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editorial
. 2023 Nov 14;120(10):e20230696. [Article in Portuguese] doi: 10.36660/abc.20230696
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O Condicionamento Farmacológico pode ser Resgatado pela Dexmedetodina: Como um Sedativo pode Mitigar Lesões de I/R?

Leonardo Maciel 1,2
PMCID: PMC10697677  PMID: 38055537

O infarto agudo do miocárdio (IAM) é uma condição grave que afeta milhões de pessoas em todo o mundo. 1 Durante o IAM, o suprimento sanguíneo ao músculo cardíaco é interrompido, reduzindo a disponibilidade de nutrientes e oxigênio. Restaurar o fluxo sanguíneo é essencial para salvar o músculo cardíaco; paradoxalmente, a reperfusão não é um mecanismo inteiramente benigno e induz lesões de reperfusão. 2 Portanto, tratamentos para atenuar lesões de isquemia-reperfusão (I/R) são necessários. Até o momento, não existem tratamentos farmacológicos totalmente eficazes para aliviar lesões de I/R em pacientes com IAM. No entanto, o condicionamento farmacológico com Dexmedetomidina, medicamento utilizado principalmente como sedativo e analgésico, tem sido relatado como um agente cardioprotetor promissor contra lesões de I/R.

Devido aos seus efeitos sedativos e analgésicos, a Dexmedetomidina é um agonista seletivo do receptor alfa-2 adrenérgico (α2-AR) comumente utilizado em hospitais, especialmente em unidades de terapia intensiva e salas cirúrgicas. Embora sua associação com proteção cardíaca tenha sido sugerida em estudos anteriores, 3 - 7 o trabalho de Chen et al., 8 tema deste minieditorial, aprofundou-se na compreensão do mecanismo subjacente de cardioproteção da Dexmedetomidina. Assim, além de demonstrar que o pré-condicionamento farmacológico com Dexmedetomidina melhora a função cardíaca e reduz a área de infarto do miocárdio após I/R, um dos achados mais significativos deste estudo foi a relação entre Dexmedetomidina e mitofagia. 8

A mitofagia é um processo fundamental para a manutenção adequada da saúde celular, envolvendo a degradação de mitocôndrias danificadas 9 e desempenhando um papel crítico na preservação da função cardíaca e na prevenção de lesões de I/R. 10 , 11 Chen et al. demonstraram que a Dexmedetomidina melhora a manutenção do equilíbrio adequado da mitofagia, suprimindo a degradação excessiva das mitocôndrias funcionais. 8 Isto resultou em mitocôndrias mais intactas pós-I/R, com manutenção do potencial de membrana mitocondrial e consequentemente redução da produção de espécies reativas de oxigênio. Esses achados são cruciais, uma vez que a manutenção estrutural e funcional das mitocôndrias é essencial para a sobrevivência e funcionamento celular. 2 , 9 Além disso, se espera que a cardioproteção esteja intimamente envolvida com a homeostase mitocondrial pós-isquêmica. 9 A Dexmedetomidina também reduziu a formação de autofagossomos, um marcador de mitofagia excessiva. Isto sugere que a Dexmedetomidina poderia modular significativamente a mitofagia, preservar as mitocôndrias funcionais e proteger os cardiomiócitos contra lesões de I/R.

A ativação dos receptores α2-AR parece crucial para os efeitos cardioprotetores da Dexmedetomidina. Quando a ioimbina, um bloqueador do receptor α2-AR, foi administrada com Dexmedetomidina, o efeito cardioprotetor foi revertido. Isto enfatiza a contribuição dos receptores α2-AR para a resposta cardioprotetora contra lesão de I/R. Outros estudos já demonstraram o envolvimento da ativação deste receptor. 3 , 6 De facto, é relatado que a jusante da ativação deste receptor pode culminar na ativação de PI3K/AKT. 3 AKT é conhecido por ser um regulador e indutor da mitofagia, mas ainda não se sabe como a mitofagia é regulada com precisão pela AKT para prevenir danos à célula. No entanto, o potencial da membrana mitocondrial parece desempenhar um papel na indução do refinamento da mitofagia. Quando o potencial de membrana mitocondrial é mais positivo, a proteína serina/treonina quinase (Pink1) acumula-se na membrana externa, normalmente danificada, através da formação de um grande complexo com a proteína TOM e sofre autofosforilação intermolecular, levando à sua ativação, resultando na ubiquitinação de proteínas da membrana mitocondrial externa e ativação da autofagia. 12 Curiosamente, a AKT também pode regular a autofagia mitocondrial seletiva 10 através de mecanismos que envolvem a manutenção do potencial de membrana mitocondrial 13 e a regulação de Pink1; 10 também pela ativação do mTOR, que regula a autofagia e o controle de qualidade mitocondrial. 14

Em resumo, este estudo fornece evidências promissoras do potencial da Dexmedetomidina como tratamento contra lesão de I/R miocárdica. Ao suprimir a mitofagia excessiva e preservar a função mitocondrial, a Dexmedetomidina pode ser crucial na proteção do coração contra danos resultantes de I/R. No entanto, é essencial reconhecer que este estudo foi realizado num modelo animal, sendo necessárias mais pesquisas para confirmar estes resultados. Os próximos passos deverão evoluir para modelos pré-clínicos utilizando animais de grande porte, como porcos, e depois serem analisados em ensaios clínicos randomizados.

