La quercetina mejora el estado redox del miocardio en ratas con diabetes tipo 2

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Objetivo. Los datos emergentes indican queestrés oxidativoestá estrechamente asociado con la patogenia de la enfermedad cardiovascular en la diabetes mellitus tipo 2 (T2DM). El presente estudio tuvo como objetivo evaluar el efecto del flavonoide más abundante en la dieta humana.quercetina(Q) sobre el estado redox del miocardio en ratas con DM2.

Métodos. La DM2 se indujo en ratas macho Wistar mediante una dieta alta en calorías (durante 14 semanas) y dos inyecciones de estreptozotocina (25 mg/kg pc) aplicadas en cuatro semanas de la dieta, una vez por semana durante dos semanas. La Q se administró por vía intragástrica por sonda en una dosis de 10 o 50 mg/kg de peso corporal durante 8 semanas a partir del 8º día después de la última inyección de estreptozotocina. Las ratas de control recibieron tampón de citrato y siete días después de la última inyección de STZ, se midieron los niveles de glucosa basal en todos los animales.

Resultados. La administración de Q aumentó la sensibilidad a la insulina en ratas diabéticas con un efecto más pronunciado a una dosis de 50 mg/kg de peso corporal. La Q también disminuyó la oxidación de radicales libres en las mitocondrias del corazón de los animales diabéticos, limitando así la formación de productos proteicos de oxidación avanzada en una dosis- manera dependiente y normalizó la actividad de las enzimas antioxidantes (superóxido dismutasa, glutatión peroxidasa, glutatión reductasa) en las mitocondrias cardíacas independientemente de la dosis utilizada. Además, la Q en ambas dosis impidió el desarrollo de estrés oxidativo en la rata de DM2.cardiomiocitosreduciendo las actividades de NADPH oxidasa y xantina oxidasa.

Conclusiones. Los hallazgos demuestran que Q en ambas dosis de 10 mg/kg y 50 mg/kg puede proteger del desarrollo del estrés oxidativo en cardiomiocitos en ratas diabéticas. Los datos actuales indican que el uso de Q puede contribuir a la mejora del riesgo cardiovascular en pacientes con DM2.

Palabras clave: quercetina, diabetes mellitus tipo 2, cardiomiocitos, estrés oxidativo

Diabetesmellitus (DM) es una de las emergencias sanitarias mundiales de más rápido crecimiento del siglo XXI*. Según la Federación Internacional de Diabetes, 463 millones de personas en todo el mundo tenían diabetes en 2019, y se supone que esta cifra llegará a 700 millones para el año 2045. La DM está asociada con una amplia gama de afecciones cardiovasculares que, en conjunto, aumentan el riesgo de muerte cardiovascular en 132 por ciento en diabéticos en comparación con individuos sin DM (IDF Diabetes Atlas 2019).

Se sabe que la DM causa cambios específicos en la estructura y la función del miocardio, independientemente de la enfermedad de las arterias coronarias o la hipertensión, que comúnmente se define como miocardiopatía diabética (MCD). La DM se manifiesta por una disfunción diastólica seguida de anomalías en la función sistólica, que pueden provocar insuficiencia cardíaca (Liu et al.2014). También se sabe que las alteraciones metabólicas en los cardiomiocitos en DCM (hipertrofia, inflamación, apoptosis, fibrosis) están estrechamente asociadas con el desarrollo de estrés oxidativo (Kayama et al.2015).

Las especies reactivas de oxígeno (ROS), incluido el anión superóxido, el radical hidroxilo y el peróxido de hidrógeno, son moléculas de señalización críticas con funciones importantes tanto en la fisiología cardíaca como en la enfermedad. Tanto las fuentes citosólicas, incluidas las NADPH oxidasas (NOX), la xantina oxidasa (XO), las ciclooxigenasas y las enzimas del citocromo P450, y las fuentes mitocondriales, como la cadena respiratoria y las monoaminooxidasas, contribuyen al conjunto de ROS intracelular. En condiciones fisiológicas, la señalización cardíaca de ROS regula el desarrollo del corazón y la maduración de los cardiomiocitos, el manejo del calcio cardíaco, el acoplamiento de excitación-contracción y el tono vascular. Sin embargo, las condiciones patológicas de producción de ROS no regulada conducen a niveles elevados de ROS, lo que puede resultar enestrés oxidativoa través del daño oxidativo del ADN, las proteínas y los lípidos, así como la disfunción mitocondrial y la muerte celular (Peoples et al. 2019). De hecho, la producción desregulada de ROS y el estrés oxidativo se han relacionado con muchas enfermedades cardíacas, incluida la miocardiopatía diabética (Ritchie y Abel 2020).

