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. 2021 May;116(5):970-978.
doi: 10.36660/abc.20190633.

Vitamin D Supplementation Induces Cardiac Remodeling in Rats: Association with Thioredoxin-Interacting Protein and Thioredoxin

[Article in English, Portuguese]
Priscila P Dos Santos  1   2 , Bruna P M Rafacho  1 , Andrea F Gonçalves  1 , Vanessa C M Pires  1 , Meliza G Roscani  1 , Paula S Azevedo  1 , Bertha F Polegato  1 , Marcos F Minicucci  1 , Ana Angélica H Fernandes  2 , Suzana E Tanni  1 , Leonardo A M Zornoff  1 , Sergio A R de Paiva  1   3
Affiliations

Vitamin D Supplementation Induces Cardiac Remodeling in Rats: Association with Thioredoxin-Interacting Protein and Thioredoxin

[Article in English, Portuguese]
Priscila P Dos Santos et al. Arq Bras Cardiol. 2021 May.

Abstract
in English, Portuguese

Background: Vitamin D (VD) has been shown to play an important role in cardiac function. However, this vitamin exerts a biphasic "dose response" curve in cardiovascular pathophysiology and may cause deleterious effects, even in non-toxic doses. VD exerts its cellular functions by binding to VD receptor. Additionally, it was identified that the thioredoxin-interacting protein (TXNIP) expression is positively regulated by VD. TXNIP modulate different cell signaling pathways that may be important for cardiac remodeling.

Objective: To evaluate whether VD supplementation lead to cardiac remodeling and if TXNIP and thioredoxin (Trx) proteins are associated with the process.

Methods: A total of 250 Male Wistar rats were allocated into three groups: control (C, n=21), with no VD supplementation; VD3 (n = 22) and VD10 (n=21), supplemented with 3,000 and 10,000 IU of VD/ kg of chow respectively, for two months. The groups were compared by one-way analysis of variance (ANOVA) and Holm-Sidak post hoc analysis, (variables with normal distribution), or by Kruskal-Wallis test and Dunn's test post hoc analysis. The significance level for all tests was 5%.

Results: TXNIP protein expression was higher and Trx activity was lower in VD10. The animals supplemented with VD showed increased lipid hydroperoxide and decreased superoxide dismutase and glutathione peroxidase. The protein Bcl-2 was lower in VD10. There was a decrease in fatty acid β-oxidation, tricarboxylic acid cycle and electron transport chain with shift to increase in glycolytic pathway.

Conclusion: VD supplementation led to cardiac remodeling and this process may be modulated by TXNIP and Trx proteins and consequently oxidative stress.

Fundamento: A vitamina D (VD) tem um importante papel na função cardíaca. No entanto, a vitamina exerce uma curva “dose-resposta” bifásica na fisiopatologia cardiovascular e pode causar efeitos deletérios, mesmo em doses não tóxicas. A VD exerce suas funções celulares ligando-se ao seu receptor. Ainda, a expressão da proteína de interação com a tiorredoxina (TXNIP) é positivamente regulada pela VD. A TXNIP modula diferentes visa de sinalização celular que podem ser importantes para a remodelação cardíaca.

Objetivos: Avaliar se a suplementação com VD leva à remodelação cardíaca, e se a TXNIP e a tiorredoxina (Trx) estão associadas com esse processo.

Métodos: Duzentos e cinquenta ratos Wistar machos foram alocados em três grupos: controle (C, n=21), sem suplementação com VD; VD3 (n = 22) e VD10 (n=21), suplementados com 3,000 e 10,000 UI de VD/ kg de ração, respectivamente, por dois meses. Os grupos foram comparados por análise de variância (ANOVA) com um fator e teste post hoc de Holm-Sidak (variáveis com distribuição normal), ou pelo teste de Kruskal-Wallis e análise post-hoc de Dunn. O nível de significância para todos os testes foi de 5%.

Resultados: A expressão de TXNIP foi mais alta e a atividade do Trx foi mais baixa no grupo VD10. Os animais que receberam suplementação com VD apresentaram aumento de hidroperóxido lipídico e diminuição de superóxido dismutase e glutationa peroxidase. A proteína Bcl-2 foi mais baixa no grupo VD10. Observou-se uma diminuição na β-oxidação de ácidos graxos, no ciclo do ácido tricarboxílico, na cadeia transportadora de elétrons, e um aumento na via glicolítica.

Conclusão: A suplementação com VD levou à remodelação cardíaca e esse processo pode ser modulado por TXNIP e Trx, e consequentemente por estresse oxidativo.

PubMed Disclaimer

Figures

Figura 1
Figura 1. Western blot. A: Esquerda: Western blots da proteína de interação com a tiorredoxina (TXNIP). Direita: densidade de banda da razão TXNIP/GAPDH (mediana); p= 0.002. B: Esquerda: Western blots da tiorredoxina (Trx). Direita: densidade de banda da razão Trx/GAPDH (mediana); p= 0,082. C: Esquerda: Western blots da proteína Bcl-2. Direita: densidade de banda da razão Bcl-2/GAPDH (mediana); p= 0,027. D: Esquerda: Western blots do coativador 1-alfa do receptor gama ativado por proliferador de peroxissoma (PGC-1α). Direita: densidade de banda da razão PGC-1α/GAPDH (mediana); p= 0,006. Número de animais: 11-12. C: grupo controle sem suplementação de VD; VD3: grupo suplementado com 3,000 UI VD/Kg de ração; VD10: suplementado com 10 000 UI VD/Kg de ração. Análise estatística: ANOVA com um fator. * ≠ grupo C; # ≠ grupo VD3. C+ animal controle para ajuste para a corrida em gel.
Figure 1
Figure 1. Western blot. A: Left: representative western blots showing thioredoxin-interacting protein (TXNIP). Right: median TXNIP/GAPDH ratio band density; p= 0.002. B: Left: representative western blots showing thioredoxin (Trx). Right: median Trx/GAPDH ratio band density; p= 0.082. C: Left: representative western blots showing Bcl-2. Right: median Bcl-2/GAPDH ratio band density; p= 0.027. D: Left: representative western blots showing peroxisome proliferator-activated receptor-γ coactivator 1α (PGC-1α). Right: median PGC-1α/GAPDH ratio band density; p= 0.006. Number of animals: 11-12. C: control group, with no supplementation of VD; VD3: supplemented with 3,000 IU VD/Kg of chow; VD10: supplemented with 10,000 IU VD/kg of chow. Statistical analysis 1-way ANOVA. * C group; # ≠ VD3 group. C+ is a control animal for adjustment for gel running.
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Comment in

  • Supplementation of Vitamin D.
    Okoshi MP, Cortez RM, Pagan LU, Martinez PF, Pereira FWL. Okoshi MP, et al. Arq Bras Cardiol. 2021 May;116(5):979-980. doi: 10.36660/abc.20210181. Arq Bras Cardiol. 2021. PMID: 34008825 Free PMC article. English, Portuguese. No abstract available.

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