Papel do aumento agudo de O-glicosilação com N-acetil-glucosamina (O-GlcNAc) na liberação de mediadores inflamatórios e na função vascular de camundongos com endotoxemia

A O-glicosilação com N-acetil-glucosamina (O-GlcNAc) é uma modificação póstraducional altamente dinâmica, controlada por duas enzimas: a OGT, responsável por catalisar a adição de N-acetil-glucosamina no grupo hidroxila dos resíduos de serina e treonina; e a OGA, que catalisa a remoção de O-GlcNAc das proteínas modificadas. Condições crônicas de aumento de proteínas O-GlcNAc estão associadas a disfunções vasculares e a efeitos negativos no coração. No entanto, os efeitos agudos produzidos pelo aumento de O-GlcNAc estão associados a uma melhora na função cardíaca, redução dos níveis vasculares de mediadores pró-inflamatórios. Neste estudo testamos a hipótese que o aumento agudo da modificação por O-GlcNAc reduz os níveis sistêmicos de citocinas pró-inflamatórias, como IL-1?, IL-6 e TNF-?, bem como a ativação do fator de transcrição NF-?B, reduzindo o processo inflamatório e disfunção vascular em animais com endotoxemia. Foram utilizados camundongos C57BL6/J que receberam lipopolissacarídeo (LPS) para o desenvolvimento de endotoxemia severa (LPS sev, 20 mg/Kg, i.p.) ou veículo (controle). Os animais também receberam glucosamina (GlcN; 300 mg/Kg; i.v.; 30 min antes do LPS), ThG (150 ?g/Kg, i.v.; 12 h antes do LPS) ou veículo e foram sacrificados 6 horas após a indução da endotoxemia com LPS. Os tratamentos prévios com GlcN e ThG aumentaram a sobrevida dos animais (50 % e 60 % na endotoxemia sev). A determinação dos níveis sistêmicos de IL-1?, IL-6 e TNF-? e da expressão gênica vascular destas citocinas [mRNA (2-??CT) em aorta e leito mesentérico] demonstrou que os tratamentos prévios com GlcN e ThG reduziram a expressão de IL- 1?, IL-6 e TNF-? em animais com endotoxemia. O tratamento prévio com GlcN atenuou, mas não normalizou a hipotensão arterial causada pela endotoxemia por LPS. Não foram observadas alterações de reatividade na artéria aorta de animais que receberam LPS, ou LPS + GlcN. Entretanto, os tratamentos prévios com GlcN e ThG atenuaram a refratariedade a vasoconstrictores observada em artéria mesentérica de resistência de animais que receberam somente LPS. O aumento dos níveis de proteínas glicosiladas, com GlcN e ThG, em cultura de macrófagos provenientes da medula óssea de camundongos C57BL6/J corroboram os resultados descritos acima. Os níveis de citocinas no sobrenadante da cultura de macrófagos, bem como a expressão gênica destas citocinas, e a produção de nitrito por estas células foram menores em células submetidas ao tratamento com GlcN e ThG. Além da endotoxemia por LPS, avaliamos os efeitos do tratamento com GlcN em um modelo de ligadura e perfuração do ceco (CLP) e os resultados corroboram os dados obtidos nos animais com endotoxemia e na cultura de macrófagos. Portanto, o aumento agudo da modificação por O-GlcNAc em animais com endotoxemia por LPS promove aumento da sobrevida dos animais, redução nos níveis de citocinas pró-inflamatórias, como IL-1?, IL-6 e TNF-? e redução da disfunção vascular e hipotensão arterial. Conclusão: Aumento agudo de O-GlcNAc reduz o processo inflamatório e atenua eventos cardiovasculares associados a endotoxemia por LPS, sugerindo que essa via representa um possível alvo em condições de resposta inflamatória sistêmica.

The post-translational modification of proteins by O-GlcNAcylation (O-GlcNAc) is highly dynamic and modulates cell-signaling processes. Chronic conditions that increase the levels of O-GlcNAc-modified proteins are associated with vascular disorders. However, acute increases in O-GlcNAc levels reduce the release of proinflammatory mediators and negatively regulate inflammatory processes by decreasing e.g. NF-?B activation. This study tested the hypothesis that acute increases of O-GlcNAc levels reduce mortality and inflammatory processes in experimental models of sepsis. Male C57BL6/J mice received lipopolysaccharide (LPS) for the development of severe (LPS sev, 20 mg / kg, i.p.) endotoxemia or vehicle (control). Mice also received glucosamine (GlcN; 300 mg / kg, iv; 30 min) or ThG (150 ?g / kg, iv; 12 h) or vehicle before LPS administration. Mice were killed 6 hours after LPS. The acute increase of OGlcNAc modification in animals with LPS-induced endotoxemia increased survival, reduced levels of proinflammatory cytokines such as IL-1?, IL-6 and TNF-? and attenuated vascular dysfunction and arterial hypotension. Treatments with GlcN and ThG reduced IL-1?, IL-6 and TNF-? [plasma levels and vascular gene expression [mRNA] (2- ??CT) in the aorta and mesenteric bed] in animals with endotoxemia. GlcN and ThG also attenuated the decreased vasoconstrictor responses and hypotension induced by LPS. Increased levels of glycosylated proteins decreased levels (in the supernatant) and expression of cytokines in cultured bone marrow-derived macrophages from C57BL6/J mice. GlcN treatment produced similar effects in an experimental model that closely resembles human sepsis, the cecum ligation and perforation (CLP) model. Conclusion: Acute increase of O-GlcNAc reduces the inflammatory process and attenuates cardiovascular events associated with LPS endotoxemia, suggesting that this pathway represents a possible target under conditions of systemic inflammatory response.