La producción excesiva de ROS por parte de las mitocondrias puede afectar directamente la función contráctil del miocardio mediante la modificación oxidativa de enzimas y canales iónicos que participan en la regulación del ciclo de excitación-relajación (Brown y Griendling 2015; Bai et al. 2016). Además, Las ROS estimulan la proliferación de cardiomiocitos y activan los fibroblastos y las metaloproteinasas de la matriz, lo que conduce a la hipertrofia y remodelación del miocardio que da como resultado la formación de insuficiencia cardíaca (DOria et al.2020). Por lo tanto, se sugiere que la acción farmacológica dirigida a reducir la sobreproducción de ROS puede ser eficaz para la prevención y corrección de las complicaciones cardiovasculares diabéticas.

En la actualidad, se ha establecido que la ingesta dietética de polifenoles naturales, particularmente flavonoides, puede reducir el riesgo de diabetes y enfermedades cardiovasculares y los mecanismos protectores pueden no solo depender de los efectos antioxidantes y antiinflamatorios de los flavonoides, sino que también incluyen su propiedades que afectan la glucemia, la utilización de glucosa y la secreción de insulina (Ghorbaniet al.2019; Lutz et al.2019).

quercetina(Q;3,5,7,34-flavon pentahidroxi) es el flavonoide más abundante en la dieta humana. Existe una amplia gama de funciones biológicas de Q, incluidos los efectos sobre las vías involucradas en la inflamación, la diabetes y las enfermedades cardiovasculares (Zahedi et al. 2013). Varios estudios han demostrado los mecanismos de los efectos antidiabéticos de la Q, incluyendo

disminución de la peroxidación de lípidos, aumento de la actividad de las enzimas antioxidantes (p. ej., superóxido dismutasa, SOD; glutatión peroxidasa, GPX; catalasa, CAT), reducción de la absorción de glucosa en el intestino debido a la inactivación del transportador GLUT2 y otros (Shi et al.2019; Salehi et al.2020). El efecto cardioprotector de Q en diferenciadoscardiomiocitos, debido a la inactivación de las vías de señalización de la proteína quinasa y la proteína quinasa B activadas por mitógenos, también se ha demostrado (Daubney et al.2015).

La investigación futura dedicada a comprender los mecanismos de acción cardioprotectores en la diabetes podría contribuir a la mejora de la atención diabética.

El objetivo del presente trabajo fue estudiar el efecto de la quercetina sobre el estado redox de los cardiomiocitos en ratas con diabetes mellitus tipo 2 (DM2).

materiales y métodos

quimicos. Todos los productos químicos utilizados fueron de calidad de grado de reactivo analítico y se compraron a Sigma Chemical Co. (St. Louis, MO, EE. UU.). La quercetina fue suministrada por la Planta Químico-Farmacéutica PJSCSICBorshchahivskiy (Kyiv, Ucrania), y contenía un mínimo del 96,5 por ciento de la sustancia activa.

Diseño experimental. El presente estudio fue aprobado por el comité de bioética del "Instituto V. Dani-levsky para Problemas de Patología Endocrina de la Academia Nacional de Ciencias Médicas de Ucrania" (Kharkiv, Ucrania) y realizado de conformidad con el Convenio Europeo para la Protección de los Animales Vertebrados. Utilizado con fines experimentales y otros fines científicos (Estrasburgo, 1986).

Los experimentos se realizaron en 32 ratas Wistar macho (12-semanas de edad, 200-230 g de peso corporal, bw), que se alojaron en jaulas de plexiglás (3 animales por jaula) a una temperatura de 22±1 grado C en un ciclo constante de luz/oscuridad de 12- horas.

Se utilizó el modelo animal de DMT2 inducida por una dieta hipercalórica combinada con múltiples inyecciones de estreptozotocina (STZ) en dosis bajas. El modelo proporciona el desarrollo de dos características principales de T2DM: la dieta alta en calorías inicia la resistencia a la insulina y la STZ en dosis bajas induce un deterioro leve de la secreción de insulina. Por lo tanto, el modelo imita la historia natural de los eventos de la enfermedad (desde la resistencia a la insulina hasta la disfunción celular), así como las características metabólicas de la DM2 humana (Skovso 2014).

