ナノクルクミンはミトコンドリアの恒常性を維持することで、ヒト初代心室性心筋細胞の低酸素ストレスを抑制する

Nanocurcumin Prevents Hypoxia Induced Stress in Primary Human Ventricular Cardiomyocytes by Maintaining Mitochondrial Homeostasis.

• Sarita Nehra
• Varun Bhardwaj
• Lilly Ganju
• Deepika Saraswat

抄録

低酸素誘導酸化ストレスは、肥大化した心筋細胞において、p53 のミトコンドリアへの転座を促進することにより、病態生理的変化を引き起こす。本研究では、ヒト初代心室性心筋細胞（HVCM）を低酸素障害から保護するナノクルクミンの心臓保護効果を検討した。低酸素誘発肥大は、FITC-フェニルアラニン取り込みアッセイ、心房性ナトリウム利尿因子（ANF）レベルおよび細胞サイズ測定によって確認された。低酸素に誘導されたp53のトランスロケーションは、ミトコンドリア膜透過性遷移孔ブロッカーであるシクロスポリンA（ミトコンドリアへのp53の進入をブロック）を用いて調べ、ウエスタンブロットと免疫蛍光で確認した。肥大化したHVCM細胞のミトコンドリア損傷は、生体エネルギー、抗酸化、代謝機能、脂質からグルコースへの基質スイッチングを分析することで評価した。ナノクルクミンは、ミトコンドリア膜電位を安定化させることでp53のミトコンドリアへの転座を抑制し、乳酸、アセチルコエンザイムA、ピルビン酸、グルコース、乳酸脱水素酵素(LDH)、5'アデノシン一リン酸活性化プロテインキナーゼ(AMPKα)活性を有意に回復させることで、肥大化したHVCM細胞のストレスを軽減しました。また、グルコースの有意な回復、GLUT-1およびGLUT-4レベルの調節は、ナノクルクミンが基質スイッチングの防止を媒介していることが確認されました。また、ナノクルクミンはミトコンドリアストレスを抑制していることが、c-fos/c-jun/p53シグナルで確認されました。これらのデータは、ナノクルクミンの薬理学的標的として、低酸素誘発肥大を防ぐためにp-300ヒストンアセチルトランスフェラーゼ（HAT）を介したヒストンアセチル化とGATA-4活性化の減少を示唆しています。本研究は、ナノクルクミンの心臓保護における治療効果と臨床応用における有用性についての知見を提供するものである。

Hypoxia induced oxidative stress incurs pathophysiological changes in hypertrophied cardiomyocytes by promoting translocation of p53 to mitochondria. Here, we investigate the cardio-protective efficacy of nanocurcumin in protecting primary human ventricular cardiomyocytes (HVCM) from hypoxia induced damages. Hypoxia induced hypertrophy was confirmed by FITC-phenylalanine uptake assay, atrial natriuretic factor (ANF) levels and cell size measurements. Hypoxia induced translocation of p53 was investigated by using mitochondrial membrane permeability transition pore blocker cyclosporin A (blocks entry of p53 to mitochondria) and confirmed by western blot and immunofluorescence. Mitochondrial damage in hypertrophied HVCM cells was evaluated by analysing bio-energetic, anti-oxidant and metabolic function and substrate switching form lipids to glucose. Nanocurcumin prevented translocation of p53 to mitochondria by stabilizing mitochondrial membrane potential and de-stressed hypertrophied HVCM cells by significant restoration in lactate, acetyl-coenzyme A, pyruvate and glucose content along with lactate dehydrogenase (LDH) and 5' adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPKα) activity. Significant restoration in glucose and modulation of GLUT-1 and GLUT-4 levels confirmed that nanocurcumin mediated prevention of substrate switching. Nanocurcumin prevented of mitochondrial stress as confirmed by c-fos/c-jun/p53 signalling. The data indicates decrease in p-300 histone acetyl transferase (HAT) mediated histone acetylation and GATA-4 activation as pharmacological targets of nanocurcumin in preventing hypoxia induced hypertrophy. The study provides an insight into propitious therapeutic effects of nanocurcumin in cardio-protection and usability in clinical applications.