Metabólitos acumulados na acidemia propiônica comprometem a bioenergética mitocondrial e a homeostase do cálcio em coração e rins de ratos - Roginski, Ana Cristina (2022)
A acidemia propiônica é um erro inato do metabolismo causado pela deficiência na atividade da enzima mitocondrial propionil-CoA-carboxilase (PCC). A doença é bioquimicamente caracterizada por predominante acúmulo de ácido propiônico (PA) no plasma e clinicamente por severa encefalopatia, além de cardiomiopatia e doença renal crônica. Alta excreção urinária dos ácidos 3-hidroxipropiônico (3OHPA), 2-metilcítrico (2MCA) e maleico (MA) também é reportada nos pacientes. Considerando que os mecanismos patogênicos das alterações cardíacas e renais são praticamente desconhecidos nessa doença, a presente tese investigou os efeitos do PA, 3OHPA, MA e 2MCA (0,05 – 5 mM) sobre críticos parâmetros da homeostase mitocondrial bioenergética e do Ca2+ em preparações mitocondriais e homogeneizados obtidos de coração e rim de ratos Wistar jovens (30 dias de vida), bem como em cultura de células cardíacas (H9c2) e renais (HEK-293). Foram determinados os parâmetros respiratórios estado 3 (estimulado por ADP), estado 4 (estimulado por oligomicina), estado desacoplado (estimulado por CCCP) e razão do controle respiratório (RCR), o potencial de membrana (ΔΨm), o conteúdo de NAD(P)H, a capacidade de retenção de Ca2+ e o inchamento mitocondrial. Além disso, foram avaliados a produção de ATP, a atividade de enzimas do ciclo do ácido cítrico e dos complexos da cadeia respiratória. A viabilidade celular também foi investigada após 24 horas de pré-incubação com o PA e MA. Observou-se que o MA inibiu os estados 3, 4 e desacoplado em preparações mitocondriais de coração e rim utilizando principalmente substratos precursores de NADH (glutamato mais malato, piruvato mais malato, glutamato ou α-cetoglutarato) em comparação ao FADH2 (succinato), que foram associados a uma diminuição na produção de ATP. Por outro lado, o PA e o 3OHPA provocaram efeitos inibitórios sobre a respiração mitocondrial mais moderados, enquanto o 2MCA não causou alterações. Os efeitos marcantes causados pelo MA podem estar em parte relacionados à inibição da α-cetoglutarato desidrogenase e glutamato desidrogenase, além de depleção de CoA pois a inibição da respiração mitocondrial causada pelo MA foi parcialmente revertida por suplementação dessa coenzima. Resultados similares foram obtidos em homogeneizados e cultura de células permeabilizadas desses tecidos, corroborando os achados obtidos em mitocôndrias isoladas. Somando-se a isso, o MA, e o PA em menor extensão, reduziram o ΔΨm, o conteúdo de NAD(P)H e a capacidade de retenção de Ca2+, bem como induziram inchamento em preparações mitocondriais de coração e rim na presença de Ca2+. Esses efeitos foram parcial ou totalmente prevenidos por ciclosporina A e ADP, sugerindo que a abertura do poro de transição de permeabilidade (PTP) mitocondrial possa estar envolvido. Finalmente, o MA reduziu a viabilidade e induziu morte em células renais. Analisando em conjunto, os resultados indicam que o MA, além do PA e 3OHPA de forma mais branda, atuam como inibidores metabólicos, bem como o MA e o PA induzem a abertura PTP, em coração e rins, comprometendo dessa forma a homeostase mitocondrial bioenergética e do Ca2+. Portanto, presume-se que uma disfunção mitocondrial causada pelos metabólitos acumulados na acidemia propiônica possa contribuir para a cardiomiopatia e insuficiência renal crônica que se manifestam nos pacientes acometidos por essa doença.