Se alimentaron ratas intactas de control (n=8) con una dieta estándar durante 14 semanas. Se alimentó a ratas experimentales (n=24) con una dieta alta en calorías que contenía 15 por ciento de manteca de cerdo, 25 por ciento de sacarosa, 1 por ciento de sales biliares y 59 por ciento de alimento estándar durante 14 semanas. Los animales tenían libre acceso al agua. En cuatro semanas, las ratas experimentales fueron inyectadas por vía intraperitoneal con STZ (25 mg/kg de peso corporal) una vez por semana durante dos semanas (Lin et al. 2010). Las ratas de control recibieron tampón de citrato siguiendo el mismo esquema. Siete días después de la última inyección de STZ, se midió la glucosa basal en todos los animales, y las ratas experimentales se dividieron en tres grupos: ratas diabéticas no tratadas (Diabetes, n=8) y ratas diabéticas tratadas con Q en una dosis de 10 mg/kg bw (Diabetes más Q10, n=8) o 50 mg/kg bw (Diabetes más Q50, n=8) una vez al día por vía intragástrica por sonda durante 8 semanas después de la inducción de diabetes. Las ratas diabéticas no tratadas recibieron vehículos junto con el mismo esquema .

Los animales fueron sacrificados según el protocolo del comité de ética.

Medición de la homeostasis de la glucosa. La prueba de tolerancia a la insulina intraperitoneal (IPITT) se realizó en ratas en ayunas durante la noche. Las concentraciones de glucosa en sangre se midieron inicialmente en la condición basal ({{0}} min), luego los animales recibieron ani. pags. inyección de insulina 0,25 U/kg pc (Actrapid, Novo Nordisk, Agsvaerd, Dinamarca) seguida de una inyección ip de glucosa (2 g/kg) (Bowe et al.2014). Posteriormente, los niveles de glucosa en sangre de la cola se midieron utilizando un analizador de glucosa Eksan-G (Analita Firm Joint Stock Company Ltd., Vilnius, República de Lituania) a los 15, 30, 60, 90 y 120 minutos después de la carga de glucosa.

Aislamiento de mitocondrias. Las mitocondrias se aislaron mediante procedimientos convencionales. El corazón de rata recién extirpado se homogeneizó en un medio que contenía {{0}}.18 M KCl, 10 mM EDTA, 0,5 por ciento de albúmina sérica bovina (BSA), 10 mM HEPES, pH 7,4. Los homogeneizados se eliminaron de los desechos y núcleos por centrifugación dos veces a 500 g (10 min a 4 grados). Las mitocondrias se sedimentaron a partir de los sobrenadantes a 10000 g (15 min a 4 °C) y se resuspendieron en un tampón de aislamiento.

Las fracciones de sobrenadante post mitocondrial se usaron para la determinación de las actividades XO y NOX. Para eliminar el EDTA y la albúmina, los sedimentos mitocondriales se centrifugaron a 10000 g (15 min, 4 grados) y se resuspendieron en tampón de lavado que contenía KCl 0,18 M y HEPES 10 mM (pH 7,4) dos veces (DiLisa et al. 1994) .

Espectrofotometría. Toda la espectrofotometría se realizó utilizando un espectrofotómetro UV-VIS de doble haz Shimadzu UV-1800 (Shimadzu Corporation, Kioto, Japón).

Medición de productos proteicos de oxidación avanzada (AOPP). La determinación de los niveles de AOPP se realizó mediante el método modificado de Witko-Sarsat y colegas (Sagor et al.2015). Las mitocondrias del corazón (0.2 mg de proteína) se trataron con Triton-X100 al 0,1 por ciento y se diluyeron en solución de PBS (pH 7,4). Se añadió KI (1,16 M) al medio de ensayo, seguido 2 minutos más tarde por la adición de ácido acético glacial. La absorbancia de la mezcla de reacción se leyó inmediatamente a 340 nm frente al blanco. Las concentraciones de AOPP se expresaron como nmol equivalente de cloramina T/mg de proteína.

