Como os níveis elevados de açúcar no sangue aceleram o ritmo cardíaco
Os cientistas identificaram uma via biológica – ativada por níveis de açúcar no sangue anormalmente elevados – que provoca batimentos cardíacos irregulares.
Esta condição é conhecida como arritmia cardíaca e está ligada à insuficiência cardíaca e morte cardíaca súbita. Relatada online na revista Nature, a descoberta ajuda a explicar por que a diabetes é um fator de risco independente significativo para doença cardíaca.
“O entendimento da ligação molecular que nós descobrimos abre o caminho para novas estratégias terapêuticas que protegem a saúde do coração de pacientes com diabetes”, disse Donald Bers, presidente do departamento de farmacologia na Universidade da Califórnia, Davis e autor sênior do estudo.
Enquanto a doença cardíaca é comum na população em geral, o risco é até quatro vezes maior para os diabéticos, de acordo com o National Institutes of Health. A American Heart Association estima que pelo menos 65% das pessoas com diabetes morrem de doença cardíaca ou acidente vascular cerebral e tem enfatizado a necessidade de pesquisas voltadas para a compreensão deste relacionamento.
Através de uma série de experimentos, Bers, sua equipe e seus colaboradores da Universidade Johns Hopkins de Medicina de mostram que dos moderados a elevados níveis de glicemia característicos da diabetes causaram uma molécula de açúcar (O ligados a N-acetilglucosamina, ou O-GlcNAc) nas células do músculo do coração para fundir a um sítio específico numa proteína conhecida como o cálcio / calmodulina-dependente proteína quinase II, ou de CaMKII.
A CaMKII tem um papel importante na regulação dos níveis de cálcio normais, a atividade eléctrica, e bombeamento do coração, de acordo com Bers. Sua fusão com O-GlcNAc, no entanto, levou a sobreativação crônica de CaMKII e alterações patológicas do sistema de sinalização de cálcio afinado ele controla, provocando arritmias full-blown em apenas alguns minutos. As arritmias foram impedidas pela inibição da CaMKII ou sua união com O-GlcNAc.
“Embora os cientistas já saibam a algum tempo que CaMKII desempenha um papel crítico na função cardíaca normal, o nosso é o primeiro estudo a identificar O-GlcNAc como um ativador direto da CaMKII com a hiperglicemia”, disse Bers.
A pesquisa abrangeu experimentos moleculares detalhados em proteínas em ratos e em humanos e tecidos, imagiologia de cálcio em miócitos cardíacos de ratos isolados expostos a glicose alta, e avaliações de arritmias cardíacas inteiras com mapeamento óptico em corações isolados e em ratos diabéticos ao vivo.
Essa abordagem abrangente permitiu a Bers e sua equipe identificar o local específico de fixação de açúcar para CaMKII, juntamente com a forma que o apego ativado CaMKII e causou arritmias dependentes de cálcio.
“Desde O-GlcNAc é feita diretamente a partir da glicose e serve como um grande sensor de nutrientes na regulação da maioria dos processos celulares, que talvez não seja surpreendente que a ligação desse açúcar a proteínas está emergindo como um importante mecanismo molecular da toxicidade da glicose em diabetes”, diz Gerald Hart, professor e diretor de química biológica na Faculdade de Medicina da Universidade Johns Hopkins, e um dos colaboradores de Bers”.
“No entanto, isso representa o estudo mecanicista mais esclarecedor até agora de como a glicose alta pode afetar diretamente a função de uma proteína reguladora crítica”, disse Hart. “Os resultados do grupo Bers indubitavelmente irão conduzir ao desenvolvimento de tratamentos para a doença cardiovascular da diabetes e, potencialmente, agentes terapêuticos para a toxicidade da glucose em outros tecidos afetados por diabetes, tais como a retina, o sistema nervoso e o rim.”
Em um experimento adicional, a equipe encontrou níveis elevados de CaMKII O-GlcNAc-modificados em ambos os corações e cérebros de seres humanos falecidos que foram diagnosticados com diabetes, com os mais altos níveis no coração dos pacientes que tinham tanto a insuficiência cardíaca quanto diabetes.
“Um próximo passo importante será determinar se a fusão de O-GlcNAc para CaMKII contribui para neuropatias que também são comuns entre os diabéticos”, disse Bers.
A American Heart Association, a National Science Foundation, a Fondation Leducq Transatlantic CaMKII Alliance, e os Institutos Nacionais de Saúde financiaram o estudo.
via | DentistryToday
