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PKCβと活性酸素種は、新生児ラットの慢性低酸素血症後の肺血管収縮反応の亢進を媒介している
PKCβ and reactive oxygen species mediate enhanced pulmonary vasoconstrictor reactivity following chronic hypoxia in neonatal rats.
PMID: 31922892 PMCID: PMC7052628. DOI: 10.1152/ajpheart.00629.2019.
抄録
活性酸素種（ROS）、ミトコンドリア機能不全、過剰な血管収縮は、慢性低酸素（CH）誘発性新生児肺高血圧症の重要な原因となっています。PKCβとミトコンドリア酸化ストレスがいくつかの心血管障害や代謝障害に関与しているという証拠に基づいて、我々は、PKCβとミトコンドリアROS（mitoROS）シグナル伝達が、CHに曝露された新生児ラットの肺血管収縮の亢進に寄与しているという仮説を立てた。この仮説を検証するために、PKCβ阻害剤LY-333,531、活性酸素消去剤1-オキシル-2,2,6,6,6-テトラメチル-4-ヒドロキシピペリジン(TEMPOL)、ミトコンドリア抗酸化剤ミトキノンメシル酸塩(MitoQ)と(2-(2,2,2,6.)の効果を調べた。6-テトラメチルピペリジン-1-オキシル-4-イルアミノ)-2-オキソエチル)トリフェニルホスホニウムクロリド(MitoTEMPO) 2-wk-oldコントロールとCH(12日間暴露、0.5 atm)ラットからのサリンパーフューズド肺(in situ)または加圧された肺動脈の血管収縮反応に関する。5気圧）ラット。CHラットからの肺は、9,11-ジデオキシ-9α,11α-メタノエポキシプロスタグランジンF（U-46619）へのより大きな基底トーンと血管収縮の感度を示した。LY-333,531とTEMPOLは、対照動物からの肺には効果がなかったが、CHのこれらの効果を減衰させた。LY-333,531とミトコンドリアを標的とした抗酸化剤の両方によって阻害されたが、基底緊張はコントロールラットと比較して、新生児CHラットの分離肺動脈で同様に上昇した。ミトコンドリアを標的としたＲＯＳ指標ＭｉｔｏＳＯＸを用いてミトＲＯＳの生成を評価する追加の実験により、対照の新生児からの肺動脈平滑筋細胞（ＰＡＳＭＣ）の一次培養において、ＰＫＣ活性化剤である１２-ミリスチン酸１３-アセテートを用いて、ＰＫＣβ-ミトコンドリア酸化シグナル伝達経路が薬理学的に刺激され得ることが明らかになった。最後に、新生児CHは肺動脈のミトコンドリア局在化PKCβを増加させることを発見した。以上のことから、PKCβの活性化は新生児ラットのPASMCsにおいてミトコンドリア局在化したPKCβがミトロスの産生に関与していることが示唆された。さらに、このシグナル伝達軸は、CH曝露後の肺血管収縮感受性の向上の一因となっている可能性がある。本研究は、慢性的に低酸素状態にある新生児の肺血管収縮反応性の亢進に PKCβとミトコンドリア活性酸素種シグナルが新規に寄与していることを示している。この結果は、慢性的な低酸素が基底およびアゴニスト誘発性の肺動脈平滑筋緊張を増加させ、新生児の肺高血圧に寄与する可能性のあるメカニズムを提供するものである。
Reactive oxygen species (ROS), mitochondrial dysfunction, and excessive vasoconstriction are important contributors to chronic hypoxia (CH)-induced neonatal pulmonary hypertension. On the basis of evidence that PKCβ and mitochondrial oxidative stress are involved in several cardiovascular and metabolic disorders, we hypothesized that PKCβ and mitochondrial ROS (mitoROS) signaling contribute to enhanced pulmonary vasoconstriction in neonatal rats exposed to CH. To test this hypothesis, we examined effects of the PKCβ inhibitor LY-333,531, the ROS scavenger 1-oxyl-2,2,6,6-tetramethyl-4-hydroxypiperidine (TEMPOL), and the mitochondrial antioxidants mitoquinone mesylate (MitoQ) and (2-(2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl-4-ylamino)-2-oxoethyl)triphenylphosphonium chloride (MitoTEMPO) on vasoconstrictor responses in salineperfused lungs (in situ) or pressurized pulmonary arteries from 2-wk-old control and CH (12-day exposure, 0.5 atm) rats. Lungs from CH rats exhibited greater basal tone and vasoconstrictor sensitivity to 9,11-dideoxy-9α,11α-methanoepoxy prostaglandin F (U-46619). LY-333,531 and TEMPOL attenuated these effects of CH, while having no effect in lungs from control animals. Basal tone was similarly elevated in isolated pulmonary arteries from neonatal CH rats compared with control rats, which was inhibited by both LY-333,531 and mitochondria-targeted antioxidants. Additional experiments assessing mitoROS generation with the mitochondria-targeted ROS indicator MitoSOX revealed that a PKCβ-mitochondrial oxidant signaling pathway can be pharmacologically stimulated by the PKC activator phorbol 12-myristate 13-acetate in primary cultures of pulmonary artery smooth muscle cells (PASMCs) from control neonates. Finally, we found that neonatal CH increased mitochondrially localized PKCβ in pulmonary arteries as assessed by Western blotting of subcellular fractions. We conclude that PKCβ activation leads to mitoROS production in PASMCs from neonatal rats. Furthermore, this signaling axis may account for enhanced pulmonary vasoconstrictor sensitivity following CH exposure. This research demonstrates a novel contribution of PKCβ and mitochondrial reactive oxygen species signaling to increased pulmonary vasoconstrictor reactivity in chronically hypoxic neonates. The results provide a potential mechanism by which chronic hypoxia increases both basal and agonist-induced pulmonary arterial smooth muscle tone, which may contribute to neonatal pulmonary hypertension.