Medición de la actividad enzimática. La actividad de NOX se examinó como la producción de O2 dependiente de NADPH mediante la fracción de sobrenadante post mitocondrial utilizando la reducción de ferricitocromo c inhibible por SOD (Li et al. 2002). La fracción postmitocondrial del homogeneizado de corazón (1 mg de proteína) se complementó con Tris-HCl 10 mM (pH 7,8), citocromo c 500 μM, NADPH 100 μM, se incubó a 37 grados C durante 30 min con o sin 200 U/ml de SOD. La reducción de citocromos se midió leyendo la absorbancia a 550 nm (8=21 mM{-1 cm-).

La actividad de XO se analizó en una solución de PBS equilibrada con aire (pH 7,4) que contenía una fracción postmitocondrial del homogeneizado de corazón (1 mg de proteína) a 37 grados después de la adición de xantina (concentración final 360 μM) mediante la medición de la producción de ácido úrico a partir del cambio en absorbancia a 295nm (e=9500M-'cm-') (Lee et al.2014).

La actividad de Mn-SOD en la suspensión mitocondrial se detectó mediante la inhibición de la reducción de nitroazul de tetrazolio (NBT) causada por el sistema xantina-XO como generador de O2 y finalmente se determinó la absorbancia a 560 nm. La mezcla de reacción contenía mitocondrias del corazón (0.02 mg de proteína),0tampón de carbonato 0,05 M (pH 10,2), EDTA 0,1 mM, xantina 0,1 mM, NBT 25 μM,1 mU/ml XO. Los resultados se expresaron en unidades arbitrarias (au) de actividad SOD por mg de proteína. Uno aumenta la cantidad de enzima que causa una inhibición del 50 por ciento de la tasa de reducción de NBT (Wang et al. 2018).

La actividad de glutatión reductasa (GR) se midió rastreando la oxidación de NADPH a 340 nm en la reacción de reducción de glutatión oxidado (GSSG). Para realizar la reacción, las mitocondrias del corazón (0.1 mg de proteína) se incubaron durante 10 min a 37 grados en un tampón de ensayo que contenía Tris-HCl 20 mM (pH 7,4), 0,25 EDTA mM, FAD 10 μM, GSSG 3 mM y NADPH 0,1 mM (Raza y John 2004).

La estimación de la actividad de GPX se realizó en función de la capacidad de la enzima para catalizar la degradación del hidroperóxido de tercbutilo utilizando glutatión reducido (GSH) como sustrato. La mezcla de reacción (pH7.0) contenía mitocondrias del corazón (0.1 mg de proteína), 0.56 mM NADPH, 1.0 U/ml GR, sodio 7.5 mM azida, GSH 5 mM, EDTA 5 mM y tampón de fosfato 0,05 M. Se añadió hidroperóxido de terc-butilo (23 mM) para iniciar la reacción. La tasa de formación de GSSG se determinó mediante la reacción GR a partir de una disminución en la absorbancia de las sondas a 340 nm (Antunes et al. 2002).

Medición del contenido de proteínas en las muestras.. La proteína mitocondrial se determinó por el método de Lowry modificado por Miller, con BSA como estándar (Lowry et al.1951; Miller 1959).

Análisis estadístico. Los datos se presentan como media ± error estándar de la media (SEM). La prueba de Shapiro-Wilk se utilizó para probar la normalidad de la distribución de datos. Para comparaciones múltiples de datos con una distribución normal, se realizó un análisis de varianza unidireccional paramétrico (ANOVA) y se usó el método de Student-Newman-Keuls para probar las diferencias en las medias. Los valores se consideraron estadísticamente significativos en p<>

Resultados

Revelamos que el nivel de glucosa basal en ratas alimentadas con una dieta alta en calorías e inyectadas con STZ fue significativamente mayor que en el grupo de control (Tabla 1）. Además, las áreas bajo las curvas glucémicas (AUC) obtenidas durante IPITT fueron casi tres veces mayor en animales diabéticos en comparación con los controles (Tabla 1, Figura 1) Estos datos confirman el desarrollo de una deficiencia relativa de insulina y resistencia a la insulina en ratas experimentales.

