Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Medicina CAROLINA RODRIGUES TONON Influência de análogo de GLP-1 na microbiota intestinal e atenuação da cardiotoxicidade induzida pela doxorrubicina em ratos Tese apresentada à Faculdade de Medicina, Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Câmpus de Botucatu, para obtenção do título de Doutora em Fisiopatologia em Clínica Médica. Orientadora: Profa. Associada Bertha Furlan Polegato Botucatu 2024 Carolina Rodrigues Tonon Influência de análogo de GLP-1 na microbiota intestinal e atenuação da cardiotoxicidade induzida pela doxorrubicina em ratos Tese apresentada à Faculdade de Medicina, Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Câmpus de Botucatu, para obtenção do título de Doutora em Fisiopatologia em Clínica Médica.. Orientadora: Profa. Associada Bertha Furlan Polegato Botucatu 2024 IMPACTO ESPERADO DA TESE NA SOCIEDADE Com o envelhecimento da população mundial, espera-se aumento no número de casos de neoplasias. A doxorrubicina é um dos quimioterápicos mais utilizado no tratamento de diversos tipos de câncer tais como mama, tireoide, leucemia e linfomas. A cardiotoxicidade é um efeito colateral importante dessa medicação e pode cursar com insuficiência cardíaca. A insuficiência cardíaca é uma condição associada a elevados gastos em saúde, piora da qualidade de vida dos pacientes e elevada morbimortalidade. Diversas medicações estão sendo estudadas na tentativa de prevenir ou atenuar a cardiotoxicidade induzida pela doxorrubicina, porém ainda não dispomos de estratégias eficientes em mitigar os efeitos colaterais dessa medicação. Nesse trabalho avaliamos os efeitos da liraglutida, um análogo de GLP- 1, na atenuação da cardiotoxicidade. Essa classe de medicamentos se mostrou efetiva em diminuir eventos cardiovasculares em pacientes com fatores de risco, no entanto, os mecanismos pelos quais a droga é benéfica ainda são desconhecidos. Com nossos resultados esperamos identificar as vias fisiopatológicas envolvidas na cardiotoxicidade, bem como os mecanismos moleculares de ação da liraglutida, contribuindo para o conhecimento de ambos os campos de pesquisa. EXPECTED IMPACT OF THE THESIS ON SOCIETY The number of cancers cases are expected to increase along with the aging of the population. Doxorubicin is one of the most used chemotherapy drugs in the treatment of several types of cancer such as breast, thyroid, leukemia and lymphomas. Cardiotoxicity is an important side effect of this medication and can lead to heart failure. Heart failure is a condition associated with high healthcare costs, poor quality of life and high morbidity and mortality. Several medications are being studied as an attempt to prevent or attenuate doxorubicin-induced cardiotoxicity, but we still do not have efficient strategies to mitigate the side effects of this medication. In this work, we evaluated the effects of liraglutide, a GLP-1 analogue in attenuating cardiotoxicity. This class of medications is effective in reducing cardiovascular events in patients with risk factors, however, the mechanisms by which the drug is beneficial are still unknown. With our results, we hope to identify the pathophysiological pathways involved in cardiotoxicity, as well as the molecular mechanisms of action of liraglutide, contributing to better understanding this field of research. unesp UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA CAmpus de Botucatu ATA DA DEFESA PÜBLICA DA TESE DE DOUTORADO DE CAROLINA RODRIGUES TONON, DISCENTE DO PROGRAMA DE PÓs-GRADUAÇÃO EM FISIOPATOLoGIA EM CLÍNICA MÉDCA, DA FACULDADE DE MEDICINA -C¢MPUS DE BOTUCATU. Profa. Dra. BERTHA FURLAN POLEGATO FMB Aos 12 dias do mês de julho do ano de 2024, às 14:15 horas, no(a) Sala de reuniðes 01 do Prédio da Administração da FMB/Unesp, realizou-se a defesa de TESE DE DOUTORADO de CAROLINA RODRIGUES TONON, intitulada Influência de análogo de GLP-1 na microbiota intestinal e atenuação da cardiotoxlcidade induzida pela doxorrubicina em ratos. A Comissão Examinadora foi constituida pelos seguintes membros: Profa. Dra. BERTHA FURLAN POLEGATO (Orientador(a) - Participação Presencial) do(a) Depto. de Clínica Médica / FM/Botucatu Unesp, Profa. Dra. MARIANA JANINI GOMES (Participação Virtual) do(a) Kinesiology and Sport Management / Texas A&M University, Prof. Dr. LUIZ DOMINGUES DE ALMEIDA JUNIOR (Participação Presencial) do(a) Depto. de Biofísica e Farmacologia / IB/Botucatu Unesp, Profa. Dra. MARINA POLITI OKOSHI (Participação Presencial) do(a) Depto. de Clínica Médica / FM/Botucatu - Unesp. Após a exposição pela doutoranda e arguição pelos membros da Comiss£o Examinadora que participaram do ato, de forma presencial e/ou virtual, a discente recebeu o conceito final:_PONAPA_ Nada mais havendo, foi lavrada a presente ata, que após lida e aprovada, foi assinada pelo(a) Presidente(a) da Comissão Examinadora. Faculdade de Medlcina - Câmpus de Bolucalu Av.: Prof. Mário Rubens Guimaråes Montenegro, s/n°, 18618687, Bolucatu - São Paulo http:/www.fmb.unesp.brlpgclinlcanmedlcaCNPJ; 48.031.91a/0019-53. EPÍFRAGE “Eu prefiro ter perguntas que não podem ser respondidas a ter respostas que não podem ser questionadas". Richard Feynman DEDICATÓRIA A meus pais: Sandra e Renato. AGRADECIMENTO ESPECIAL À Profa. Bertha Furlan Polegato, Você é minha maior inspiração desde que comecei essa jornada da pós- graduação. No início, achamos que nossa relação seria um pouco complicada, pois nós duas temos o gênio muito forte, porém, nos acertamos de uma forma inimaginável. Agradeço imensamente por essa escolha. Você, literalmente, pegou na minha mão e, me ensinou desde o básico, como segurar um rato, ao mais complexo, como entender uma ANOVA de duas vias. Me ensinou a tabular dados, a interpretá- los, a fazer gráficos, a escrever a artigos, a fazer apresentações, a dar aulas. Me ensinou a fazer projetos de pesquisa, a me engajar em outras funções dentro da universidade, enfim, me ajudou a me transformar em uma pesquisadora completa. Você me transmitiu tudo o que sabe, com tanta humildade, o que me fez refletir o que é ser professor. E, na minha opinião, você exerceu sua função como professora de uma forma brilhante ao me guiar por esse caminho. Você se dedicou tanto a mim, que eu não tenho palavras para agradecer. Acredito que nunca conseguirei retribuir todo o ensinamento que você me proporcionou e espero ser, um dia, um pouco da professora e pesquisadora que é e que você possa se orgulhar de mim e do que me tornei, pois grande parte das minhas conquistas vou dever aos seus ensinamentos e à sua parceria. Muito obrigada! AGRADECIMENTOS Em primeiro lugar, agradeço meus pais, Sandra e Renato, por serem meu alicerce e meu maior exemplo. Obrigada por, desde cedo, terem me incentivado a estudar e, por me fornecerem todos os meios necessários para isso. Minha mãe, professora de matemática, sempre muito engajada no processo de ensino e buscando crescer constantemente; fez seu Mestrado e enfrentou grandes obstáculos, mas me lembro muito bem do dia de sua defesa, quando eu era apenas uma criança... esse título me estimulou a chegar até aqui hoje. Meu pai, dono da Revistaria e Livraria Tonon na minha cidade natal, sempre trazendo revistas, jornais e livros para dentro de casa... isso foi fundamental para obtenção de conhecimento e o gosto pela leitura. Além disso, agradeço por terem me incentivado a ser uma pessoa crítica e questionadora e por terem me apoiado incondicionalmente quando escolhi fazer Medicina, mesmo sabendo que não seria uma tarefa fácil. Obrigada por terem me estimulado a ficar na UNESP-Botucatu quando eu queria desistir. Essa foi a decisão mais sábia que poderia ter tomado na minha vida profissional até hoje. Amo muito vocês. Agradeço meu irmão gêmeo, Vítor, por toda a parceria durante a vida. Por ter sido meu cúmplice na escola e meu parceiro de questionamentos. Sem esse espírito crítico, não teríamos chegado até aqui. Obrigada por todos os ensinamentos de exatas e, principalmente, por ter me feito perceber que a Medicina era o sonho da minha vida. Serei eternamente grata a você por isso. Tenho muito orgulho de você, gêmeo. Também agradeço meus tios Márcio e Érika e prima Nicole, por sempre estarem presentes na minha vida. Amo vocês. Obrigada aos meus professores do início da vida, que me ensinaram o básico, o que definitivamente me permitiu chegar até aqui hoje. Em especial, agradeço àqueles que me estimularam a sempre questionar e a querer saber mais e mais. Ao meu esposo, Rannier, que é o amor da minha vida, meu companheiro e meu melhor amigo. Que me viu crescer como estudante, como médica e agora como pesquisadora. Que sempre esteve presente em todos os momentos dessa caminhada. Que entendeu minhas ausências para que eu pudesse concretizar esse sonho. Que cuidou do nosso lar e dos nossos cães Luke e Bruce quando eu não estive presente. Sem você, eu não teria forças para chegar até aqui. Você é o que me faz viver. Amo você. À Disciplina de Clínica Médica Geral pelo estímulo constante, em todos os aspectos, e por ter me dado todos os meios necessários para realizar a pós- graduação. Aos meus queridos professores e agregados da Clínica Médica Geral, Marina Okoshi, Sérgio Paiva, Leonardo Zornoff, Marcos Minicucci, Paula Schmidt, Katashi Okoshi, Suzana Tanni por todos os ensinamentos acadêmicos e pessoais, que levarei para o resto da vida. Um agradecimento especial, à Profa. Marina Okoshi, que me recebeu de braços abertos quando terminei a residência médica e me deu meu primeiro emprego na pesquisa clínica. Obrigada por acreditar em mim e no meu potencial. Também agradeço ao Prof. Sérgio Paiva por ter sanado tantas dúvidas de estatística desse trabalho. Aos médicos da disciplina Danilo, Diego, Edson, Filipe Welson, Raquel, Roberto Minoru e Taline, obrigada por compartilharem o dia-a-dia e pela ajuda nos momentos de assistência aos pacientes. Aos meus amigos pós-graduandos do laboratório de remodelação cardíaca e nutrição (RECAN), Marina Gaiato, Paola Balin, Natália Ferreira, Nayane Vieira, Seiji Fujimori, Ana Paula Ribeiro e Ronny Petterson, vocês foram essenciais nessa caminhada. Eu não sabia utilizar uma pipeta, mas com muita paciência pegaram na minha mão e me ensinaram muito do que sei hoje. Obrigada por todos os ensinamentos que levarei para sempre comigo. Em especial, agradeço ao Seiji, pelos ensinamentos de laboratório em geral e, principalmente, sobre Western blot. Também agradeço à minha grande amiga Marina Gaiato, que além de tudo, se tornou minha comadre. Agradeço à Profa. Mariana Janini Gomes por ter me recebido na Texas A&M University nos EUA durante os 3 meses em que realizei minha capacitação no exterior e por tudo que me ensinou durante esse período. Aos meus grandes irmãos da residência médica, Alana e Vinícius, que me estimularam a continuar na Clínica Médica e que, mesmo longe fisicamente, sempre estiveram no meu coração. Ao compadre Leonardo Rufino e à grande amiga Miriam Paiva pelos conselhos sobre a vida e parceria nos momentos de lazer. Aos funcionários do Departamento de Clínica Médica, Elisângela, Laura, Bruno, Renato e Yasmin. Obrigada por sempre estarem disponíveis e dispostos a ajudar. Aos funcionários da UNIPEX, por toda a ajuda no desenvolvimento desse projeto. Agradeço ao professor Katashi pela realização do ecocardiograma dos animais. Ao Dijon por toda a ajuda em diversas etapas desse projeto. À professora Maria Aparecida Marchesan Rodrigues pela análise histológica das lâminas. Ao professor Josias Rodrigues pela análise da microbiota. Ao Luiz Domingues de Almeida pela ajuda na dosagem de ácidos graxos. À Camila Correa pela ajuda nas análises de estresse oxidativo. SUMÁRIO Sumário ii Lista de Tabelas .................................................................................................................... iii Lista de Figuras ..................................................................................................................... v Lista de Abreviaturas .......................................................................................................................... vii Resumo ................................................................................................................................................... 