O estiramento mecânico cíclico (EMC) promove a orientação e polarização dos cardiomiócitos em relação à proteína de junção comunicante

O estiramento mecânico cíclico (EMC) é reconhecido como um fator chave tanto no desenvolvimento fisiológico quanto nas condições patológicas do coração. Este estudo tem como objetivo explorar como o EMC afeta a localização e a expressão da proteína de junção comunicante Conexina43 (Cx43) em cardiomiócitos de ratos neonatos, investigando também os mecanismos de sinalização envolvidos nessa modulação.

Métodos

Os cardiomiócitos foram isolados e cultivados em membranas de silicone flexíveis, submetidos a diferentes intensidades de EMC (1 Hz; 0%, 10%, 20% de alongamento) por períodos de 24 ou 48 horas. A presença de inibidores de vias de sinalização específicas, como PD98059 (inibidor de MEK1/2), BIM I (inibidor de PKC) e H8 (inibidor de PKA), foi utilizada para identificar as vias envolvidas. Para avaliar a reversibilidade dos efeitos do EMC, as células também foram expostas a um período de recuperação estática de 24 horas após o alongamento. Além disso, investigamos a influência da angiotensina II sobre a polarização de Cx43.

Resultados

Após 24 horas de EMC com 10% de alongamento, os cardiomiócitos apresentaram orientação de 79° em relação à direção do alongamento, com Cx43 e N-caderina acentuadamente localizadas nos polos celulares. Em contraste, nas células não esticadas, Cx43 estava distribuída de forma mais homogênea. Observou-se que a aplicação de angiotensina II inibiu essa polarização de Cx43. As mudanças induzidas pelo EMC foram reversíveis após 24 horas de repouso, exceto pelo alongamento celular, que permaneceu irreversível. O inibidor de MEK1/2 (PD98059) preveniu completamente a polarização de Cx43, enquanto os inibidores de PKC (BIM I) e PKA (H8) não tiveram impacto.

O EMC também induziu um aumento significativo na expressão de Cx43 e de seu mRNA, acompanhado pela fosforilação das proteínas ERK1/2, GSK3β e AKT. A regulação positiva de Cx43 e sua polarização eram dependentes da ativação de ERK1/2, conforme demonstrado pela completa supressão desses efeitos quando MEK1/2 foi inibido. Além disso, fatores de transcrição como AP1 e CREB foram significativamente aumentados nos núcleos dos cardiomiócitos esticados.

Discussão

Os resultados indicam que o EMC promove uma auto-organização dos cardiomiócitos, alinhando-os perpendicularmente ao eixo de estiramento e acentuando a polarização de Cx43 nos polos celulares. Esse rearranjo estrutural, facilitado pela sinalização mediada por ERK1/2, pode desempenhar um papel crucial na manutenção da comunicação intercelular eficaz, essencial para uma contração coordenada do miocárdio. A inibição dessa polarização por angiotensina II sugere que mecanismos patológicos, como os observados em doenças cardíacas, podem perturbar a distribuição normal de Cx43, contribuindo para a disfunção ventricular.

Esses achados fornecem novos insights sobre a resposta adaptativa dos cardiomiócitos ao estiramento mecânico, revelando a importância das cascatas de sinalização ERK1/2 na modulação da Cx43 e destacando o potencial terapêutico de manipular essas vias para prevenir a remodelação cardíaca adversa. Além disso, a reversibilidade das mudanças em Cx43 sugere que intervenções temporárias poderiam ser eficazes na restauração da função cardíaca normal após episódios de sobrecarga mecânica.

Conclusão

O EMC regula positivamente a expressão e a localização de Cx43 em cardiomiócitos, promovendo sua polarização nos polos celulares e reorganizando a estrutura celular de forma a otimizar a resposta contrátil ao estresse mecânico. A via de sinalização ERK1/2 desempenha um papel central nesse processo, oferecendo um alvo promissor para intervenções em condições de estresse cardíaco patológico.