La administración de Q no tuvo un impacto significativo en la hiperglucemia basal de los animales diabéticos. Sin embargo, Q afectó la sensibilidad a la insulina en ratas con DMT2 de manera dependiente de la dosis, disminuyendo el AUC de IPITT en un 27 % en el grupo experimental que recibió 10 mg/kg del fármaco y en un 41 % en el grupo que recibió 50 mg/kg de Q en comparación con a los animales que recibieron el vehículo (Tabla 1, Figura 1).

El nivel de AOPP en las mitocondrias del corazón de ratas experimentales aumentó en un 66 %, lo que confirma el desarrollo de estrés oxidativo en la DM2 (Figura 2). La administración resultó en una disminución de la acumulación de AOPP en el corazón de animales diabéticos dependiendosobre la dosis del fármaco. En el grupo experimental que recibió 50 mg/kg de Q, la concentración de AOPP disminuyó al nivel del grupo de control, lo que sugiere propiedades antioxidantes de Q (Figura 2).

Como se puede observar en la Figura 3, el estrés oxidativo en las mitocondrias del corazón de ratas con DM2 estuvo acompañado por la actividad inducida de las enzimas antioxidantes -Mn-SOD, GPO y GR. La administración de Q en ambas dosis normalizó las actividades de las enzimas antioxidantes estudiadas en animales diabéticos al nivel del grupo de control (Figura 3).

Se encontró que la DM2 se asoció con un aumento del 65 % y el 52 % de las actividades de NOX y XO, dos fuentes citosólicas primarias de O2 en los cardiomiocitos, respectivamente, en la fracción postmitocondrial del corazón homogeneizado de ratas experimentales (Figura 4). El uso de Q condujo a la normalización de las actividades de NOX y XO en el corazón de animales diabéticos independientemente de la dosis (Figura 4).

Discusión

En la actualidad, se cree que el estrés oxidativo definido como un aumento sostenido de los radicales libres debido a un desequilibrio en su producción y utilización es un mecanismo universal que combina las diversas vías patogénicas de las complicaciones cardiovasculares diabéticas (Huynh et al.2014).

El estrés oxidativo inducido por la hiperglucemia juega un papel principal en la patogénesis de la DM2 (Shah y Brownlee 2016). Las principales características patológicas de la DM2 son la reducción de la secreción de insulina y la disminución de la sensibilidad a la hormona en los tejidos periféricos. En la primera etapa de nuestro estudio, se modeló la resistencia a la insulina en ratas con una dieta alta en calorías. Durante cuatro semanas, las ratas que recibieron una dieta alta en calorías fueron. pags. inyectados con STZ para reproducir una deficiencia relativa de insulina. Los niveles elevados de glucemia basal y el aumento del AUC en IPITT indicaron el desarrollo de deficiencia de insulina y resistencia a la insulina en animales modelo.

La administración de Q no afectó los niveles de hiperglucemia basal de ratas diabéticas, pero mejoró la sensibilidad a la insulina de manera dependiente de la dosis. Los resultados son consistentes con los datos de otros estudios sobre la capacidad de Q para reducir la resistencia a la insulina (Shi et al. 2019). La Q aumenta la utilización de glucosa en los tejidos periféricos y reduce la producción de glucosa hepática. Se informa que el flavonoide activa un mecanismo independiente de la insulina que involucra a la proteína quinasa dependiente de AMP, que estimula la translocación del transportador de glucosa GLUT4 en la membrana plasmática en el músculo esquelético y regula a la baja las enzimas clave de la gluconeogénesis en el hígado (fosfoenol-piruvato carboxicinasa y glucosa {{ 6}}fosfatasa)(Eid y Haddad 2017). La mejora de la sensibilidad a la insulina por Q también puede deberse a su capacidad para aumentar la expresión de adiponectina en el tejido adiposo blanco independientemente de la expresión de los receptores activados por proliferadores de peroxisomas (Wein et al. 2010).

El efecto antidiabético de Q también se puede realizar al reducir la absorción de glucosa en el intestino a través de la inactivación del transportador de glucosa GLUT2 (Gaueret al.2018) y la inhibición de la actividad de las -glucosidasas intestinales (Pereira et al. 2011). Además, se ha demostrado que la Q inhibe la enzima 1l -hidroxiesteroide deshidrogenasa-1, que desempeña un papel clave en el desarrollo de la obesidad y la DM2 al afectar la acción de las hormonas glucocorticoides en el hígado, el tejido adiposo y el páncreas. -células (Torres-Piedra et al.2010).