1 Abstract ................................................................................................................................................... 4 Introdução ............................................................................................................................................... 7 Hipótese ................................................................................................................................................ 19 Objetivos ............................................................................................................................................... 21 Material e Métodos .............................................................................................................. 23 Cálculo do tamanho amostral .................................................................................................... 24 Delineamento experimental ....................................................................................................... 24 Ecocardiograma ........................................................................................................................... 26 Estudo do Coração isolado ........................................................................................................ 27 Análise histológica ....................................................................................................................... 28 Análise das espécies reativas in situ ........................................................................................ 28 Avaliação do estresse oxidativo ................................................................................................ 29 Avaliação da atividade das enzimas antioxidantes ................................................................ 30 Western blot .................................................................................................................................. 30 ELISA para avaliação de LPS ................................................................................................... 31 Avaliação de ácidos graxos de cadeia curta nas fezes ......................................................... 32 Avaliação da microbiota intestinal ............................................................................................. 33 Análise estatística ........................................................................................................................ 34 Resultados ............................................................................................................................................ 35 Evolução do peso ......................................................................................................... 36 Consumo de ração ........................................................................................................ 36 Peso dos órgãos .......................................................................................................................... 37 Ecocardiograma ............................................................................................................ 38 Estudo do coração isolado ............................................................................................ 40 Histologia ...................................................................................................................................... 44 Estresse oxidativo ......................................................................................................... 48 Dosagem de LPS .......................................................................................................... 49 Avaliação de ácidos graxos de cadeia curta (AGCC) nas fezes .................................... 49 Western Blot ............................................................................................................... 51 Microbiota ...................................................................................................................................... 53 Alfa diversidade ............................................................................................................................ 59 Beta diversidade .......................................................................................................................... 60 Discussão ............................................................................................................................................. 62 Conclusões ........................................................................................................................................... 72 Limitações do Estudo .......................................................................................................................... 74 Referências .......................................................................................................................................... 76 Material Suplementar .......................................................................................................................... 96 Anexos ................................................................................................................................................ 109 LISTA DE TABELAS Lista de Tabelas iv Tabela 1. Peso dos órgãos .................................................................................................. 38 Tabela 2. Variáveis ecocardiográficas estruturais ................................................................ 39 Tabela 3. Frequência cardíaca e variáveis ecocardiográficas funcionais ............................. 40 Tabela 4. Abundância relativa da microbiota a nível de filos no momento inicial ................. 54 Tabela 5. Abundância relativa da microbiota a nível de filos no momento final.................... 55 LISTA DE FIGURAS Lista de Figuras vi Figura 1. Fisiopatologia da cardiotoxicidade induzida pela doxorrubicina............................ 12 Figura 2. Fisiopatologia da ruptura de barreira intestinal e cardiotoxicidade ....................... 15 Figura 3. Delineamento experimental .................................................................................. 25 Figura 4. Evolução do peso médio e consumo de ração ..................................................... 37 Figura 5. Traçados representativos do estudo do coração isolado ...................................... 41 Figura 6. Volume inicial do balão e PS máxima no estudo do coração isolado ................... 42 Figura 7. Derivadas positiva e negativa obtidas no estudo do coração isolado ................... 42 Figura 8. Relação pressão diastólica – volume diastólico ................................................... 43 Figura 9. Relação stress diastólico – strain ......................................................................... 43 Figura 10. Cortes histológicos do miocárdio corados com HE ............................................. 44 Figura 11. Cortes histológicos do intestino grosso .............................................................. 45 Figura 12. Área do miócito .................................................................................................. 46 Figura 13. Representação das espécies reativas de oxigênio no coração .......................... 47 Figura 14. Representação das espécies reativas de oxigênio no intestino .......................... 47 Figura 15. Estresse oxidativo no coração ............................................................................ 48 Figura 16. Estresse oxidativo no intestino ........................................................................... 49 Figura 17. Dosagem de ácidos graxos de cadeia curta antes do tratamento ...................... 50 Figura 18. Dosagem de ácidos graxos de cadeia curta após o tratamento ......................... 51 Figura 19. Expressão proteica por Western blot no coração .............................................. 52 Figura 20. Expressão proteica por Western blot no intestino grosso ................................... 53 Figura 21. Abundância relativa da microbiota a nível de filos no momento inicial ................ 55 Figura 22. Abundância relativa da microbiota a nível de filos no momento final .................. 56 Figura 23. Abundância relativa da microbiota a nível de espécie no momento inicial .......... 57 Figura 24. Abundância relativa da microbiota a nível de espécie no momento final ............ 58 Figura 25. Alfa-diversidade (Índice de Shannon) ................................................................ 59 Figura 26. Representação da beta diversidade no momento inicial ..................................... 60 Figura 27. Representação da beta no momento final .......................................................... 61 LISTA DE ABREVIATURAS Lista de Abreviaturas viii AE – átrio esquerdo AGCC – ácidos graxos de cadeia curta ANCOVA – análise de covariância AO – aorta ASC – área sob a curva BCL-2 – linfoma de células B CAT – catalase DAMPs – padrões moleculares associados a danos DDVE – diâmetro diastólico do ventrículo esquerdo DHE – dihidroetídeo DM2 – Diabetes mellitus tipo 2 DNPH – 2,4-dinitrofenil-hidrazina DRP-1 – proteína relacionada à dinamina DSVE – diâmetro sistólico do ventrículo esquerdo EDPP – espessura diastólica da parede posterior EDSIV – espessura diastólica do septo interventricular EROS – espécies reativas de oxigênio ERVE – espessura relativa do ventrículo esquerdo FC – frequência cardíaca FE – fração de ejeção Fis1 – proteína de fissão tipo 1 GAPDH – gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase GLM – modelo linear generalizado GLP-1 – glucagon-like peptide HE – hematoxilina e eosina IC – insuficiência cardíaca IL-1 – interleucina 1 IL-10 – interleucina 10 IL-6 – interleucina 6 IMVE – índice de massa do ventrículo esquerdo IP – intraperitoneal JAM – molécula de adesão juncional LPS – lipopolissacárides MDA – malondialdeído Lista de Abreviaturas ix MFN1 – mitofusina 1 MFN2 – mitofusina 2 MVE – massa do ventrículo esquerdo NF-κB – fator nuclear kappa B OPA1 – gene relacionado à atrofia óptica OTU – unidade taxonômica operacional PAMPs – padrões moleculares associados a patógenos PBS – tampão fosfato-salino PCR – reação em cadeia da polimerase PERMANOVA – análise de variância permutacional multivariada PRR – receptores de reconhecimento de padrões PVE – pressão do ventrículo esquerdo SC – Subcutâneo SOD – superóxido dismutase TBA – ácido tiobarbitúrico TBARS – substâncias reativas do ácido tiobarbitúrico TCA – ácido tricloroacético TDE – tempo de desaceleração da onda E TGI – trato gastrointestinal TLR – receptor toll-like TNF-α – fator de necrose tumoral alfa TRIV – tempo de relaxamento isovolumétrico V0 – volume inicial VEPP – velocidade de encurtamento da parede posterior VVE – volume do ventrículo esquerdo WGA – aglutinina de germe de trigo ZO-1 – zonula occludens tipo 1 RESUMO Resumo 2 Introdução: A doxorrubicina é um quimioterápico utilizado no tratamento de neoplasias sólidas e hematológicas. No entanto, apresenta a cardiotoxicidade como seu efeito colateral mais grave, limitando o tratamento e piorando a qualidade de vida dos pacientes. A fisiopatologia da cardiotoxicidade é multifatorial e envolve geração de espécies reativas de oxigênio, inflamação e disfunção mitocondrial. Recentemente, alterações na microbiota intestinal têm sido associadas a doenças cardiovasculares. Os