Efeito do exercício físico na toxicidade mitocondrial hepática induzida por Diclofenac

Abstract

O diclofenac é um anti-inflamatório não esteroide amplamente utilizado. Contudo, um dos efeitos secundários associados ao seu consumo é a toxicidade hepática, na qual a disfunção mitocondrial parece ter um papel relevante. O exercício físico tem sido considerado uma estratégia preventiva e terapêutica para contrariar a disfunção mitocondrial provocada por uma variedade de estímulos deletérios, incluindo os relacionados com doenças metabólicas, cardiovasculares e, ultimamente, os efeitos de fármacos. Desta forma, o objetivo do presente estudo foi analisar o efeito do treino de endurance realizado em tapete rolante (TR) e da atividade física diária em roda livre (RL) na bioenergética das mitocôndrias do fígado, incubadas com Diclofenac ou solução salina, com particular destaque na suscetibilidade para a abertura do poro de permeabilidade transitória mitocondrial (PPTM) e sinalização apoptótica. Dezoito ratos Sprague-Dawley (3 semanas) foram distribuídos aleatoriamente em três grupos (n=6): sedentários, TR (12 semanas, 60 min/dia) e RL (12 semanas com acesso 24h/dia). Foram avaliadas, in vitro, a taxa de consumo de oxigénio mitocondrial, as flutuações de potencial elétrico transmembranar e a indução do PPTM através da amplitude e taxa de swelling após a adição de cálcio, na presença e ausência de diclofenac. Paralelamente, foram também avaliadas a sinalização apoptótica, através da atividade das caspases 3, 8 e 9 e da semi-quantificação da Bax, Bcl-2, e a expressão de ANT e CycD. A atividade mitocondrial da aconitase, superóxido dismutase (Mn-SOD) e o conteúdo de grupos sulfidrilo (-SH) e malondialdeído (MDA) foram também avaliados. Só por si, o treino de endurance em TR como a atividade física voluntária em RL não promoveram alterações significativas nos parâmetros respiratórios avaliados. Porém, quando as mitocôndrias foram incubadas com Diclofenac, verificou-se uma atenuação significativa do aumento do estado 2 e 4 em ambos os grupos exercitados. Verificou-se, ainda, uma atenuação na diminuição do RCR no grupo RL para a concentração de 15μM de Diclofenac. Não se observaram diferenças entre grupos no estado 3 e no rácio ADP/O. Não se observaram diferenças no potencial máximo, nem na lag phase associada à fosforilação do ADP nos grupos estudados. Os grupos exercitados mostraram uma menor amplitude e taxa de swelling após a adição de cálcio na ausência e presença de diclofenac, o que sugere uma menor suscetibilidade à abertura do PPTM. Verificou-se um aumento da atividade de aconitase no grupo RL, mas não no grupo TR. Contrariamente, verificou-se uma diminuição do conteúdo de malondialdeído no grupo TR, sendo que o mesmo não se observou no grupo RL. O conteúdo de grupos sulfidrilo, assim como a atividade da Mn-SOD não sofreram alterações com o exercício físico. Foi observado um aumento da expressão de Bcl-2 nos grupos com TR e RL e uma diminuição da atividade da caspase-9 no grupo RL. No entanto, não foram encontradas diferenças entre grupos relativamente à expressão de Bax, CycD e no rácio Bax/Bcl-2. Os grupos TR e RL registaram uma diminuição da expressão de ANT. Os resultados obtidos parecem sugerir que quer o treino em TR quer a atividade física em RL promovem adaptações conducentes a uma maior resistência ao dano mitocondrial associado ao diclofenac. Esta resistência acrescida parece estar relacionada com uma menos suscetibilidade à indução do PPTM e a menores níveis de sinalização apoptótica.

Diclofenac is a worldwide-prescribed non-steroidal anti-inflammatory drug that causes severe liver toxicity by mitochondrial-mediated mechanisms. Here we tested the hypothesis that physical exercise, a known therapeutic and/or preventive strategy against several metabolic diseases, affords protection against in vitro liver mitochondrial harmful effects caused by diclofenac. Male Sprague-Dawley rats were divided into 3 groups (n=6, 15-wks old): Sedentary (SED), 12-wks of endurance training (TR) and voluntary free wheel activity (RL). In vitro liver mitochondrial function [oxygen consumption, membrane potential (ΔΨ) and susceptibility to mitochondrial permeability transition pore (MPTP) opening] was evaluated in the absence and in the presence of diclofenac (15, 25 μM). Mitochondrial oxidative stress (Mn-SOD and aconitase activities, -SH and MDA contents), apoptotic signaling (caspase-3, 8 and 9-like activities, Bax, Bcl-2 and CypD expression) and ANT expression were assessed. Diclofenac-induced increased state 2 and 4 respiration, decreased respiratory control ratio (RCR) and maximal and repolarization ΔΨ, and increased the susceptibility to MPTP opening. Despite no effects of TR and RL in liver mitochondrial oxygen consumption and ΔΨ endpoints in the absence of diclofenac, exercised animals showed lower susceptibility to MPTP than SED group. With the exception of RCR and maximal ΔΨ, RL and TR reverted all the other above-mentioned effects of diclofenac. RL group showed higher aconitase activity and TR decreased MDA content. Both RL and TR induced increased Bcl-2 content and decreased caspase-9. Unexpectedly, RL and TR decreased ANT expression. No alterations in caspases-3, 8 and Mn-SOD activities, Bax, CypD and –SH contents were noted. The results seem to suggest that TR and RL increased resistance against diclofenac-induced mitochondrial dysfunction. This increased resistance appears to be related to an decreased susceptibility to MPTP and lower levels of oxidative stress and apoptotic signaling.