Se supone que tanto el desarrollo como la progresión de las complicaciones diabéticas se deben a un aumento en la producción de ROS (Kayama et al. 2015). et al.2011). Se puede argumentar que las mitocondrias son los principales contribuyentes del estrés oxidativo a la DM2 (Shah y Brownlee 2016). El desarrollo del estrés oxidativo en las mitocondrias se acompaña de la interrupción de las vías de señalización sensibles a redox, la disminución de la fosforilación oxidativa y la producción de ATP, el daño del ADN mitocondrial y, en consecuencia, un mayor aumento en la producción de ROS. Como resultado, la cascada patógena de eventos moleculares, que se amplifica a sí misma, conduce al lanzamiento de vías de señalización proapoptóticas y muerte celular. Dada la importancia de las mitocondrias en el metabolismo celular, su disfunción puede conducir a diversas enfermedades, incluida la patología cardiovascular. La disfunción mitocondrial ocurre en pacientes con enfermedad coronaria, miocardiopatía, insuficiencia cardíaca, accidente cerebrovascular y DM2 (Bai et al. 2016).

En nuestro estudio, el desarrollo de estrés oxidativo en las mitocondrias del corazón de ratas diabéticas se evidencia por la acumulación de AOPP. La concentración de AOPP es un marcador relativamente nuevo del estrés oxidativo, que refleja el estado redox general de las proteínas en células y tejidos. Se informa que los AOPP están elevados en pacientes con DM, enfermedades cardiovasculares, hipertensión, aterosclerosis (Conti et al. 2019), y el nivel se correlaciona con la resistencia a la insulina y la presencia de complicaciones diabéticas graves (Gradinaru et al. 2013; Taylor et al. 2015). Las modificaciones de proteínas oxidativas juegan un papel clave en el desarrollo de la disfunción miocárdica diabética. Los cambios redox de las estructuras de las proteínas pueden resultar en la disociación de las subunidades catalíticas de las enzimas, el despliegue, la agregación o la fragmentación de las proteínas involucradas en la contractilidad, el acoplamiento excitación-contracción, el plegamiento de las proteínas, la defensa antioxidante, el metabolismo y el manejo del Ca2* en el corazón diabético (Varga et al. 2015). También se ha encontrado que AOPP induce señalización proapoptótica en cardiomiocitos que conducen al desarrollo de DCM (Zhang et al.2016).

En los animales tratados con Q en dosis de 10 mg/kg se observó una reducción significativa de AOPP en la mitocondria del corazón, mientras que una dosis de 50 mg/kg de Q normalizó completamente este marcador en comparación con las ratas que recibieron vehículo.

El efecto antioxidante de la Q en las mitocondrias puede incluir varios mecanismos principales. Los flavonoides tienen la capacidad de eliminar ROS debido a la configuración de hidroxilo del anillo B en la estructura (Kumar y Pandey 2013). La eliminación directa de O, generado en el complejo mitocondrial II del ETC en mitocondrias aisladas de corazón de rata se ha demostrado para Q (Dudy-lina et al. 2019). Además, los flavonoides pueden atenuar la formación de ROS en las mitocondrias a través de la inhibición del complejo I y III de la ETC. La inhibición de Q de la actividad del complejo I disminuyó significativamente la producción de H2O2 en mitocondrias aisladas de corazón de rata (Lagoa et al. 2011). Además, se encontró que la reducción en la generación de ROS mitocondrial por parte de los flavonoides está asociada con propiedades de desacoplamiento parcial, en particular, en las mitocondrias cardíacas (Bernatoniene et al.2014). Además, se ha demostrado que los flavonoides estimulan la biogénesis mitocondrial a través de la inducción del coactivador transcripcional PGC-la y su regulador aguas arriba SIRT1. Este último conduce a la estimulación de una serie de factores de transcripción (NRF1, NRF2 y estrogen-related-a), implicados en la regulación del metabolismo energético y la preservación de la homeostasis en las mitocondrias (Kicinska y Jarmuszkiewicz 2020).