análogos de GLP-1 mostraram benefícios cardiovasculares em estudos clínicos, além de serem efetivos em reduzir o estresse oxidativo, a inflamação e possuírem efeitos protetores na mucosa intestinal. Objetivo: Avaliar o papel da liraglutida, análogo de GLP-1, na atenuação da cardiotoxicidade aguda induzida pela doxorrubicina em ratos por meio de sua atuação no intestino e na microbiota intestinal. Material e Métodos: Utilizamos 60 ratos Wistar machos alocados em 4 grupos: Controle (C), Doxorrubicina (D), Liraglutida (L) e Doxorrubicina + Liraglutida (DL). Os animais dos grupos L e DL receberam injeção subcutânea de liraglutida 0,6 mg/kg diariamente e os grupos C e D solução salina por 2 semanas. Após, os animais dos grupos D e DL receberam injeção intraperitoneal de doxorrubicina 20 mg/kg, dose única e os grupos C e L receberam injeção de salina. Após 48 horas da dose de doxorrubicina, os animais foram submetidos ao ecocardiograma, estudo do coração isolado e eutanásia para coleta dos materiais biológicos. Resultados: Os animais que receberam liraglutida ingeriram menos ração e apresentaram menor ganho de peso que os animais que não receberam a droga. Após a injeção de doxorrubicina, os animais tratados com o quimioterápico tiveram maior perda de peso em relação aos que não receberam. Ao ecocardiograma, as variáveis relacionadas à função sistólica (S’ médio e VEPP) e à função diastólica (ondas E, A, E’, A’, E/A) foram menores nos animais tratados com doxorrubicina, assim como as derivadas temporais positivas e negativas e a complacência ventricular no estudo do coração isolado. No coração, não identificamos diferenças entre os grupos na histologia e na análise das espécies reativas de oxigênio in situ, no entanto, houve maior atividade da catalase no coração dos animais tratados com doxorrubicina. A expressão das proteínas TNF-α, NFκB fosforilado, troponina T e BCL-2 foi menor e TLR-4 foi maior nos animais tratados com doxorrubicina. A dosagem de LPS no soro foi semelhante entre os grupos. Em relação ao intestino, observamos perda estrutural importante das criptas intestinais nos animais tratados com doxorrubicina e a concentração dos ácidos acético, propiônico e butírico nas fezes foram menores nos animais tratados com doxorrubicina. Antes e Resumo 3 após os tratamentos, os filos de bactérias mais preponderantes foram Firmicutes e Bacteroidetes, no entanto, após os tratamentos, a abundância relativa dos microrganismos do filo Bacteroidetes foi menor e do filo Proteobacteria foi maior nos animais tratados com doxorrubicina. Não houve diferença na alfa-diversidade entre os grupos nos dois momentos avaliados. Houve diferença na beta-diversidade entre os grupos no momento final. Não observamos efeito relevante da liraglutida nas análises realizadas. Conclusão: A doxorrubicina causou disfunção cardíaca sistólica e diastólica, alterando proteínas relacionadas à apoptose, inflamação e a atividade da catalase no tecido cardíaco. Além disso, promoveu alterações na estrutura intestinal, na composição da microbiota e reduziu dos ácidos graxos de cadeia curta, no entanto a liraglutida não foi capaz de atenuar a cardiotoxicidade pelos mecanismos avaliados. Palavras-chave: Doxorrubicina; Cardiotoxicidade; Microbiota intestinal; Inflamação sistêmica; GLP-1; Liraglutida. ABSTRACT Abstract 5 Introduction: Doxorubicin is an effective chemotherapy used in the treatment of solid and hematologic malignancies. However, cardiotoxicity represents the most severe side effect, limiting treatment and worsening patients’ quality of life. The pathophysiology of doxorubicin-induced cardiotoxicity is multifactorial and involves direct damage to the DNA, oxidative stress, inflammation, and mitochondrial dysfunction. Recently, changes in gut microbiota have been associated to cardiovascular diseases. GLP-1 analogs have shown cardiovascular benefits in clinical trials and, also are effective in reducing oxidative stress, inflammation and seem to have a protective role in the intestinal barrier. Objective: Evaluate the role of liraglutide, a GLP-1 analog, in attenuating acute doxorubicin-induced cardiotoxicity in rats by acting in the intestine and gut microbiota. Material and Methods: We used 60 male Wistar rats allocated in 4 groups: Control (C), Doxorubicin (D), Liraglutide (L), and Doxorubicin + Liraglutide (DL). The animals in groups L and DL received subcutaneous injection of 0.6 mg/kg liraglutide daily and groups C and D received saline, for 2 weeks. After, the animals in groups D and DL received an intraperitoneal injection of doxorubicin 20 mg/kg once. After 48 hours of doxorubicin injection, the animals were submitted to echocardiogram, isolated heart study, and euthanasia to collect biological materials, which were stored at -80 °C. Results: The animals that received liraglutide ingested less food and did not gain the same weight as animals that did not receive the GLP-1 analogue. After doxorubicin injection, the animals that received the chemotherapy showed a marked weight loss compared to the animals that did not receive the drug. At echocardiogram, the systolic variables (S' and PWSV) and the diastolic variables (waves E, A, E', A', E/A) were lower in the animals treated with doxorubicin, as well as the positive and negative temporal derivatives and ventricular compliance at isolated heart study. In the heart, we did not identify differences in the histological analysis and in reactive oxygen species in situ, however catalase activity was increased in animals treated with doxorubicin. The expression of the proteins TNF-α, phosphorylated NFκB, Troponin T and BCL-2 was lower and TLR- 4 was higher in the heart of animals treated with doxorubicin. LPS levels in serum were similar between groups. In the intestines, there was significant structural loss of intestinal crypts in animals treated with doxorubicin and the concentration of acetic, propionic and butyric acids in feces were lower in animals treated with the chemotherapy drug. Before and after treatment, the most predominant bacterial phyla were Firmicutes and Bacteroidetes, however, after treatment, the relative abundance Abstract 6 of microorganisms from the Bacteroidetes phylum was lower and Proteobacteria phylum was higher in the animals treated with doxorubicin. There was no difference in alpha-diversity between the groups at the two moments evaluated. Beta-diversity was different after the treatment between the groups. We did not observe a relevant effect of liraglutide in all analyses. Conclusion: Doxorubicin caused systolic and diastolic dysfunction, altering proteins related to apoptosis, inflammation and catalase activity in the heart. Besides, it caused important changes in intestinal structure, in the composition of microbiota and reduced short chain fatty acids in the feces, nevertheless liraglutide was not able to attenuate cardiotoxicity through the mechanisms evaluated. Keywords: Doxorubicin; Cardiotoxicity; Gut microbiota; Systemic inflammation; GLP- 1; Liraglutide INTRODUÇÃO Introdução 8 A Doxorrubicina e suas consequências O câncer é uma das principais causas de morbidade e mortalidade no mundo e representa grande problema de saúde pública. Estima-se que, no Brasil, em cada ano do triênio 2023-2025, ocorrerão 704 mil casos novos de câncer (1) e, no mundo, estima-se que em 2030 ocorrerão aproximadamente 13,1 milhões de mortes por câncer (2). Os antracíclicos, especialmente a doxorrubicina, são uma classe de medicamentos quimioterápicos utilizados há mais de 40 anos no tratamento de vários tipos de neoplasias hematológicas e sólidas, como câncer de mama, tireoide, sarcoma e osteossarcoma. Essa classe de medicamentos é considerada a primeira opção em vários esquemas terapêuticos devido a sua superioridade quando comparada a regimes que não incluem os antracíclicos (3), porém seu uso é limitado devido aos seus diversos efeitos colaterais (4), tais como cardiotoxicidade, toxicidade ao trato gastrointestinal, mielossupressão e nefrotoxicidade (4,5). A doxorrubicina é um antibiótico derivado de um pigmento produzido por fungos do gênero Streptomyces spp. (2,6). Quimicamente, os antracíclicos possuem 4 anéis de antraquinona ligados a uma porção de amino-açúcar. As suas propriedades de citotoxicidade foram identificadas em 1950 e seu uso foi aprovado em 1963. O mecanismo antineoplásico da doxorrubicina consiste em dois mecanismos principais: 1) Inibição da topoisomerase II, enzima que desempenha papel fundamental na replicação e divisão celular e 2) Geração de radicais livres durante sua metabolização, que podem levar à peroxidação lipídica de membranas celulares, dano ao DNA, dano mitocondrial e por fim, ativação de diversas vias de morte celular (3,7–12). Desde a década de 1970, sabe-se da associação entre o uso dos antracíclicos e a cardiotoxicidade, porém não há, até o momento, tratamentos específicos para prevenir ou curar a cardiotoxicidade induzida pela doxorrubicina (13). A cardiotoxicidade é o efeito colateral mais importante e mais limitante, pois pode levar à insuficiência cardíaca (IC), condição clínica crônica e irreversível (4). A IC é caracterizada por alterações estruturais e/ou funcionais do coração, que resultam em elevadas pressões intracardíacas, podendo estar acompanhada de débito cardíaco inadequado. Essa doença possui grande impacto na qualidade de vida dos pacientes e também no sistema de saúde, devido aos altos custos implicados no seu diagnóstico e tratamento (4,14–16). Estima-se que existam Introdução 9 aproximadamente 64 milhões de pacientes com insuficiência cardíaca no mundo (17) e a previsão é de que aumente cada vez mais devido ao envelhecimento da população e à maior sobrevida dos pacientes devido à descoberta de novas medicações. Além disso, a insuficiência cardíaca apresenta taxa de mortalidade muito elevada, de 15- 30% em 1 ano e de até 75% em 5 anos em algumas populações específicas (18). Clinicamente, a cardiotoxicidade induzida pela doxorrubicina pode ser classificada em quatro tipos: aguda, subaguda, crônica e tardia (19). A cardiotoxicidade aguda é observada após algumas horas da administração da droga e se caracteriza por alterações eletrocardiográficas como alterações da repolarização, complexos QRS de baixa voltagem, taquicardia sinusal, extrassístoles ventriculares e supraventriculares e alargamento do intervalo QT. Essas manifestações geralmente são assintomáticas, com resolução espontânea em algumas horas ou semanas. Os mecanismos envolvidos na patogênese das arritmias incluem efeito tóxico direto do antracíclico no miocárdio e efeito indireto por meio da liberação de radicais livres e distúrbios no transporte de íons na membrana celular (20,21). A cardiotoxicidade subaguda é rara, aparece alguns dias a algumas semanas e a manifestação mais comum é a pericardite e/ou miocardite (19). A cardiotoxicidade crônica é o resultado da exposição prolongada dos cardiomiócitos aos antracíclicos, no entanto sua patogenia não está completamente elucidada. Os sintomas aparecem dentro de algumas semanas a meses após o término da quimioterapia e são típicos de insuficiência cardíaca, como intolerância ao exercício e dispneia aos esforços, com a presença de alterações eletrocardiográficas de sobrecarga ventricular, cardiomegalia na radiografia de tórax e podem estar acompanhados de redução da fração de ejeção do ventrículo esquerdo no ecocardiograma (21). Por fim, a cardiotoxicidade tardia é diagnosticada vários anos após o término da quimioterapia, podendo se manifestar como insuficiência cardíaca, arritmias e distúrbios de condução (19). A incidência da cardiotoxicidade induzida pela doxorrubicina é dose- dependente, estando presente em 5 a 10% dos pacientes que recebem a dose padrão (até 400 mg/m²) e em até 20% dos pacientes que receberam dose cumulativa de 700 