Efeito do gamma-oryzanol sobre os mecanismos fisiopatológicos da cardiotoxicidade aguda induzida por doxorrubicina em ratos

Abstract

Introdução: O câncer é grave problema de saúde pública global. Entre os tratamentos, destaca-se a doxorrubicina (DXO) pela sua eficácia contra vários tipos de tumores. No entanto, a cardiotoxicidade representa a maior complicação limitante do uso da DXO. O estresse oxidativo e a inflamação são fatores patogênicos reconhecidos na toxicidade secundária da DXO. Diversas estratégias terapêuticas têm sido investigadas para atenuar tal cardiotoxicidade, incluindo compostos bioativos. O gamma-oryzanol, conhecido por suas atividades antioxidantes e anti-inflamatórias. Este estudo teve como objetivo avaliar o efeito do tratamento com gamma-oryzanol sobre os aspectos fisiopatológicos da cardiotoxicidade aguda induzida pela DXO em ratos. Metodologia: Ratos Wistar machos (n=32) foram randomizados em dois grupos iniciais: Controle (C, n=16) e Gamma (G, n=16), recebendo diariamente gamma-oryzanol diluído em óleo de milho (381 mg/kg). No 7º dia, os animais foram divididos em quatro grupos: Controle (C, n=8), DXO (D, n=8), Gamma (G, n=8) e Gamma + DXO (G+D, n=8). Os grupos DXO receberam doxorrubicina (4 mg/kg) intraperitonealmente. Os animais foram submetidos a avaliação ecocardiográfica 24 horas após a administração de DXO e em seguida foram eutanasiados para coleta de sangue e coração. O tecido cardíaco foi utilizado para avaliação de danos oxidativos e inflamatórios: malondialdeído (MDA), carbonilação, atividade das enzimas antioxidantes superóxido dismutase (SOD) e Catalase (CAT), capacidade antioxidante (FRAP), expressão gênica de fator nuclear eritróide relacionado ao fator 2 (Nrf-2), concentrações de citocinas pró-inflamatórias e expressão gênica de receptor toll-like 4 (TLR-4). O sangue foi usado para aferir FRAP plasmática. A análise estatística foi conduzida usando GraphPad Prism 8.0, com diferenças consideradas significativas para p<0,05. Resultados: A administração de DXO diminuiu a espessura relativa da parede posterior (ERPP) e aumentou o diâmetro sistólico final do ventrículo esquerdo (DSVE), diâmetro diastólico final do ventrículo esquerdo (DDVE), massa do ventrículo esquerdo (MVE) e índice de massa do ventrículo esquerdo (IMVE) (p<0,05 vs. Controle). A suplementação com gamma-oryzanol atenuou tais aumentos no grupo G+D (p<0,05 vs. DXO). A DXO diminuiu a fração de ejeção (FE) e o encurtamento do mesocárdio, enquanto o gamma-oryzanol preveniu tais reduções no grupo G+D (p<0,05 vs. DXO). A DXO aumentou os níveis cardíacos de MDA e a carbonilação, e a suplementação com gamma-oryzanol impediu esses aumentos no grupo G+D (p<0,05 vs. DXO). A atividade das enzimas antioxidantes SOD e CAT no coração foi diminuída pela DXO. Contudo, a suplementação com gamma-oryzanol impediu tal diminuição no grupo G+D (p<0,05 vs. DXO). A expressão gênica de Nrf-2 no coração foi aumentada pelo gamma-oryzanol (p<0,05 vs. Controle), mas diminuída pela DXO (p<0,05 vs. Controle); no entanto, a suplementação com gamma-oryzanol impediu essa diminuição no grupo G+D (p<0,05 vs. DXO). A FRAP plasmática e cardíaca foram reduzidas pela DXO. Contudo, a suplementação com gamma-oryzanol preveniu tais diminuições no grupo G+D (p<0,05 vs. DXO). A concentração cardíaca do fator de necrose tumoral (TNF-α) foi aumentada pela DXO e diminuída pela suplementação com gamma-oryzanol no grupo G+D (p<0,05 vs. DXO). A expressão gênica de TLR-4 cardíaca foi elevada pela DXO e diminuída pelo gamma-oryzanol no grupo G+D (p<0,05 vs. DXO). Verificou-se interação entre tratamentos com DXO e gamma-oryzanol nas variáveis DSVE, DDVE, massa VE, IMVE, FC, E’ septal, FE, FEE e FEM. Observou-se também que o tratamento isolado de gamma-oryzanol foi associado com: diminuição de DSVE, A mitral, TNF-α, IL-6, e expressão TLR-4; aumento da FE, FEE e FEM, expressão Nrf-2, FRAP cardíaca e plasmática (G vs. C; p<0,05). Além disso, no grupo D, verificou-se correlações negativas entre: MDA e FC; CAT e DDVE; CAT e A´média; CAT e E/E´; TLR-4 e débito cardíaco, fração de encurtamento do mesocárdio, S´septal, FC, E´septal, FRAP cardíaca, SOD; TNF-α e Nrf-2; SOD e carbonilação. Correlações positivas foram identificadas entre FRAP cardíaca e: débito cardíaco, FE, FEE, FEM, E mitral; TNF-α e MDA; SOD e Nrf-2. No grupo G+D verificou-se correlações negativas entre: E´septal e carbonilação, frequência cardíaca e MDA, FEM e MDA, FE e MDA, DDVE e FRAP cardíaca, DSVE e FRAP cardíaca, E/E´e FRAP cardíaca, TNF-α e FC, TNF-α e FEM, TNF-α e FEE, TLR-4 e SOD, TLR-4 e Nrf-2, carbonilação e FRAP cardíaca, carbonilação e CAT. Correlações positivas foram identificadas entre E/E´e carbonilação, FEE e CAT, E´septal e CAT, TNF-α e MDA, FRAP cardíaca e CAT. Conclusão: O modelo experimental utilizado permitiu concluir que dose única de DXO foi associada ao prejuízo do estado redox, inflamação, remodelação cardíaca e função sisto-diastólica cardíaca. A melhora de tais parâmetros com gamma-oryzanol foi confirmada tanto pela análise de associação como de correlação. Estes resultados sugerem que o gamma-oryzanol pode ser uma intervenção terapêutica promissora para mitigar os efeitos adversos da DXO, melhorando a segurança e eficácia do tratamento oncológico.

