Dexmedetomidine attenuates H2O2-induced apoptosis of rat cardiomyocytes independently of antioxidant enzyme expression

Abstract

Introduction and Objectives: Dexmedetomidine is a highly selective alpha-2 adrenoceptor agonist that has sedative and analgesic properties and myocardial protective effects. However, the mechanism underlying the protective effect of dexmedetomidine on cardiomyocytes remains unknown. This study mainly aimed to investigate the effects of dexmedetomidine on the generation of reactive oxygen species (ROS) in cardiomyocytes and whether it inhibits the apoptosis of cardiomyocytes by affecting antioxidant enzyme expression. Methods: Neonatal rat cardiomyocytes were pretreated with dexmedetomidine (100 nM) for 24 h. The cardiomyocytes were then incubated with 200 μM hydrogen peroxide solution (H2O2) for 4 h. PCR assay was used to determine the mRNA expression of antioxidant enzymes. Western blot assay was used to determine the protein expression of antioxidant enzymes. Fluorescence microscopy with the MitoSOX probe was used to detect the formation of ROS in cardiomyocytes, and fluorescence-activated cell sorting with annexin V/PI was used to determine the number of apoptotic cardiomyocytes. Results: Dexmedetomidine reduced ROS generation and antioxidant enzymes levels in cardiomyocytes before H2O2 stimulation (p<0.05). However, ROS generation and apoptosis in cardiomyocytes were significantly increased after H2O2 treatment, and dexmedetomidine pretreatment markedly inhibited the changes (p<0.05). Conclusion: For the first time, to the best of our knowledge, our study shows that dexmedetomidine has a protective effect on cardiomyocytes through inhibition of ROS-induced apoptosis, and more importantly, this effect is independent of antioxidant enzyme mRNA and protein expression. Resumo: Introdução e objetivos: A dexmedetomidina é um agonista altamente seletivo do adrenoreceptor α2, que tem propriedades sedativas e analgésicas e efeitos protetores miocárdicos. No entanto, o mecanismo subjacente ao efeito protetor da dexmedetomidina nos cardiomiócitos permanece desconhecido. Este estudo teve como objetivo principal investigar os efeitos da dexmedetomidina na geração de espécies reativas de oxigénio (ROS) em cardiomiócitos e se a inibição da apoptose de cardiomiócitos pode afetar a expressão de enzimas antioxidantes. Métodos: Cardiomiócitos de ratos neonatais foram pré-tratados com dexmedetomidina (100 nM) por 24 h. Em seguida, os cardiomiócitos foram incubados com solução de peróxido de hidrogênio (H2O2) 200 μM por 4 h. O teste de PCR foi usado para determinar a expressão de mRNA de enzimas antioxidantes. O teste de Western blot foi usado para determinar a expressão de proteínas de enzimas antioxidantes. A microscopia de fluorescência com a sonda MitoSOX foi aplicada para detetar a formação de ROS em cardiomiócitos e classificação de células ativadas por fluorescência (FACS) com Anexina V/PI foi usada para detetar o número de cardiomiócitos apoptóticos. Resultados: A dexmedetomidina reduziu a geração de ROS e os níveis de enzimas antioxidantes em cardiomiócitos antes da estimulação com H2O2 (P < 0,05). No entanto, a geração de ROS e apoptose em cardiomiócitos aumentou significativamente após o tratamento com H2O2, o pré-tratamento com dexmedetomidina inibiu notavelmente as alterações (P < 0,05). Conclusão: Pela primeira vez, até onde sabemos, o nosso estudo identifica que a dexmedetomidina tem um efeito protetor sobre os cardiomiócitos por meio da inibição da apoptose induzida por ROS e, mais importante, esse efeito é independente do RNAm da enzima antioxidante e da expressão de proteínas.

Keywords

• Dexmedetomidina
• Cardiomiócitos
• Enzima antioxidante
• Espécies que reagem ao oxigênio
• Apoptose