mg/m². Por esse motivo, a dose de doxorrubicina recomendada é de aproximadamente 450 a 550 mg/m² (22), porém outros fatores também interferem na ocorrência da cardiotoxicidade, como idade do paciente, tempo de infusão da Introdução 10 medicação, radioterapia concomitante, e doenças cardiovasculares pré-existentes (23). Mecanismos fisiopatológicos envolvidos na cardiotoxicidade Vários mecanismos parecem estar envolvidos na fisiopatologia da cardiotoxicidade, como dano direto ao DNA por inibição da topoisomerase II, estresse oxidativo, ativação de vias inflamatórias, disfunção mitocondrial, alteração de bombas de cálcio, inibição de genes relacionados à expressão de proteínas musculares, aumento da atividade de proteases intracelulares, ativação de metaloproteinases de matriz e ativação de vias de morte celular. Esses mecanismos fisiopatológicos atuando conjuntamente culminam com a disfunção miocárdica (15,19,24–28). O estresse oxidativo consiste no desbalanço entre a produção de espécies reativas de oxigênio (EROS) e a atuação de mecanismos antioxidantes intrínsecos do organismo (11,12,25,29). Durante sua metabolização, a doxorrubicina é reduzida a semiquinona, que é transformada em quinona primária, a qual leva à formação de peróxido de hidrogênio, gerando radicais de hidróxido, que podem causar oxidação da membrana celular, dano ao DNA, disfunção mitocondrial, alteração da homeostase intracelular do cálcio e morte celular (10,19,30). O coração é um órgão sensível à ação das espécies reativas, pois, comparado com outros órgãos, os cardiomiócitos possuem pequenas concentrações de catalase, glutationa peroxidase e superóxido dismutase, enzimas que agem como antioxidantes naturais do organismo (25,26). Além disso, a doxorrubicina tem grande afinidade pela membrana mitocondrial devido à presença de cardiolipina, um fosfolipídeo da membrana interna dessa organela, que, ao se ligar ao quimioterápico, forma um complexo irreversível, alterando a cadeia transportadora de elétrons e levando à mais produção de EROS. Somado a isso, a doxorrubicina pode levar à lesão direta da membrana mitocondrial, estimulando a liberação de fatores pro-apoptóticos e promovendo a ativação da via intrínseca da apoptose. O acúmulo de proteínas pró-apoptóticas (como BAX), a redução de proteínas anti-apoptóticas (como BCL-2) e ativação da caspase 3 e 9 já foram evidenciadas em células cardíacas após o tratamento com doxorrubicina (23). Mais recentemente, alguns estudos mostraram que a doxorrubicina parece alterar a biogênese mitocondrial, processo no qual as mitocôndrias, sob Introdução 11 estresse, garantem sua qualidade e integridade por dois processos denominados fusão e fissão. Na fusão, as mitocôndrias se unem, permitindo troca de conteúdo e reduzindo a quantidade de organelas disfuncionais e, assim, aumentando a sua capacidade metabólica. De modo oposto, a fissão mitocondrial ocorre como controle de qualidade para eliminar organelas disfuncionais (31). A fusão é controlada por três proteínas: Atrofia Ótica I (OPA1), que regula a fusão da porção interna da membrana mitocondrial, Mitofusina I (MFN1) e Mitofusina II (MFN2), estando as duas últimas proteínas presentes na membrana externa mitocondrial mediando a fusão desta membrana. A fissão é mediada pela Proteína 1 Relacionada com a Dinamina (DRP1) e Proteína de Fissão 1 (Fis1). Em estudos in vitro, houve redução das proteínas de fusão mitocondrial (MFN1, MFN2, OPA1) e aumento na proteína de fissão DRP1 em cardiomiócitos de ratos neonatos tratados com doxorrubicina (32). Adicionalmente, a inflamação está envolvida na fisiopatologia da insuficiência cardíaca aguda e crônica (33) e possui papel importante na disfunção cardíaca induzida pela doxorrubicina. A ação principal da inflamação consiste em proteger o organismo de patógenos externos e em promover o reparo dos tecidos frente a trauma ou infecção, preservando sua integridade. Entretanto, em situações em que a resposta inflamatória se dá de maneira exacerbada, os mecanismos, que a princípio têm papel protetor, passam a provocar danos aos tecidos e disfunção orgânica (34). A inflamação é ativada e mantida pelos receptores de reconhecimento de padrões (PRR), que incluem os receptores toll-like (TLRs). Geralmente, esses receptores são ativados por padrões moleculares associados a patógenos (PAMPs) e a padrões moleculares associados a dano (DAMPs), que são produtos originários de patógenos e de células lesionadas, respectivamente. Existem 10 tipos de TLRs em humanos, porém apenas três tipos estão presentes nos miócitos: TLR-2, TRL-3, TRL- 4 (2,29). A ativação desses receptores leva à ativação do fator nuclear kappa B (NF- kB), promovendo a liberação de grande quantidade de citocinas pró-inflamatórias como interleucina (IL)-1, interleucina (IL)-6 e fator de necrose tumoral alfa (TNF-α) (35-37). A IL-1 reduz a responsividade beta adrenérgica dos canais de cálcio, diminui a expressão de genes relacionados a homeostase do cálcio, aumenta a expressão da enzima óxido nítrico sintase (NOS), levando a aumento de óxido nítrico, com redução na contratilidade cardíaca e ataque direto à mitocôndria (38). A IL-6 Introdução 12 agrava a disfunção mitocondrial, promove a síntese de colágeno pelos fibroblastos e também estimula a ação da enzima óxido nítrico sintase, reduzindo o influxo de cálcio e reduzindo a contratilidade miocárdica (35,39). O TNF-α causa redução da expressão de genes reguladores do cálcio, causando efeito inotrópico negativo, leva à apoptose dos cardiomiócitos, causa aumento dos receptores de angiotensina II, levando ao aumento da atividade dos fibroblastos e fibrose e também promove a ativação de metaloproteinases de matriz e redução dos inibidores de metaloproteinases, promovendo degradação da matriz extracelular e contribuindo para fibrose miocárdica (40,41). Apesar de termos conhecimento sobre esses mecanismos, ainda não há estratégias terapêuticas bem estabelecidas para tratar ou atenuar a cardiotoxicidade induzida pela doxorrubicina. Em alguns estudos, o uso de substâncias anti- inflamatórias e inibidores de espécies reativas de oxigênio se mostraram pouco eficazes em prevenir a cardiopatia induzida pela doxorrubicina (21,42), porém outros estudos avaliaram a suplementação de alguns compostos naturais como açaí, chá verde e suco de laranja e mostraram atenuação da cardiotoxicidade (43–45). Portanto, os resultados nesse campo ainda são controversos. Figura 1. Fisiopatologia da cardiotoxicidade induzida pela doxorrubicina Representação dos principais mecanismos envolvidos na cardiotoxicidade induzida pela doxorrubicina. EROS: espécies reativas de oxigênio; NF-kB: fator nuclear kappa B; TNF-α: fator de necrose tumoral alfa; IL-1: interleucina 1; IL-6: interleucina 6. Figura desenvolvida pelo autor no programa Power Point, Microsoft. Introdução 13 Toxicidade ao trato gastrointestinal e à microbiota O trato gastrointestinal também é alvo de toxicidade pelos quimioterápicos (46), principalmente porque suas células se proliferam rapidamente e, dessa forma, são bastante sensíveis a essa classe de drogas (47). Aproximadamente 40% dos pacientes que recebem algum quimioterápico apresentam efeitos gastrointestinais. Os sintomas de toxicidade mais frequentes incluem dor abdominal, náuseas, vômitos e diarreia, o que pode afetar o estado nutricional do paciente e sua qualidade de vida, com consequente aumento do tempo de hospitalização, maior necessidade de nutrição parenteral e aumento do risco de infecções, afetando a morbidade e mortalidade dos pacientes (48–50). Os mecanismos envolvidos na fisiopatologia da toxicidade gastrointestinal pelo uso de quimioterápicos são semelhantes aos mecanismos envolvidos na cardiotoxicidade e incluem formação de espécies reativas de oxigênio e nitrogênio, ativação do fator nuclear kappa B (NF-kB), ativação da inflamação e apoptose. Como consequência, ocorre ruptura da barreira do epitélio intestinal, que favorece a translocação bacteriana, com aumento da circulação de endotoxinas, podendo contribuir, assim, para intensificação da inflamação sistêmica (51). Recentemente, alterações na microbiota intestinal secundárias ao uso de quimioterápicos têm atraído a atenção dos investigadores, como relatado por Montassier el al., que mostraram redução de Firmicutes e Actinobacteria nas fezes de pacientes com linfoma submetidos a quimioterapia. Da mesma forma, Motoori et al. relataram menor abundância de Lactobacillus após regime combinado de quimioterapia e Galloway-Peña et al. mostraram redução na diversidade da microbiota de pacientes com leucemia mieloide após início do tratamento quimioterápico (51– 54). A microbiota é definida como a população de micro-organismos que habita a pele e mucosas de um indivíduo saudável. Estima-se que a microbiota humana contenha aproximadamente 10¹⁴ bactérias, o que representa aproximadamente o número de células do nosso corpo (55). O local mais colonizado é o trato gastrointestinal, primeiramente por possuir a maior superfície (200m²) e por ser um ambiente rico em nutrientes para a sobrevivência dos micro-organismos. Estima-se que apenas o cólon contenha mais de 70% de todos os micro-organismos do corpo humano (56). Introdução 14 A microbiota intestinal oferece vários benefícios ao ser humano, tais como a digestão de macromoléculas indigeríveis, como carboidratos e proteínas, formando ácidos graxos de cadeia curta (AGCC), principalmente o ácido acético, ácido propiônico e ácido butírico, que são rapidamente e mais facilmente absorvidos na porção distal do intestino. Esses ácidos graxos são importantes substratos energéticos, além de atuarem na manutenção da imunidade celular local e na integridade da barreira intestinal. Também possuem atividade anti-inflamatória que se deve à ativação de receptores acoplados a proteínas G (GRP41 e GPR43) (16,57– 59), com inibição do NF-κB e redução da produção de TNF-α, IL-1 e IL-6. Além disso, a microbiota contribui para a síntese e excreção de vitaminas, prevenção da colonização por bactérias patogênicas por meio da competição por espaço e nutrientes, imunomodulação e manutenção da integridade da barreira intestinal, que se dá pelo aumento da produção de mucinas e da expressão de proteínas formadoras das junções celulares: ocludinas, claudinas, moléculas de adesão juncional (JAM) e zonula occludens (ZO-1) (60). A composição habitual da microbiota é influenciada por alguns fatores: genótipo do hospedeiro, meio-ambiente e dieta. O termo eubiose se refere a um estado em que há preponderância de espécies benéficas, pertencentes principalmente aos filos Firmicutes e Bacteroidetes. Entretanto, há situações em que ocorre o desequilíbrio desses micro-organismos, com redução de sua diversidade e alteração de sua função, o que caracteriza a disbiose (61). Acredita-se que a disbiose gera sinalização alterada para o sistema imunológico, promovendo a liberação de citocinas inflamatórias, reduz a produção de AGCC, com ruptura da barreira intestinal por meio de alteração das junções intercelulares da mucosa e morte celular dos enterócitos, por deficiência do seu substrato energético (60-62). O trato gastrointestinal (TGI) é composto por uma camada de células epiteliais estratificadas ligadas entre si pelas junções celulares. Essa camada tem o objetivo de separar o ambiente luminal das estruturas subjacentes: submucosa, tecidos linfoides associados a mucosa e corrente sanguínea (63). Em condições fisiológicas, as bactérias e as endotoxinas não penetram através da membrana intestinal saudável, entretanto, em situações em que ocorre disfunção dessa barreira, pode haver fluxo para-celular de micro-organismos, toxinas e outros antígenos luminais, o que é definido como translocação bacteriana, que contribui para a ativação e propagação da resposta inflamatória sistêmica (64,65). Introdução 15 Portanto, a