Introduction: Cancer is a serious global public health problem. Among the treatments, doxorubicin (DXO) is effective against various tumors. However, cardiotoxicity is the major limiting complication of DXO use. Oxidative stress and inflammation are recognized pathogenic factors in the secondary toxicity of DXO. Various therapeutic strategies, including bioactive compounds, have been investigated to attenuate such cardiotoxicity. Gamma oryzanol is known for its antioxidant and anti-inflammatory activities. This study aimed to evaluate the effect of gamma-oryzanol treatment on the pathophysiological aspects of acute cardiotoxicity induced by DXO in rats. Methodology: Male Wistar rats (n=32) were randomized into two initial groups: Control (C n=16) and Gamma (G n=16) receiving daily gamma-oryzanol diluted in corn oil (381 mg/kg). On the 7th day, the animals were divided into four groups: Control (C n=8), DXO (D n=8), Gamma (G n=8), and Gamma + DXO (G+D n=8). The DXO groups received doxorubicin (4 mg/kg) intraperitoneally. The animals underwent echocardiographic evaluation 24 hours after DXO administration and were then euthanized for blood and heart collection. Cardiac tissue was used to evaluate oxidative and inflammatory damage: malondialdehyde (MDA), carbonylation, activity of antioxidant enzymes superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT), antioxidant capacity (FRAP), gene expression of nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf-2), concentrations of pro-inflammatory cytokines, and gene expression of toll-like receptor 4 (TLR-4). Blood was used to measure plasma FRAP. Statistical analysis was conducted using GraphPad Prism 8.0 with differences considered significant for p<0.05. Results: DXO administration decreased the relative thickness of the posterior wall (ERPP) and increased the left ventricular end-systolic diameter (DSVE), left ventricular end-diastolic diameter (DDVE), left ventricular mass (MVE), and left ventricular mass index (IMVE) (p<0.05 vs. Control). Gamma-oryzanol supplementation ttenuated these increases in the G+D group (p<0.05 vs. DXO). DXO decreased ejection fraction (EF) and myocardial shortening while gamma-oryzanol prevented these reductions in the G+D group (p<0.05 vs. DXO). DXO increased cardiac levels of MDA and carbonylation, and gamma-oryzanol supplementation prevented these increases in the G+D group (p<0.05 vs. DXO). The activity of antioxidant enzymes SOD and CAT in the heart was decreased by DXO. However, gamma-oryzanol supplementation prevented this decrease in the G+D group (p<0.05 vs. DXO). Nrf-2 gene expression in the heart was increased by gamma-oryzanol (p<0.05 vs. Control) but decreased by DXO (p<0.05 vs. Control); however, gamma-oryzanol supplementation prevented this decrease in the G+D group (p<0.05 vs. DXO). Plasma and cardiac FRAP were reduced by DXO. However, gamma-oryzanol supplementation prevented these reductions in the G+D group (p<0.05 vs. DXO). Cardiac tumor necrosis factor (TNF-α) concentration was increased by DXO and decreased by gamma-oryzanol supplementation in the G+D group (p<0.05 vs. DXO). Cardiac TLR-4 gene expression was elevated by DXO and decreased by gamma oryzanol in the G+D group (p<0.05 vs. DXO). Interaction between DXO and gamma-oryzanol treatments was found in the variables DSVE, DDVE, left ventricular mass, IMVE, FC, septal E’, EF, FEE, and FEM. It was also observed that gamma-oryzanol alone was associated with: decreased DSVE, mitral A, TNF-α, IL-6, and TLR-4 expression; increased EF, FEE, and FEM, Nrf-2 expression, and cardiac and plasma FRAP (G vs. C; p<0.05). Additionally, in the D group, negative correlations were found between: MDA and FC; CAT and DDVE; CAT and average A’; CAT and E/E’; TLR-4 and cardiac output, myocardial shortening fraction, septal S’, FC, septal E’, cardiac FRAP, SOD; TNF-α and Nrf-2; SOD and carbonylation. Positive correlations were identified between cardiac FRAP, cardiac output, EF, FEE, FEM, mitral E; TNF-α and MDA; SOD and Nrf-2. In the G+D group, negative correlations were found between: septal E’ and carbonylation, heart rate and MDA, FEM and MDA, EF and MDA, DDVE and cardiac FRAP, DSVE and cardiac FRAP, E/E’ and cardiac FRAP, TNF-α and FC, TNF-α and FEM, TNF-α and FEE, TLR-4 and SOD, TLR-4 and Nrf-2, carbonylation and cardiac FRAP, carbonylation and CAT. Positive correlations were identified between E/E’ and carbonylation, FEE and CAT, septal E’ and CAT, TNF-α, MDA, and cardiac FRAP and CAT. Conclusion: The experimental model used allowed the conclusion that a single dose of DXO was associated with impairment of redox state, inflammation, cardiac remodeling, and cardiac systolic-diastolic function. The improvement of these parameters with gamma-oryzanol was confirmed by both association and correlation analysis. These results suggest that gamma oryzanol may be a promising therapeutic intervention to mitigate the adverse effects of DXO, improving the safety and efficacy of oncological treatment.