitative evaluation of N-Cad staining allowed us to observe that males present disassembly in a similar manner to females during sepsis. Furthermore, N-Cad disassembly was also observed in males subjected to endotoxemia. Although they responded similarly to N-Cad staining, males and females presented dimorphic responses in relation to the ECG. There was a prolongation of the QTc interval after 6 h for both sexes, however, after 24 h, this prolongation persisted only in females. We also showed that perfusion with AHAVD reduced the delta response of norepinephrine and isoprenaline in rats 6 h after CLP, reinforcing the susceptibility of N-Cad during sepsis. In survivors, we observed that the dynamics of N-Cad disassembly occur differently between sexes. While N-Cad damage persists in males at all time points, the N-Cad structure appears to recover after 15 and 30 days of sepsis and becomes disassembly again after 60 days, which is suggestive of a late post-sepsis sequelae. However, unlike in the acute phase, N-Cad derangement in survivors does not appear to be sufficient to compromise cardiac electrical function, since no significant changes were found on the ECG. Our results demonstrate that N-Cad disassembly occurs similarly in male and female rats in the first hours after CLP, which may contribute to impaired cardiac electrical conduction during sepsis. Although these alterations were detected in both male and female survivor hearts, the time course appears to vary by sex. Recognizing the importance of the effects of sepsis on ID may lead to the development of novel therapeutic approaches aimed at managing cardiac dysfunction during and after sepsis.