disbiose pode levar à ruptura da barreira intestinal, com consequente ativação e intensificação da resposta inflamatória sistêmica e complicações à distância, como no coração, o que poderia contribuir ainda mais para o desenvolvimento, progressão e manutenção da cardiotoxicidade induzida pela doxorrubicina. Alterações na diversidade da microbiota já foram associadas a doenças cardiovasculares e a doenças metabólicas como hipertensão, obesidade, dislipidemia, resistência insulínica, aterosclerose e insuficiência cardíaca (60,66,67). Nesse sentido, a preservação da homeostase da microbiota e do epitélio intestinal talvez possam reduzir a inflamação sistêmica e, dessa forma, atenuar a cardiotoxicidade induzida pela doxorrubicina. Figura 2. Fisiopatologia da ruptura de barreira intestinal e cardiotoxicidade Representação da ruptura da barreira intestinal e cardiotoxicidade. AGCC: ácidos graxos cadeia curta; LPS: lipopolissacáride; TNF-α: fator de necrose tumoral alfa; IL-1: interleucina 1; IL-6: interleucina 6. Figura desenvolvida pelo autor no programa Power Point, Microsoft. Introdução 16 Os análogos de GLP-1 A liraglutida é um análogo de GLP-1 (glucagon-like peptide), que foi aprovado em 2010 nos Estados Unidos para o tratamento de diabetes tipo 2 (DM2). O GLP-1 é uma incretina secretada pelas células L intestinais em resposta a ingestão de alimentos (68). As incretinas foram descritas pela primeira vez na década de 1960 e possuem a função de estimular a secreção de insulina na presença do aumento das concentrações sanguíneas de glicose (69). O GLP-1 atua por meio de proteínas G ligadas a receptores das células beta pancreáticas, que estimulam a produção de insulina na presença de concentrações supra basais de glicose e inibem a produção de glucagon, melhorando a hiperglicemia e reduzindo o esvaziamento gástrico (69). Além dos efeitos mais conhecidos, os análogos de GLP-1 diminuíram a peroxidação lipídica e as citocinas inflamatórias em modelo de isquemia cerebral (70), o estresse oxidativo no miocárdio de ratos diabéticos (71), a expressão de TNF-α, IL- 1β e IL-6 no sistema nervoso de camundongos com encefalite (72), as espécies reativas de oxigênio em cultura de células endoteliais (72), a expressão de Bax e caspase 3 e o nível de MDA e atividade da SOD e glutationa peroxidase no fígado de camundongos diabéticos (73). No entanto, os estudos que avaliaram a ação dos análogos de GLP-1 sobre o miocárdico em modelos de cardiotoxicidade induzida pela doxorrubicina ainda são escassos e os mecanismos envolvidos permanecem incertos. A semaglutida atenuou a disfunção cardíaca em camundongos tratados com doxorrubicina cronicamente por melhora da função mitocondrial (74), a teneligliptina preveniu a inflamação e apoptose induzida pela doxorrubicina em cultura de células de miócitos (75), o exenatide reduziu a caspase 3 e o estresse oxidativo em cultura de células e cardiomiócitos de ratos tratados com doxorrubicina (76). Em estudos clínicos, os análogos de GLP-1 reduziram a incidência de acidente vascular encefálico e de infarto do miocárdio em pacientes com diabetes e alto risco ou muito alto risco cardiovascular (77), reduziram os eventos cardiovasculares em pacientes diabéticos com infarto do miocárdio prévio (78), reduziram os eventos cardiovasculares maiores, mortalidade por todas as causas, admissão hospitalar por insuficiência cardíaca e piora de função renal em pacientes com diabetes mellitus tipo 2 (79), melhoraram a função diastólica em pacientes com Introdução 17 ou sem diabetes (80) e reduziram sintomas e limitação física de pacientes com insuficiência cardíaca de fração de ejeção preservada e obesidade (81). Além dos efeitos diretos em vias de inflamação, estresse oxidativo e apoptose, os análogos de GLP-1 também possuem efeitos nas células intestinais, com melhora da integridade intestinal, por aumento da profundidade das criptas intestinais, redução da permeabilidade, por aumento das junções celulares (82) e estímulo à produção de muco no lúmen intestinal pelas células de Brunner (83). Essas alterações podem contribuir para redução da translocação bacteriana e inflamação sistêmica, podendo atenuar ou prevenir a cardiotoxicidade. Adicionalmente, os análogos de GLP-1 causam modificações na composição da microbiota intestinal (82–86). Liu et al. relataram que a liraglutida aumentou a proporção de Bacteroidetes e Verrucomicrobia e reduziu a proporção de Firmicutes em modelo de doença hepática gordurosa em camundongos (85); Charpentier et al. mostraram aumento da relação Bacteroides/Firmicutes em camundongos com dieta gordurosa tratados com liraglutida e Zhang et al. relataram aumento da abundância de Tenericutes em ratos diabéticos tratados com liraglutida (89). Essa modificação da microbiota pode levar, consequentemente, à alteração na produção dos ácidos graxos (16), que desempenham papel importante na manutenção do epitélio intestinal (90). Até o momento, poucos estudos avaliaram os efeitos de algumas substâncias na microbiota intestinal com o objetivo de atenuar ou prevenir a cardiotoxicidade induzida pela doxorrubicina (91). Russo et al. mostraram melhora da função cardíaca em camundongos tratados com doxorrubicina com o uso de derivado do butirato, substância produzida pela microbiota intestinal, acompanhado de redução do estresse oxidativo e melhora da função mitocondrial (92). An et. al. relataram que o transplante de fezes em camundongos promoveu melhora da função cardíaca, aumento da mucosa do cólon, redução da perda das células caliciformes e alteração da composição da microbiota intestinal em animais tratados agudamente com doxorrubicina (28). Huang et al. mostraram redução das enzimas de lesão miocárdica e de proteínas pro-apoptóticas como Bax e caspase 9 e restauração da microbiota intestinal com o uso de glabridina, uma isoflavona, em modelo de cardiotoxicidade aguda induzida pela doxorrubicina (93). Também já foram estudados composto polifenólico do vinho amarelo (94), polifenóis de Arctium lappa L (16) e curcumina com Introdução 18 zinco (95), com melhora da cardiotoxicidade, associada a mudanças na microbiota intestinal. No entanto, até o momento, não há estudos que avaliaram o efeito de medicamentos conhecidos e amplamente utilizados na prática clínica, como os análogos de GLP-1, no contexto de modulação da microbiota intestinal para prevenção ou atenuação da cardiotoxicidade induzida pela doxorrubicina. HIPÓTESE Hipótese 20 A doxorrubicina causa alterações estruturais no intestino e modifica a composição da microbiota, gerando e propagando inflamação sistêmica, o que pode estar associado à fisiopatologia da cardiotoxicidade. Nossa hipótese é que a administração de liraglutida, um análogo de GLP-1, modifica as células intestinais e a microbiota e atenua a cardiotoxicidade induzida pela doxorrubicina. OBJETIVOS Objetivos 22 OBJETIVO GERAL Avaliar o papel da liraglutida na atenuação da cardiotoxicidade aguda induzida pela doxorrubicina em ratos por meio de sua atuação no intestino e na microbiota intestinal. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Avaliar a estrutura e função do coração após o tratamento com doxorrubicina e liraglutida; 2. Avaliar o estresse oxidativo, inflamação, apoptose e biogênese mitocondrial no tecido cardíaco; 3. Avaliar a histologia, inflamação e apoptose do epitélio intestinal; 4. Avaliar a função e composição da microbiota intestinal. MATERIAL E MÉTODOS Material e Métodos 24 Cálculo do tamanho amostral O número de animais necessários para este estudo foi determinado por cálculo do tamanho amostral utilizando o programa SigmaPlot 12.0 (Systat Software, Inc., California, EUA). Foi considerada a fração de encurtamento do ventrículo esquerdo, com resultados obtidos de estudo prévio com o mesmo modelo experimental (ainda não publicado). Considerando a existência de 4 grupos, uma diferença das médias de 0,09, desvio-padrão de 0,06, poder do teste de 0,90 e erro alfa de 0,05, obtivemos o resultado de 14 animais por grupo. A mortalidade durante o tratamento com a doxorrubicina variou de 10 a 20% de acordo com estudo prévio de nosso grupo, por isso foi acrescentado um animal por grupo no delineamento experimental, sendo n=15 por grupo. Delineamento experimental O projeto foi submetido ao Comitê de Ética no Uso de Animais da Faculdade de Medicina de Botucatu - UNESP antes da sua execução (CEUA - nº1400/2021). Foram utilizados para este estudo ratos Wistar machos, com aproximadamente 250-300 g e 2 meses de idade. Os animais foram provenientes do Biotério Central do Campus de Botucatu – UNESP e alojados em caixas coletivas, com 2 a 3 animais por caixa, em cama de maravalha, em ambiente com temperatura controlada e ciclo claro-escuro de 12 horas. Foi fornecido enriquecimento ambiental para os animais na forma de folhas de papel toalha amassadas e tubos de PVC com 5 cm de comprimento. Os animais tiveram livre acesso a água e ração comercial padrão para roedores durante todo o experimento (Nuvilab, QUIMTIA), sendo que a ingestão de ração foi mensurada a cada dois dias e todos os animais foram pesados semanalmente. Após período de adaptação de 2 semanas no biotério da Unipex, os animais foram alocados aleatoriamente em 4 grupos, com 15 animais cada: controle (C), doxorrubicina (D), liraglutida (L) e doxorrubicina + liraglutida (DL). Os animais dos grupos L e DL receberam injeção subcutânea de liraglutida (análogo de GLP-1) 0,6 mg/kg de peso e os grupos C e D receberam injeção de soro fisiológico 0,9% em volume equivalente, diariamente, por 2 semanas. Após esse período, os animais dos grupos D e DL receberam injeção intraperitoneal (IP) de doxorrubicina 20 mg/kg de Material e Métodos 25 peso, dose única, e os grupos C e L receberam injeção IP de soro fisiológico 0,9% em volume equivalente. Após 48 horas da dose de doxorrubicina, todos os animais foram submetidos ao ecocardiograma. Seis animais de cada grupo foram utilizados para o estudo do coração isolado e os demais animais foram submetidos à eutanásia com dose excessiva de tiopental (120 mg/kg, IP), seguida de abertura do tórax e abdome, coleta de sangue por punção cardíaca (3-5 ml), retirada do coração, pulmão, fígado, rins, intestino grosso, músculos sóleo e gastrocnêmio e testículos. O coração foi dissecado para separação de ventrículo direito e ventrículo esquerdo (VE), que foram pesados. Obtivemos uma secção transversal do VE 5 mm a partir do ápice com 2 mm de espessura, que foi utilizada para a confecção de lâminas histológicas, e o restante do VE foi fragmentado e armazenado a -80°C para as análises posteriores. Os fragmentos do intestino grosso foram utilizados para confecção de lâminas histológicas e também foram congelados a -80°C. O sangue foi centrifugado a 4°C por 15 minutos para obtenção do soro, que foi armazenado a - 80°C. Os demais tecidos foram pesados, divididos em fragmentos menores e armazenados a -80°C para utilização em projetos futuros. Também foram coletadas amostras de fezes de cada animal um dia antes do início do experimento e ao final do período de experimentação. Para isso, os animais foram colocados, individualmente, sobre bancada higienizada com etanol 70% até a evacuação. As fezes foram imediatamente coletadas e armazenadas a -80°C, para análise da microbiota intestinal. Após os procedimentos, as carcaças dos animais foram congeladas a -20°C e posteriormente incineradas. Figura 3. Delineamento experimental Material e Métodos 26 C: grupo controle; D: grupo doxorrubicina (dox); L: grupo tratado com liraglutida; DL: grupo tratado com doxorrubicina + liraglutida; SF: soro fisiológico; IP: intraperitoneal; SC: subcutâneo. Ecocardiograma Após 48 horas da dose de doxorrubicina, os ratos receberam anestesia leve com quetamina (50 mg/kg, IP) e xilazina (1 mg/kg, IP). Após tricotomia da região anterior do tórax, os animais foram