Footnotes

Minieditorial referente ao artigo: O Pré-Condicionamento com Dexmedetomidina Atenua a Lesão de Isquemia/Reperfusão Miocárdica em Ratos, Suprimindo a Mitofagia Via Ativação do Receptor Α2-Adrenérgico

Referências

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Arq Bras Cardiol. 2023 Nov 14;120(10):e20230696. [Article in English]

Pharmacological Conditioning is Salvageable by Dexmedetomidine: How a Sedative Can Mitigate I/R Injuries?

Leonardo Maciel 1,2

Acute myocardial infarction (AMI) is a severe condition affecting millions worldwide. 1 During AMI, the blood supply to the heart muscle is interrupted, reducing the availability of nutrients and oxygen. Restoring blood flow is essential to save the heart muscle; paradoxically, reperfusion is not an entirely benign mechanism, and it induces reperfusion injuries. 2 Therefore, treatments to mitigate ischemia-reperfusion (I/R) injuries are necessary. So far, there are no entirely effective pharmacological treatments to relieve I/R injuries in patients under AMI. However, pharmacological conditioning with Dexmedetomidine, a medication primarily used as a sedative and analgesic, has been reported as a promising cardioprotective agent against I/R injuries.

Due to its sedative and analgesic effects, Dexmedetomidine is a selective agonist of the alpha-2 adrenergic receptor (α2-AR) commonly used in hospitals, especially in intensive care units and surgery rooms. Although its association with cardiac protection has been suggested in previous studies, 3 - 7 the work of Chen et al., 8 the topic of this short editorial, delved into understanding Dexmedetomidine’s underlying mechanism of cardioprotection. Thus, in addition to demonstrating that pharmacological preconditioning with Dexmedetomidine improves cardiac function and reduces the myocardial infarct area after I/R, one of the most significant findings of this study was the relationship between Dexmedetomidine and mitophagy.

Mitophagy is a fundamental process for properly maintaining cellular health, involving the degradation of damaged mitochondria 9 and playing a critical role in preserving cardiac function and preventing I/R injury. 10 , 11 Chen et al. demonstrated that Dexmedetomidine improves the maintenance of the proper balance of mitophagy by suppressing excessive degradation of functional mitochondria. 8 This resulted in more intact mitochondria post-I/R, with the maintenance of mitochondrial membrane potential and consequently reduced production of reactive oxygen species. These findings are crucial once mitochondria’s structural and functional maintenance is essential for cell survival and functioning. 2 , 9 Additionally, cardioprotection is expected to be closely involved with post-ischemic mitochondrial homeostasis. 9 Dexmedetomidine also reduced the formation of autophagosomes, a marker of excessive mitophagy. This suggests that Dexmedetomidine could significantly modulate mitophagy, preserve functional mitochondria, and protect cardiomyocytes against I/R injuries.

The activation of α2-AR receptors appears crucial for Dexmedetomidine’s cardioprotective effects. When yohimbine, an α2-AR receptor blocker, was administered with Dexmedetomidine, the cardioprotective effect was reversed. This emphasizes the contribution of α2-AR receptors to the cardioprotective response against I/R injury. Other studies have already demonstrated the involvement of this receptor activation. 3 , 6 Indeed, it is reported that downstream of the activation of this receptor can culminate in the activation of PI3K/AKT. 3 AKT is known to be a regulator and an inducer of mitophagy, but it remains unknown how mitophagy is finely regulated by AKT to prevent harm to the cell. However, mitochondrial membrane potential appears to play a role in the induction of mitophagy refinement. When the mitochondrial membrane potential is more positive, the serine/threonine kinase protein (Pink1) accumulates on the outer membrane, normally damaged, through the formation of a large complex with the TOM protein and undergoes intermolecular auto-phosphorylation, leading to its activation, resulting in the ubiquitination of outer mitochondrial membrane proteins and activation of autophagy. 12 Interestingly, AKT can also regulate selective mitochondrial autophagy 10 through mechanisms involving the maintenance of mitochondrial membrane potential 13 and the regulation of Pink1 ; 10 also by activating mTOR, which regulates autophagy and mitochondrial quality control. 14

In summary, this study provides promising evidence of the potential of Dexmedetomidine as a treatment against myocardial I/R injury. By suppressing excessive mitophagy and preserving mitochondrial function, Dexmedetomidine may be crucial in protecting the heart against damage resulting from I/R. However, it is essential to recognize that this study was conducted in an animal model, and further research is needed to confirm these results. The next steps should progress to preclinical models using large animals such as pigs and then be analyzed in randomized clinical trials.

Footnotes

Short Editorial related to the article: Dexmedetomidine Preconditioning Attenuates Myocardial Ischemia/Reperfusion Injury in Rats by Suppressing Mitophagy Via Activating Α2-Adrenergic Receptor


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