The Impact of Melatonin Supplementation and NLRP3 Inflammasome Deletion on Age-Accompanied Cardiac Damage
Ramy K. A. Sayed,
Marisol Fernández-Ortiz,
Ibtissem Rahim,
José Fernández-Martínez,
Paula Aranda-Martínez,
Iryna Rusanova,
Laura Martínez-Ruiz,
Reem M. Alsaadawy,
Germaine Escames,
Darío Acuña-Castroviejo
Affiliations
Ramy K. A. Sayed
Centro de Investigación Biomédica, Departamento de Fisiología, Facultad de Medicina, Instituto de Biotecnología, Parque Tecnológico de Ciencias de la Salud, Universidad de Granada, 18016 Granada, Spain
Marisol Fernández-Ortiz
Centro de Investigación Biomédica, Departamento de Fisiología, Facultad de Medicina, Instituto de Biotecnología, Parque Tecnológico de Ciencias de la Salud, Universidad de Granada, 18016 Granada, Spain
Ibtissem Rahim
Département de Biologie et Physiologie Cellulaire, Faculté des Sciences de la Nature et de la Vie, Université Blida 1, Blida 09000, Algeria
José Fernández-Martínez
Centro de Investigación Biomédica, Departamento de Fisiología, Facultad de Medicina, Instituto de Biotecnología, Parque Tecnológico de Ciencias de la Salud, Universidad de Granada, 18016 Granada, Spain
Paula Aranda-Martínez
Centro de Investigación Biomédica, Departamento de Fisiología, Facultad de Medicina, Instituto de Biotecnología, Parque Tecnológico de Ciencias de la Salud, Universidad de Granada, 18016 Granada, Spain
Iryna Rusanova
Centro de Investigación Biomédica, Departamento de Fisiología, Facultad de Medicina, Instituto de Biotecnología, Parque Tecnológico de Ciencias de la Salud, Universidad de Granada, 18016 Granada, Spain
Laura Martínez-Ruiz
Centro de Investigación Biomédica, Departamento de Fisiología, Facultad de Medicina, Instituto de Biotecnología, Parque Tecnológico de Ciencias de la Salud, Universidad de Granada, 18016 Granada, Spain
Reem M. Alsaadawy
Department of Zoonoses, Faculty of Veterinary Medicine, Assiut University, Assiut 71526, Egypt
Germaine Escames
Centro de Investigación Biomédica, Departamento de Fisiología, Facultad de Medicina, Instituto de Biotecnología, Parque Tecnológico de Ciencias de la Salud, Universidad de Granada, 18016 Granada, Spain
Darío Acuña-Castroviejo
Centro de Investigación Biomédica, Departamento de Fisiología, Facultad de Medicina, Instituto de Biotecnología, Parque Tecnológico de Ciencias de la Salud, Universidad de Granada, 18016 Granada, Spain
To investigate the role of NLRP3 inflammasome in cardiac aging, we evaluate here morphological and ultrastructural age-related changes of cardiac muscles fibers in wild-type and NLRP3-knockout mice, as well as studying the beneficial effect of melatonin therapy. The results clarified the beginning of the cardiac sarcopenia at the age of 12 months, with hypertrophy of cardiac myocytes, increased expression of β-MHC, appearance of small necrotic fibers, decline of cadiomyocyte number, destruction of mitochondrial cristae, appearance of small-sized residual bodies, and increased apoptotic nuclei ratio. These changes were progressed in the cardiac myocytes of 24 old mice, accompanied by excessive collagen deposition, higher expressions of IL-1α, IL-6, and TNFα, complete mitochondrial vacuolation and damage, myofibrils disorganization, multivesicular bodies formation, and nuclear fragmentation. Interestingly, cardiac myocytes of NLRP3−/− mice showed less detectable age-related changes compared with WT mice. Oral melatonin therapy preserved the normal cardiomyocytes structure, restored cardiomyocytes number, and reduced β-MHC expression of cardiac hypertrophy. In addition, melatonin recovered mitochondrial architecture, reduced apoptosis and multivesicular bodies’ formation, and decreased expressions of β-MHC, IL-1α, and IL-6. Fewer cardiac sarcopenic changes and highly remarkable protective effects of melatonin treatment detected in aged cardiomyocytes of NLRP3−/− mice compared with aged WT animals, confirming implication of the NLRP3 inflammasome in cardiac aging. Thus, NLRP3 suppression and melatonin therapy may be therapeutic approaches for age-related cardiac sarcopenia.