posicionados em leve decúbito lateral esquerdo para a realização do exame. Foi utilizado equipamento Vivid S6 (General Electric Medical Systems, Massachusetts, EUA), com transdutor multifrequencial de 5,0 a 11,5 MHz. Todos os exames foram realizados pelo mesmo examinador que desconhecia a qual grupo o animal pertencia. Para realizar as medidas estruturais do coração, foram obtidas imagens em modo monodimensional (modo-M) orientado pelas imagens em modo bidimensional. As seguintes estruturas foram medidas: espessuras diastólicas da parede posterior (EDPP) e do septo interventricular (EDSIV), diâmetros do átrio esquerdo (AE), da aorta (Ao) e do ventrículo esquerdo na sístole (DSVE) e na diástole (DDVE) (96–98). A espessura relativa do VE (ERVE) foi calculada de acordo com a fórmula (2×EDPP/DDVE). A massa do ventrículo esquerdo foi calculada com a seguinte fórmula [(DDVE+EDPP+EDSIV)³ - (DDVE)³]x1,04, onde 1,04 representa a densidade específica do miocárdio. O índice de massa do ventrículo esquerdo (IMVE) foi calculado normalizando a massa do ventrículo esquerdo pelo peso corporal. A função sistólica do VE foi avaliada pelos seguintes índices: 1) porcentagem de encurtamento endocárdico (% endo) por meio da fórmula [(DDVE- DSVE/DDVE]×100; 2) velocidade de encurtamento da parede posterior (VEPP), que é a tangente máxima do movimento sistólico da parede posterior; 3) fração de ejeção por meio da fórmula (DDVE³ - DSVE³)/DDVE³. A função diastólica do VE foi avaliada pelos seguintes índices: 1) pico de velocidade do enchimento diastólico inicial (onda E); 2) pico de velocidade do enchimento diastólico tardio (onda A); 3) razão entre as ondas E e A (E/A); 4) tempo de desaceleração da onda E (TDE); 5) tempo de relaxamento isovolumétrico em valores absolutos (TRIV) e normalizados pela frequência cardíaca (TRIV/FC). Material e Métodos 27 A avaliação conjunta da função sistólica e diastólica foi avaliada pelo índice de desempenho miocárdico, também conhecido por índice de Tei (soma do tempo de contração isovolumétrica e TRIV, dividido pelo tempo de ejeção do VE). O estudo foi complementado pela avaliação por Doppler tissular dos deslocamentos sistólico (S’), diastólico inicial (E’) e tardio (A’) do anel mitral (média aritmética das velocidades de deslocamento das paredes lateral e septal) e pela razão entre as ondas E e E’ (E/E’). Estudo do Coração isolado Os animais foram anestesiados com tiopental sódico (80 mg/kg, IP) e submetidos à injeção de 2000 UI de heparina não fracionada, IP. Foi realizada a esternotomia mediana, com ventilação assistida, e dissecada a aorta ascendente. A aorta foi canulada e iniciada a perfusão retrógrada com solução de Krebs-Henseleit modificada (118,5 mmol/L de NaCl; 4,69 mmol/L de KCl; 2,52 mmol/L de CaCl2; 1,16 mmol/L de MgSO4; 1,18 mmol/L de KH2PO4; 5,50 mmol/L de glicose; 25,88 mmol/L de NaHCO3 e 8 mmol/L de manitol). Antes de sua utilização, essa solução foi filtrada com filtro de acetato de celulose com poro de 5μm. Durante a perfusão do coração, a temperatura da solução foi mantida a 37°C e a pressão de perfusão em 75mmHg. A pressão parcial de oxigênio da solução foi mantida por meio de contato da película de solução de Krebs com gás carbogênio (95% O2, 5% CO2). O coração, conectado à cânula perfusora, foi rapidamente retirado e transferido para o aparato de perfusão de coração isolado tamanho 3, tipo 830 da Hugo Sachs Elektronik (March, Alemanha) (99–101). O átrio esquerdo foi retirado e através dele introduzido balão de látex na cavidade ventricular esquerda, conectado ao transdutor de pressão P23XL, que permitiu a aferição precisa da pressão ventricular durante todo o experimento. O estudo funcional foi iniciado a partir da determinação do volume para obtenção de pressão ventricular diastólica de 0 mmHg (V0). A partir do V0 foram acrescidos, sucessivamente, 10 a 20 microlitros de água ao volume do balão até obter-se pressão diastólica de 25mmHg. A cada acréscimo de volume, foram registradas as curvas de pressão do VE e da primeira derivada temporal da pressão positiva e negativa, (+dP/dt e –dP/dt), que se relacionam, respectivamente, à função sistólica e diastólica, utilizando-se polígrafo da GOULD, modelo Windograf (Ohio, EUA). Material e Métodos 28 Após a obtenção dos dados de pressão e volume, foram construídas curvas de relação pressão-volume sistólica e diastólica. As relações estresse- deformação sistólicos e diastólicos foram calculadas utilizando-se as seguintes fórmulas: Estresse=(1,36×PVE×VVE2/3)/[(VVE+0,943×MVE)2/3-VVE2/3] Deformação(strain)={[VVE1/3+(VVE+0,943×MVE)1/3]/[V01/3+(V0+0,943×MVE)1/3]-1}×100,onde PVE é pressão do ventrículo esquerdo; VVE é o volume do ventrículo esquerdo (ml); V0 é volume do ventrículo esquerdo cuja pressão diastólica é 0mmHg; MVE é a massa do ventrículo esquerdo (g) e PVE é a pressão diastólica do ventrículo esquerdo. Estresse é expresso em g/cm2 e a deformação miocárdica (strain) é expressa em porcentagem (%) e é definida como a alteração do tamanho das fibras cardíacas durante o ciclo cardíaco. A complacência ventricular foi mensurada a partir da curva de relação pressão-volume diastólicos, sendo determinada como a variação de volume necessária para elevar a pressão diastólica de 0 a 25 mmHg. Análise histológica Os cortes seccionais do VE e do intestino foram incubados em formol e, posteriormente, em bloco de parafina até o momento das análises. Cortes de 5 µm foram utilizados para confecção de lâminas histológicas, que foram coradas com hematoxilina e eosina. Essa coloração foi utilizada para avaliação qualitativa da estrutura geral dos tecidos. A análise foi feita em microscópio óptico, em aumento de 40X. Análise das espécies reativas in situ A determinação da produção in situ de espécies reativas de oxigênio (superóxidos) no coração e no intestino foi realizada por imunofluorescência, utilizando dihidroetídio (DHE) (Sigma-Aldrich, Missouri, EUA) (102,103). O DHE é um composto hidrofóbico que é capaz de atravessar as membranas extracelulares e intracelulares e, após ser oxidado pelo O2-, torna-se positivamente carregado, intercalando-se com o DNA, produzindo fluorescência de coloração avermelhada. Cortes seccionais do ventrículo esquerdo e do intestino, coletados no momento da eutanásia, foram incubados em formol e, posteriormente, em bloco de parafina até o momento das análises. Foram utilizados cortes de 5µm, cuja parafina foi retirada e as Material e Métodos 29 lâminas reidratadas com xilol e álcool etílico. Os cortes foram circulados com a caneta PAP Pen (Biotium, California, EUA) e incubados em DHE (1:100) e WGA (1:50) diluídos em tampão fosfato-salino (PBS) por 30 minutos em temperatura de 37°C. A seguir, as lâminas foram lavadas 3 vezes com PBS e incubadas com DAPI (6- diamidino-2-fenilindol) (1:1000) por 5 minutos. Os cortes foram novamente lavados com PBS e secos para fixação das lamínulas com agarose. As imagens foram capturadas em microscópio de fluorescência Olympus BX51 (Olympus Life Science, Japão) no aumento de 40× e analisadas no programa de domínio público ImageJ 1.53 (National Institutes of Health, EUA), em que as intensidades dos núcleos corados foram quantificadas em escala de cinza. Avaliação do estresse oxidativo O estresse oxidativo foi avaliado pela mensuração da concentração de malondialdeído (marcador do dano oxidativo aos lipídeos) e da carbonilação de proteínas (marcador do dano oxidativo às proteínas) no tecido cardíaco e no tecido intestinal. O malondialdeído foi mensurado pelo método TBARS (Thiobarbituric acid- reactive substances). Para quantificação, foram diluídos 200µl de sobrenadante do homogenato de cada amostra com 500µl de solução (TBA 0,67%, TCA 10%, HCl 0,25N) e centrifugados por 10 minutos a 3500rpm. Após, as amostras foram incubadas em banho maria (aproximadamente 100°C) por 45 minutos e, posteriormente, transferidas para microplaca (200µl). A leitura foi realizada a 532nm e 600nm em leitor de microplaca Spectra Max 190 (Molecular Devices, California, EUA). Os resultados foram expressos como concentração de MDA (μmol/L) corrigida por miligrama (mg) de proteína. Para a análise da carbonilação, foi adicionado 100µl de sobrenadante de tecido para 100µl de 2,4-dinitrofenilhidrazina (DNPH) (10mM em HCl 2M). As amostras foram incubadas por 10 minutos em temperatura ambiente, seguido de adição de 50µl de NaOH (6M) e incubadas por mais 10 minutos em temperatura ambiente. A leitura foi realizada a 450nm em leitor de microplaca Spectra Max 190 (Molecular Devices, California, EUA), sendo obtido valor da absorbância das amostras e do coeficiente de extinção molar (22000 M-1 cm-1). O resultado final foi expresso em nmol/mg de proteínas (76). Material e Métodos 30 Avaliação da atividade das enzimas antioxidantes A avaliação da atividade das enzimas superóxido dismutase (SOD) e catalase foi realizada no tecido cardíaco e intestinal. A técnica para determinação da SOD se baseia na inibição da reação do ânion radical superóxido com o pirogalol. Para isso, utilizamos solução tampão (Tris-base 50mmol/L; EDTA 1mmol/L em pH 8,5) e pirogalol 2,6mmol/L (em ácido clorídrico a 10mmol/L). A oxidação do pirogalol leva à formação de produto colorido, detectado por espectofotometria a 420nm. A atividade da SOD é determinada medindo-se a velocidade de formação do pirogalol oxidado. Os resultados foram expressos em U SOD/mg de proteína. A atividade da catalase foi medida por meio da avaliação do consumo do peróxido de hidrogênio. Este teste consiste em avaliar a diminuição da absorbância no comprimento de onda de 240nm, sendo esse comprimento onde há a maior absorção pelo peróxido de hidrogênio. Neste ensaio, foram utilizados os seguintes reagentes: solução tampão de fosfato de sódio 50mmol/L + EDTA 1mmol/L (pH 7,0) e peróxido de hidrogênio 0,3mol/L. Foi monitorada a diminuição da absorbância do peróxido de hidrogênio no comprimento de onda selecionado. A concentração foi expressa em mol/mg de proteína. Western blot A técnica de Western blot é utilizada para avaliar proteínas de maneira semi-quantitativa. Avaliamos as proteínas TNF-α, NF-kB total e fosforilado, IL-10, TLR-4, Troponina T, Topoisomerase 2β, BCL-2, MFN2, Drp1, OPA-1 no tecido cardíaco e TNF-α, NF-kB total e fosforilado, TLR-4, BCL-2 no intestino. Para isso, foram utilizados 100mg de tecido cardíaco e 100mg de tecido intestinal, que foram homogeneizados com beads de vidro e tampão de extração contendo NaCl 100 mM, Triton X-100 1%, deoxicolato de sódio 0,5%, SDS 0,1%, glicerol 10%, Tris 10 mM pH=7,4, EDTA 1mM, ortovanadato de sódio 1 mM, NaF 10mM e inibidores de proteases (P2714, Sigma-Aldrich, Missouri, EUA) em homogeneizador Bullet Blender (Next Advance, Nova Iorque, EUA). O homogenato foi centrifugado (12000 rpm, 4°C, por 20 minutos) e o sobrenadante foi coletado. A quantidade de proteínas nas amostras foi determinada pelo método de Bradford (75). As amostras foram diluídas em tampão Laemmli (Sigma-Aldrich, Missouri, EUA) e separadas por eletroforese pelo Material e Métodos 31 sistema Mini-Protean 3 Electrophoresis Cell (BioRad, California, EUA) em gel bifásico: stacking (Tris-HCl 240 mM pH 6,7, poliacrilamida 40%, glicerol, APS e Temed) e resolving (Tris-HCl 240 mM pH 8,9, poliacrilamida 40%, glicerol, APS e Temed). A corrida foi realizada por 30 minutos a 50V, seguidos de 2,5 horas a 120V, com tampão de corrida contendo Tris 0,25M, glicina 192mM e SDS 1% e com temperatura de 4°C. Após a eletroforese, as proteínas foram transferidas para membranas de nitrocelulose em sistema Mini-TransBlot (BioRad, California, EUA), utilizando-se tampão de transferência (Tris 25mM, glicina 192mM, metanol 20% e SDS 1%). Os sítios inespecíficos de ligação dos anticorpos primários foram bloqueados por incubação em solução de 5% de leite em pó desnatado dissolvido em solução basal pH 8,0 (Tris 1M, NaCl 5M e detergente Tween 