Como resultado de nuestro experimento, el aumento del estrés oxidativo en las mitocondrias del corazón de ratas diabéticas estuvo acompañado por la inducción de la actividad de las enzimas antioxidantes Mn-SOD, GPO y GR. Está bien establecido que un mecanismo importante en la defensa celular contra el estrés oxidativo es la activación de la vía de señalización dependiente de Keapl/Nrf-2-, que controla la expresión de genes cuyos productos proteicos están involucrados en la desintoxicación y eliminación de oxidantes reactivos (Nguyen et al. 2009). En este sentido, la inducción observada de enzimas antioxidantes en el corazón de animales de experimentación es la implementación de una retroalimentación negativa destinada a mantener la homeostasis redox.

La administración de Q en ambas dosis condujo a una disminución de la actividad de Mn-SOD, GPO y GR en las mitocondrias cardíacas de animales de experimentación a valores estadísticamente indiferentes del grupo control. Aunque se sabe que Q induce la actividad de las enzimas anteriores (Shi et al.2019), nuestros resultados indican que el efecto antioxidante de Q en cardiomiocitos en T2DM se realiza más por su capacidad para prevenir la hiperproducción de ROS y, en consecuencia, el desarrollo de disfunción mitocondrial, que por la estimulación del sistema de defensa antioxidante. Previamente, se demostró que el uso de Q aumenta la capacidad oxidativa de las mitocondrias y la actividad de algunas enzimas del ciclo de Krebs en el corazón de ratas con DM2 (Gorbenko et al.2019).

Como se señaló anteriormente, las mitocondrias son la fuente principal, pero no la única, de ROS en los cardiomiocitos. El segundo factor importante en el desarrollo del estrés oxidativo en el corazón diabético es el NOX, siendo NOX2 y NOX4 las principales isoformas miocárdicas. La función principal de NOX es generar ROS. NOX2 se localiza en la membrana plasmática y participa en la señalización redox intracelular del receptor de angiotensina II y otros, mientras que NOX4 en particular tiene una señal de localización mitocondrial y exhibe actividad constitutiva (Cave et al. 2005). Se ha demostrado que la incubación de cardiomiocitos de rata con proteínas glicadas tempranas estimuló la producción de ROS a través de una activación de NOX2 dependiente de la proteína quinasa C (PKC) (Zhang et al. 2006). Además, se encontró que la hipertrofia cardíaca, la fibrosis y la apoptosis estaban asociadas con NOX2 regulado al alza en el corazón de ratones con DM tipo 1 y tipo 2 (Ritchie et al.2007; Huynh et al.2013). Una fuente adicional de ROS en los cardiomiocitos es XO, que cataliza la oxidación de hipoxantina y xantina a ácido úrico usando O, como receptor de electrones y produciendo O y H2O2 en el proceso. Aunque la contribución de la reacción de XO al desarrollo del estrés oxidativo en la diabetes no se ha estudiado lo suficiente, se demostró que los inhibidores de XO mejoran la disfunción cardiovascular en el modelo de insuficiencia cardíaca inducida por marcapasos (Amado et al. 2005). En nuestro estudio, T2DM condujo a un aumento significativo en las actividades de NOX y XO en el corazón de ratas experimentales. Al mismo tiempo, la administración de Q independientemente de la dosis normalizó la actividad de las enzimas. Hasta la fecha, varios estudios han demostrado la capacidad de Q para inhibir la actividad de NOX tanto reduciendo la expresión de sus subunidades como evitando su activación a través de estímulos extracelulares. El segundo mecanismo podría realizarse mediante la reducción de la fosforilación de la subunidad reguladora p47phox debido al efecto inhibitorio de los flavonoides sobre la PKC (Redondo et al.2012; Jimenez et al. 2015). Además, se sabe que el O y sus metabolitos inhiben la actividad de la XO de forma selectiva, formando la estructura de tres anillos conjugados con el sitio activo e interacciones específicas de puentes de hidrógeno con residuos catalíticamente relevantes de la enzima (Taka-Hama et al. 201l; Cao et al.2014).

En resumen, nuestro estudio mostró que Q de manera dependiente de la dosis disminuyó la oxidación de radicales libres en las mitocondrias miocárdicas de ratas con DM2, lo que limitó la formación de AOPP. Además, la Q en una dosis de 10 mg/kg y 50 mg/kg previno el desarrollo de estrés oxidativo en el corazón de ratas diabéticas reduciendo las actividades de NOX y XO. Los datos obtenidos sugieren que el uso de Q puede contribuir a la mejora del riesgo cardiovascular en T2DM.