Influência do inibidor da proteína cotransportadora de sódio-glicose tipo 2 empagliflozina no músculo esquelético de ratos com infarto do miocárdio

Abstract

Alterações metabólicas, morfológicas e bioquímicas são comuns em músculos esqueléticos de pacientes com insuficiência cardíaca crônica. Apesar dos efeitos cardioprotetores dos inibidores do cotransportador de sódio-glicose 2 (SGLT2) na insuficiência cardíaca, o impacto dessa classe de medicamentos no músculo esquelético ainda é pouco compreendido. Este estudo investigou os efeitos do inibidor de SGLT2 empagliflozina (EMPA) no músculo sóleo de ratos com insuficiência cardíaca induzida por infarto do miocárdio (IM). Métodos: Uma semana após a indução de IM, ratos Wistar machos foram divididos nos grupos Sham (n=10), Sham+EMPA (n=12), IM (n=10) e IM+EMPA (n=9). A EMPA foi administrada na ração (5 mg/kg/dia) por 12 semanas. A remodelação cardíaca foi avaliada por ecocardiograma. A atividade enzimática e marcadores do estresse oxidativo foram quantificados por espectrofotometria; a expressão de proteínas foi analisada por Western blotting. A análise estatística foi realizada por ANOVA e Tukey ou Kruskal-Wallis e Dunn (p<0,05). Resultados: O tamanho do infarto não diferiu entre os grupos (IM 41,8 ± 4,2%; IM+EMPA 40,7 ± 5,7% da área total do ventrículo esquerdo (VE). Os grupos infartados tiveram dilatação das câmaras cardíacas esquerdas; o diâmetro do átrio esquerdo e a área diastólica do VE foram menores no grupo IM+EMPA que no IM. A fração de ejeção e a velocidade de encurtamento da parede posterior do VE foram menores, e o índice de Tei maior nos grupos IM e IM+EMPA que em seus respectivos controles. A função do VE não diferiu entre os grupos infartados. A área seccional transversa das fibras musculares foi maior no IM+EMPA que no IM. A expressão da cadeia pesada de miosina tipo II foi maior no grupo IM+EMPA que no IM. A concentração dos marcadores de estresse oxidativo carbonilação de proteínas e malondialdeído (MI 18,0 ± 9,15; IM+EMPA 10,7 ± 8,22 nmol/μg de proteína) foi menor no grupo IM+EMPA que no IM, indicando redução do dano oxidativo. A atividade da superóxido dismutase (SOD) foi maior no grupo IM+EMPA que no IM. A função mitocondrial melhorou com a EMPA, evidenciada pela maior expressão do complexo respiratório I no grupo IM+EMPA que no IM, indicando aumento da produção de ATP e da capacidade de fosforilação oxidativa. A expressão do complexo respiratório V foi menor no grupo IM que no Sham (Sham 1,00 ± 0,41; IM 0,66 ± 0,16). A atividade das enzimas metabólicas foi normalizada com a EMPA, especialmente nas vias glicolíticas e do ciclo do ácido cítrico, refletindo melhora no metabolismo energético do músculo sóleo. A EMPA aumentou a expressão de proteínas anabólicas da via do IGF-1 e reduziu a expressão de proteínas de vias catabólicas de sinalização celular. Conclusão: A empagliflozina atenua o processo de remodelação induzido por infarto do miocárdio. No músculo esquelético, a empagliflozina preserva o trofismo do sóleo, reduz o estresse oxidativo, normaliza o metabolismo muscular e mitocondrial, e modula a expressão de proteínas envolvidas em vias de sinalização de síntese e degradação muscular. Palavras

Background: Metabolic, morphological, and biochemical skeletal muscle changes are common in chronic heart failure patients. Despite the cardioprotective effects of sodium-glucose co-transporter 2 (SGLT2) inhibitors in heart failure, the impact of this drug class on skeletal muscle remains poorly understood. This study investigated the effects of the SGLT2 inhibitor empagliflozin (EMPA) on the soleus muscle of rats with myocardial infarction (MI)-induced heart failure. Methods: One week after MI induction, male Wistar rats were divided into four groups: Sham (n=10), Sham+EMPA (n=12), MI (n=10), and MI+EMPA (n=9). EMPA was added to the rat chow (5 mg/kg/day) for 12 weeks. Cardiac remodelling was assessed by echocardiogram. Enzymatic activity and oxidative stress markers were evaluated using spectrophotometry; protein expression was analysed by Western blotting. Statistical analysis: ANOVA and Tukey or Kruskal–Wallis and Dunn’s test (p<0.05). Results: Infarct size did not differ between groups [MI 41.8 ± 4.2%; MI+EMPA 40.7 ± 5.7% of total left ventricle (LV) area]. MI+EMPA and MI had dilated left cardiac chambers; left atrium diameter and LV end-diastolic area were smaller in MI+EMPA than MI. Ejection fraction and posterior wall shortening velocity were lower, and Tei index higher in MI+EMPA and MI than their respective controls. LV function did not differ between infarcted groups. Soleus cross-sectional area was larger in MI+EMPA than MI. MI+EMPA had higher Type II myosin heavy chain expression than MI. The oxidative stress markers carbonylated protein and malondialdehyde levels (MI 18.0 ± 9.15; MI+EMPA 10.7 ± 8.22 nmol/μg of protein) were lower, and the antioxidant superoxide dismutase higher in MI+EMPA than MI. Expression of the respiratory complex I was higher in MI+EMPA than MI (MI 0.74 ± 0.29; MI+EMPA 2.74 ± 1.01 arbitrary units) and expression of the respiratory complex V was lower in MI than Sham (Sham 1.00 ± 0.41; MI 0.66 ± 0.16 arbitrary units). Metabolic enzyme activities, altered in MI compared to Sham, were normalised in MI+EMPA, particularly those from glycolytic and citric acid cycle pathways. EMPA up-regulated expression of anabolic proteins of the IGF-1 pathway and down-regulated proteins related to catabolic signalling. Conclusion: Empagliflozin slightly attenuates infarction-induced cardiac remodeling in rats. In skeletal muscle, empagliflozin preserves soleus trophism, reduces oxidative stress, normalizes muscle and mitochondrial metabolism, and modulates expression of proteins involved in synthesis and degradation-related pathways.