20). Em seguida, foram colocados os anticorpos primários diluídos em solução basal e incubados em temperatura a 4ºC por 12 horas. Após, as membranas foram lavadas 3 vezes com solução basal e incubadas com os anticorpos secundários por 1,5 horas em temperatura ambiente, e lavadas novamente com solução basal. A imunodetecção foi realizada por método de quimioluminescência. As membranas foram analisadas no fotodocumentador Amersham ImageQuant 800 (Cytiva, Delaware, EUA) e as imagens geradas foram analisadas pelo programa Gel- Pro 3.2 (Media Cybernetics, Maryland, EUA), onde as bandas foram quantificadas por densitometria. Após, foi realizada a detecção da GAPDH (proteína constitutiva) nas amostras de coração e detecção de proteínas totais com o corante removível Ponceau S (Sigma-Aldrich, Missouri, EUA) nas amostras de intestino para normalização das proteínas analisadas. A normalização entre as membranas foi feita por inclusão de dois animais controle em todas as corridas eletroforéticas. ELISA para avaliação de LPS Foi determinada a concentração de lipopolissacárides (LPS) no soro dos animais pelo kit comercial ELK Biotechnology (Colorado, EUA). Os LPS são componentes da membrana celular das bactérias e é um marcador de lesão da integridade da barreira intestinal. A quantidade de proteína no soro foi determinada pelo método de Bradford (104) e a concentração final foi ajustada para 1mg/ml. Resumidamente, placas de 96 poços foram recobertas com solução contendo anticorpo purificado de captura, diluídos em tampão PBS. As placas foram incubadas Material e Métodos 32 em temperatura ambiente durante uma noite. Após sucessivas lavagens com solução PBS–Tween 20 (0,05%) foram adicionados 300μl da solução de bloqueio, constituída de PBS contendo 1% de albumina, com incubação por 2 horas em temperatura ambiente. As placas foram novamente lavadas e incubadas por 2 horas em temperatura ambiente, com as amostras e com as respectivas curvas de LPS, diluídas na base 2 em tampão PBS contendo 1% de albumina. Decorrido o tempo de incubação, as placas foram lavadas e incubadas com os anticorpos biotinilados de rato, durante 2 horas, em temperatura ambiente. Posteriormente, as placas foram novamente incubadas com estreptoavidina diluída 1:200 em tampão PBS contendo 1% de albumina, durante 20 minutos, em temperatura ambiente. As placas foram lavadas e reveladas com OPD (Sigma-Aldrich, Missouri, EUA). A reação foi interrompida por adição de H2SO4 16% e a leitura foi realizada em 450 e 490nm. Avaliação de ácidos graxos de cadeia curta nas fezes Para realizar a análise, 100mg de fezes foram suspensas em 1ml de ácido fosfórico 0,5% e acondicionadas a -80ºC até o momento das extrações. Após descongelamento, as suspensões foram homogeneizadas com vórtex por 2 minutos e centrifugadas por 10 minutos a 17949G. Um ml do sobrenadante foi extraído com 1ml de acetato de etila por 2 minutos e novamente centrifugadas por 10 minutos a 17949G. Os extratos orgânicos foram novamente estocados a -80ºC até o momento das análises. Antes das análises, 600µL da fase orgânica foram transferidos para um tubo contendo ácido 4-metil-valérico como padrão interno para obter concentração final de 500µM. O uso do padrão interno foi necessário para se corrigir variabilidade de injeção de amostras e pequenas alterações da resposta do equipamento. Para a análise da cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massa (GC/MS) utilizamos o sistema do modelo Focus ISQ 230ST (ThermoFisher, Massachusetts, EUA), equipado com amostrador automático triplus Duo, biblioteca NIST 2008 e com duas torres que permitem trabalhar em módulo líquido (AS) e módulo gasoso (HS). A injeção foi feita em modo splitless com volume de injeção de 1µL com injetor à temperatura de 250ºC. Foi usada uma coluna capilar de sílica fundida TG-WAXHS de 30 m x 0,25 mm x 0,25 µm (ThermoFisher, Massachusetts, EUA). A temperatura inicial da coluna foi de 90ºC com aumento inicial até 150ºC a 15ºC/min, aumento secundário até 170ºC a 20ºC/min e aumento terciário até 250ºC a Material e Métodos 33 20ºC/min. A identificação dos ácidos graxos de cadeia curta foi baseada no tempo de retenção de amostras padrão e com apoio da biblioteca NIST 08. Curvas padrão com cada um dos ácidos graxos de cadeia curta foram realizadas com diferentes concentrações e a quantificação foi feita pela determinação de área de cada pico em comparação com o padrão com auxílio do software Xcalibur 4.2 (ThermoFisher, Massachusetts, EUA). Avaliação da microbiota intestinal A extração de DNA das amostras fecais foi realizada com o PureLink Microbiome DNA Purification Kit (Invitrogen, Massachusetts, EUA), conforme as instruções do kit, sendo o DNA armazenado a -20º C. A PCR para a amplificação do 16SV6rDNA foi realizada conforme o protocolo de Andersson e colaboradores (75). Ao final da PCR, foi realizada uma eletroforese dos amplicons em gel de agarose (Sigma, Missouri, EUA) a 1% em tampão Tris-Acetato-EDTA para visualizar se houve amplificação específica utilizando-se como referência um marcador de tamanho molecular. As sequências amplificadas foram purificadas através do sistema de beads magnéticas AMPure XP (Beckman Coulter, California, EUA) e quantificadas no aparelho Qubit 3.0 Fluorometer (Invitrogen, Massachusetts, EUA), com o kit de quantificação Qubit dsDNA HS Assay Kit (Invitrogen, Massachusetts, EUA). Em seguida, uma biblioteca numa concentração de 26pM foi formada contendo concentrações equimolares de cada um dos amplicons. Essa biblioteca foi então submetida a PCR em emulsão. Para isto, foi misturada aos primers e demais componentes da PCR juntamente com microesferas (Ion Spheres Particles – ISPs) e óleo. A mistura foi então colocada em termociclador especializado (Ion One Touch, ThermoFisher, Massachusetts, EUA) onde a reação se processou. Ao final desta PCR, o produto da amplificação foi submetido a processo de eliminação de resíduos de reagentes e microesferas com falhas na amplificação, de modo que, ao final do processo, se obteve alta concentração de microesferas com DNA em condições de ser sequenciado (ISPs enriquecidas). O DNA nas ISPs enriquecidas foi então submetido ao anelamento do primer específico para sequenciamento, e misturado com Taq DNA polymerase, sendo a mistura carregada em um chip 314 v2-BC, que foi introduzido no sequenciador Ion PGM, previamente submetido à inicialização (condicionamento, com ajuste de pH e mistura de dNTPs (desoxirribonucleotídeos Material e Métodos 34 trifosfato) no ambiente de sequenciamento do aparelho). Durante o sequenciamento, o sequenciador esteve ligado a um servidor responsável pelo armazenamento das sequências, geradas na forma de arquivos *.fastq. A geração dos dados no servidor, conforme mencionado acima, foi acompanhada do processamento das sequências, eliminando erros do tipo quimeras de DNA, primers, barcodes e adaptadores, sendo que, no final, o servidor apresentou relatório com informações sobre a qualidade e ocorrência do sequenciamento, consistindo em QC20, fragmentação do DNA, tamanho e número de sequências, porcentagem de carregamento do chip e ISPs. Todo o processo de análise das sequências foi realizado na plataforma Qiita que foi dividido em duas etapas: 1) preparo, organização das sequências e construção da tabela de OTUs (operational taxonomic units) e 2) análise estatísticas com os dados desta tabela. Análise estatística Os dados foram apresentados em média ± desvio-padrão. Para avaliar a evolução do peso e consumo de ração durante o experimento, utilizamos a área sob a curva (ASC) referente a cada período. A comparação entre os grupos foi realizada pelo modelo linear generalizado (GLM), com distribuição gama. Apresentamos 3 valores de p, sendo pDxL= valor de p da interação doxorrubicina + liraglutida; pD=valor de p para o fator doxorrubicina e pL=valor de p para o fator liraglutida. Quando houve interação entre os dois fatores (doxorrubicina + liraglutida), ou seja, valor de pDxL<0,05, os resultados foram apresentados comparando os grupos de interesse por pós-teste de Bonferroni. Quando o pDxL foi > 0,05, foram apresentados os dados marginais, referentes ao efeito de cada fator isoladamente. Nesse caso, os resultados foram apresentados e discutidos no formato “presença do fator” vs “ausência do fator”. Para comparação das variáveis funcionais do ecocardiograma, realizamos a análise de covariância (ANCOVA) utilizando a frequência cardíaca como variável de ajuste para cada parâmetro de interesse. Para alfa-diversidade da microbiota, utilizamos o teste t pareado e para a beta-diversidade, utilizamos a PERMANOVA. Foi considerada significância estatística de 5% para todas as análises. Utilizamos o software Jamovi Versão 2.3, acesso livre em https://www.jamovi.org. RESULTADOS Resultados 36 Hábito intestinal Os animais que receberam doxorrubicina apresentaram evacuações mais frequentes e com fezes menos consistentes do que os animais que não receberam o quimioterápico. Evolução do peso Os resultados referentes à evolução de peso dos animais estão apresentados na Figura 4. Antes do início do experimento, os animais de todos os grupos apresentavam peso semelhante (C 287 ± 22; D 288 ± 29; L 289 ± 24; DL 290 ± 31 g; pDxL=0,989; pL=0,766; pD=0,86). Nos primeiros sete dias de experimento, a área sob a curva (ASC) do peso corporal foi semelhante entre os grupos. Durante a segunda semana, pudemos observar que os animais que receberam liraglutida (L e DL) apresentaram menor ASC que os animais que receberam apenas soro fisiológico (C e D). No entanto, após a administração de doxorrubicina no décimo segundo dia de experimento, os grupos D e DL apresentaram perda acentuada de peso, com redução expressiva da ASC em relação aos animais que não receberam a medicação. Consumo de ração Em relação ao consumo de ração, inicialmente observamos que os animais que receberam liraglutida (L e DL) apresentaram menor consumo de ração que os animais que não receberam a medicação (C e D), porém após a administração do quimioterápico, os grupos D e DL apresentaram acentuada redução da ingestão de ração (Figura 4). Resultados 37 Figura 4. Evolução do peso médio e consumo de ração Peso corporal e consumo de ração. C: controle (n=15); L: liraglutida (n=15); D: doxorubicina (n=15); DL: doxorubicina + liraglutida (n=15). Avaliamos a área sob a curva (ASC) entre os grupos em cada período D1-D7; D7-D12, D12-D14 para o peso corporal e D1-D9 e D9-D14 para consumo de ração. Dados expressos em média ± desvio padrão. Modelo linear generalizado (GLM); pD: valor de p para o fator doxorrubicina; pL: valor de p para o fator liraglutida; pDxL: valor de p para a interação doxorrubicina e liraglutida Peso dos órgãos Com relação ao peso dos órgãos, o peso do rim direito e esquerdo foram menores nos animais que receberam doxorrubicina comparado aos que não receberam a droga, porém quando corrigido pelo peso corporal dos animais, observamos que os animais tratados com liraglutida apresentaram maior peso dos rins que os animais não tratados com o análogo de GLP-1. Os pesos dos ventrículos e do pulmão não apresentaram diferença estatística quando corrigidos pelo peso dos animais, porém o peso do fígado foi menor nos animais tratados com doxorrubicina em comparação aos que não receberam a medicação e essa diferença se manteve mesmo após correção pelo peso dos animais (Tabela 1). Resultados 38 Tabela 1. Peso dos órgãos C (n=15) L (n=15) D (n=15) DL (n=15) pL pD pDxL Rim D (g) 1,19 ± 0,16 1,19 ± 0,16 1,09 ± 0,16 1,05 ± 0,17 0,545 0,006 0,806 Rim D / PC 3,63 ± 0,40 3,90 ± 0,31 3,65 ± 0,36 3,91 ± 0,44 0,010 0,978 0,901 Rim E (g) 1,18 ± 0,15 1,18 ± 0,18 1,11 ± 0,15 1,05 ± 0,18 0,425 0,017 0,676 Rim E / PC 3,58 ± 0,33 3,86 ± 0,35 3,71 ± 0,21 3,91 ± 0,42 0,006 0,431 0,852 VD (g) 0,23 ± 0,06 0,19 ± 0,68 0,20 ± 0,06 0,16 ± 0,03 0,004 0,030 0,581 VD / PC 0,71 ± 0,18 0,61 ± 0,20 0,66 ± 0,19 0,60 ± 0,11 0,061 0,411 0,483 VE (g) 0,69 ± 0,13 0,58 ± 0,06 0,60 ± 0,09 0,55 ± 0,08 <0,001 0,006 0,169 VE / PC 2,07 ± 0,29 1,92 ± 0,23 2,02 ± 0,26 2,04 ± 0,24 0,308 0,818 0,112 Fígado (g) 11,8 ± 1,74 11,6 ± 1,26 9,68 ± 1,72 8,56 ± 1,32 0,069 <0,001 0,403 Fígado / PC 35,6 ± 3,82 38,2 ± 2,55 32,3 ± 3,30 31,9 ± 3,71 0,287 <0,001 0,226 Pulmão (g) 1,68 ± 0,31 1,62 ± 0,36 1,39 ± 0,30 1,43 ± 0,35 0,808 0,009 0,662 Pulmão / PC 5,13 ± 1,02 5,34 ± 0,92 4,64 ± 0,68 5,29 ± 0,93 0,077 0,308 0,421 Peso dos órgãos. C: controle; D: doxorrubicina; L: liraglutida; DL: doxorrubicina + liraglutida. PC: peso corporal; Rim D: rim direito; Rim E: rim esquerdo; VD: ventrículo direito; VE: ventrículo esquerdo. Valores apresentados em média ± desvio- padrão. Valor de p<0,05, GLM; pDxL: valor de p da interação doxorrubicina vs liraglutida; pD: valor de p para o fator doxorrubicina; pL: valor de p para o fator liraglutida. Ecocardiograma Em relação às variáveis estruturais, os animais que receberam doxorrubicina apresentaram menor diâmetro diastólico do ventrículo esquerdo (DDVE) quando comparados aos animais que não receberam a droga, assim como os animais que receberam liraglutida também apresentaram menor DDVE comparados aos animais que não receberam. A espessura diastólica da parede posterior (EDPP) foi menor nos animais que receberam liraglutida. O diâmetro do átrio esquerdo (AE) foi menor nos animais que receberam doxorrubicina e essa diferença se manteve quando o valor foi corrigido pelo diâmetro da aorta (AO), e foi maior nos animais que receberam liraglutida quando corrigido pelo peso corporal. A massa do ventrículo esquerdo foi menor nos animais que receberam doxorrubicina e também foi menor nos animais que receberam liraglutida, quando os fatores são avaliados isoladamente. Não houve diferença estatisticamente significativa no índice de massa do ventrículo esquerdo. A espessura relativa do ventrículo esquerdo (ERVE) foi maior nos animais tratados com doxorrubicina (Tabela 2). Resultados 39 O grupo DL apresentou menor frequência cardíaca quando comparado ao grupo L. Com relação às variáveis diastólicas, o tempo de desaceleração da onda E (TDE) não apresentou diferença estatisticamente significativa entre os grupos, porém as ondas E e A, E/A, ao doppler transmitral, e as ondas E’ e A’, ao doppler tissular, foram menores nos animais tratados com doxorrubicina. As variáveis E/E’ e tempo de desaceleração da onda E (TDE) não mostraram diferenças entre os grupos. Não houve diferença entre os grupos C, D e L com relação ao tempo de relaxamento isovolumétrico do ventrículo esquerdo (TRIV), porém quando as duas medicações foram administradas concomitantemente (grupo DL), houve prolongamento da TRIV quando comparado aos grupos C, L e D e essa diferença se manteve quando corrigido pela frequência cardíaca. Com relação às variáveis sistólicas, não houve diferença entre os grupos em relação à fração de encurtamento do ventrículo esquerdo e fração de ejeção (FE), porém o S’ médio foi menor nos grupos que receberam doxorrubicina, assim como a velocidade de encurtamento da parede posterior (VEPP). O índice de Tei, que integra elementos das funções sistólica e diastólica, considerado como índice sisto-diastólico global, foi maior nos animais que receberam doxorrubicina quando comparados aos que não receberam a medicação (Tabela 3). Tabela 2. Variáveis ecocardiográficas estruturais após 48h da infusão da doxorrubicina C (n=15) L (n=15) D (n=15) DL (n=15) pL pD pDxL DDVE (mm) 7,14 ± 0,45 7,05 ± 0,45 6,70 ± 0,42 6,36 ± 0,38 0,049 <0,001 0,233 DSVE (mm) 3,42 ± 0,41 3,32 ± 0,56 3,31 ± 0,39 3,15 ± 0,42 0,264 0,226 0,794 EDPP (mm) 1,19 ± 0,05 1,18 ± 0,06 1,20 ± 0,05 1,15 ± 0,06 0,031 0,572 0,278 EDSIV (mm) 1,19 ± 0,04 1,18 ± 0,06 1,20 ± 0,05 1,16 ± 0,06 0,072 0,781 0,243 AO (mm) 3,70 ± 0,16 3,62 ± 0,15 3,53 ± 0,13 3,45 ± 0,11 0,034 < 0,001 0,916 AE (mm) 4,99 ± 0,33 5,17 ± 0,40 4,60 ± 0,39 4,53 ± 0,51 0,732 < 0,001 0,168 AE / AO 1,35 ± 0,08 1,43 ± 0,10 1,32 ± 0,09 1,31 ± 0,13 0,153 0,007 0,098 AE / PC (mm/kg) 15,1 ± 1,45 17,1 ± 1,57 15,6 ± 1,51 16,9 ± 1,36 <0,001 0,644 0,334 MVE (g) 0,52 ± 0,06 0,50 ± 0,08 0,47 ± 0,07 0,41 ± 0,06 0,025 < 0,001 0,180 IMVE (g/kg) 1,57 ± 0,15 1,67 ± 0,26 1,59 ± 0,19 1,54 ± 0,16 0,584 0,276 0,142 ERVE 0,34 ± 0,02 0,34 ± 0,02 0,36 ± 0,02 0,36 ± 0,02 0,677 < 0,001 0,607 C: controle; D: doxorrubicina; L: liraglutida; DL: doxorrubicina + liraglutida. FC: frequência cardíaca; DDVE: diâmetro diastólico do ventrículo esquerdo; DSVE: diâmetro sistólico do ventrículo esquerdo; EDPP: espessura diastólica da parede posterior; EDSIV: espessura diastólica do septo interventricular; AE: diâmetro do átrio esquerdo; AO: diâmetro da aorta; PC: peso corporal; MVE: massa do ventrículo esquerdo; IMVE: índice de massa do VE; ERVE: espessura relativa do VE. Valores expressos em média ± desvio padrão. Valor de p<0,05, GLM; pDxL: valor de p da interação doxorrubicina vs liraglutida; pD: valor de p para o fator doxorrubicina; pL: valor de p para o fator liraglutida. * Diferente do grupo C, # diferente do grupo D, & diferente do grupo L. Resultados 40 Tabela 3. Frequência cardíaca e variáveis ecocardiográficas funcionais após 48h da infusão da doxorrubicina C: controle; D: doxorrubicina; L: liraglutida; DL: doxorrubicina + liraglutida. FC: frequência cardíaca; % EE: fração de encurtamento do endocárdio; E: pico de velocidade do enchimento diastólico inicial obtido pelo doppler transmitral; A: pico de velocidade do enchimento diastólico tardio obtido pelo doppler transmitral; TRIV: tempo de relaxamento isovolumétrico; S’ médio: velocidade de fluxo tecidual durante a sístole; E’: velocidade de fluxo tecidual durante a fase de enchimento diastólico inicial; A’: velocidade de fluxo tecidual durante a fase de enchimento diastólico tardio; VEPP: velocidade de encurtamento da parede posterior; TDE: tempo de desaceleração da onda E; FE: fração de ejeção; Tei: índice de performance miocárdica. Valores expressos em média ± desvio padrão. Valor de p<0,05, GLM; pDxL: valor de p da interação doxorrubicina vs liraglutida; pD: valor de p para o fator doxorrubicina; pL: valor de p para o fator liraglutida. * Diferente do grupo C, # diferente do grupo D, & diferente do grupo L. $ valor de p obtido por meio do teste ANCOVA. Estudo do coração isolado Os traçados ilustrativos de cada grupo obtidos no estudo do coração isolado podem ser vistos na Figura 5. Os animais tratados com doxorrubicina apresentaram menor volume inicial do balão intraventricular, que determinava a pressão diastólica de zero. A pressão sistólica máxima desenvolvida para atingir 25 mmHg de pressão diastólica foi menor nos animais tratados com doxorrubicina (Figura 6). C (n=15) L (n=15) D (n=15) DL (n=15) pL pD pDxL FC (bpm) 336 ± 41 365 ± 71 321 ± 46 291 ± 42& 0,974 0,001 0,026 % EE 52 ± 3,3 53 ± 6,1 51 ± 4,0 51 ± 4,9 0,761 0,092 0,658 E (cm/s)$ 77 ± 11 74 ± 7,4 57 ± 9,0 53 ± 9,6 0,180 < 0,001 0,825 A (cm/s)$ 57 ± 14 56 ± 17 47 ± 10 40 ± 10 0,510 0,010 0,293 E/A $ 1,4 ± 0,3 1,4 ± 0,4 1,3 ± 0,5 1,4 ± 0,3 0,980 0,016 0,595 VEPP (mm/s)$ 39 ± 4,5 41 ± 5,0 32 ± 2,5 30 ± 2,9 0,788 < 0,001 0,228 TRIV (ms) 23 ± 2,8 21 ± 3,7 25 ± 4,0 30 ± 4,6*#& 0,257 < 0,001 0,002 TRIV / RR 54 ± 4,9 51 ± 6,1 58 ± 8,9& 65 ± 8,8*#& 0,385 < 0,001 0,010 Índice Tei$ 0,5 ± 0,1 0,5 ± 0,1 0,6 ± 0,2 0,7 ± 0,2 0,241 <0,001 0,146 FE (%)$ 0,9 ± 0,02 0,9 ± 0,04 0,9 ± 0,03 0,9 ± 0,03 0,960 0,929 0,353 S’ (cm/s)$ 3,7 ± 0,6 3,7 ± 0,5 3,2 ± 0,4 2,9 ± 0,3 0,286 < 0,001 0,464 E’ (cm/s)$ 3,7 ± 0,5 3,8 ± 0,5 3,1 ± 0,4 2,8 ± 0,6 0,330 <0,001 0,193 A’ (cm/s)$ 4,8 ± 1,0 4,7 ± 1,1 3,5 ± 0,9 3,1 ± 0,7 0,431 < 0,001 0,456 TDE$ (ms) 43 ± 5,6 43 ± 3,7 34 ± 8,6 42 ± 7,9 0,147 0,090 0,144 E/E’$ 21 ± 3,3 20 ± 3,2 19 ± 4,1 19 ± 3,1 0,728 0,058 0,549 Resultados 41 Para análise das derivadas positiva e negativa foi considerado o maior e o menor valor, respectivamente. Os valores das derivadas de pressão positiva e negativa foram menores nos animais tratados com doxorrubicina, evidenciando que a doxorrubicina foi capaz de induzir disfunção sistólica e diastólica nesses animais (Figura 7). A complacência ventricular, definida como capacidade de aumentar volume da cavidade sem elevar de forma importante a pressão, foi mensurada a partir da área sob a curva da relação pressão diastólica-volume diastólico. A complacência ventricular dos animais tratados com doxorrubicina foi menor quando comparada com os animais que não receberam a medicação, ou seja, para um mesmo incremento de volume na cavidade, houve maior aumento de pressão diastólica (Figura 8). A relação estresse–strain diastólico foi semelhante entre os grupos (Figura 9). Figura 5. Traçados representativos de cada grupo gerados pelo estudo do coração isolado Gráficos representativos do estudo do coração isolado. PS: pressão sistólica; PD: pressão diastólica; +dp/dt: primeira derivada positiva; -dp/dt: primeira derivada negativa. Em vermelho, estão representadas as curvas das derivadas positiva e negativa; e sem destaque as curvas das pressões sistólica e diastólica. Resultados 42 Figura 6. Volume inicial do balão e PS máxima no estudo do coração isolado Análise dos dados marginais do estudo do coração isolado. C: controle (n=5); L: liraglutida (n=6); D: doxorubicina (n=6); DL: doxorubicina + liraglutida (n=5). Valores expressos em média ± desvio padrão. Valor de p<0,05, GLM. pDxL: valor de p da interação doxorrubicina vs liraglutida; pD: valor de p para o fator doxorrubicina; pL: valor de p para o fator liraglutida. * diferente para o fator doxo. Figura 7. Derivadas positiva e negativa obtidas no estudo do coração isolado Análise dos dados marginais do estudo do coração isolado. C: controle (n=5); L: liraglutida (n=6); D: doxorubicina (n=6); DL: doxorubicina + liraglutida (n=5). +dp/dt: primeira derivada temporal positiva; -dp/dt: primeira derivada temporal negativa. Valores expressos em média ± desvio padrão. Valor de p<0,05, GLM. pDxL: valor de p da interação doxorrubicina vs liraglutida; pD: valor de p para o fator doxorrubicina; pL: valor de p para o fator liraglutida. * diferente para o fator doxo. Resultados 43 Figura 8. Relação pressão diastólica–volume diastólico Área sob a curva pressão diastólica–volume diastólico. C: controle (n=5); L: liraglutida (n=6); D: doxorubicina (n=6); DL: doxorubicina + liraglutida (n=5). Valores expressos em média ± desvio padrão. Valor de p<0,05, GLM. pDxL: valor de p da interação doxorrubicina vs liraglutida; pD: valor de p para o fator doxorrubicina; pL: valor de p para o fator liraglutida. Figura 9. Relação stress diastólico–strain Área sob a curva stress – strain. C: controle (n=5); L: liraglutida (n=6); D: doxorubicina (n=6); DL: doxorubicina + liraglutida (n=5). Valores expressos em média ± desvio padrão. Valor de p<0,05, GLM. pDxL: valor de p da interação doxorrubicina vs liraglutida; pD: valor de p para o fator doxorrubicina; pL: valor de p para o fator liraglutida. Resultados 44 Histologia A análise histológica qualitativa das lâminas de coração coradas por hematoxilina-eosina (HE) não identificou alterações na estrutura do miocárdio (Figura 10). Por outro lado, a avaliação histológica qualitativa do intestino grosso dos animais tratados com doxorrubicina (grupo D e DL) mostrou perda estrutural das criptas intestinais com escassez de células caliciformes, com possível alteração do seu local de maturação, com a presença de células apoptóticas (Figura 11). Não foram identificados padrões específicos nos animais tratados com liraglutida. Figura 10. Cortes histológicos do miocárdio corados com HE. Corte longitudinal do miocárdio. Lâminas coradas com hematoxilina e eosina (HE). Microscopia óptica com aumento de 40×. C: controle; D: doxorrubicina; L: liraglutida; DL: doxorrubicina + liraglutida. Resultados 45 Figura 11. Cortes histológicos do intestino grosso Lâminas co