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ミソプロストールは、Bnip3、核周囲カルシウムシグナル伝達、解糖阻害を介して新生児心筋細胞の増殖を減衰させる
Misoprostol attenuates neonatal cardiomyocyte proliferation through Bnip3, perinuclear calcium signaling, and inhibition of glycolysis.
PMID: 32640283 DOI: 10.1016/j.yjmcc.2020.06.010.
抄録
早産、肺の発育異常、シアノーゼ性先天性心疾患などに起因する全身性低酸素は、新生児の心臓の制御・発達経路を阻害することが知られている。その分子機構はまだ明らかになっていないが、低酸素は異常な心筋細胞増殖を誘導し、これは最初は適応性があるかもしれないが、最終的には早期に心臓の機能不全をプログラムする可能性がある。最近の研究では、プロスタグランジンE1アナログであるミソプロストールは、Bcl-2ファミリーメンバーであるBnip3の代替スプライシングに影響を与え、その結果、3番目のエクソンを欠いた変異体（Bnip3ΔExon3またはsmall Nip; sNip）を生成することにより、低酸素曝露新生児心臓において細胞保護作用を発揮することが示唆されている。ラット初代新生児心筋細胞（PVNCs）とH9c2細胞を組み合わせた新生児低酸素のげっ歯類モデルを用いて、ミソプロストールが心筋細胞の増殖を防ぐことができるかどうか、そしてこの経路における鍵となる分子メカニズムは何かを明らかにしようとしました。PVNCにおいて、10％酸素への曝露は心筋細胞の増殖を誘導すると同時に、細胞周期進行の分子マーカーであるCyclin-D1のようなものを誘発したが、これらはミソプロストール処理によって阻止された。さらに、増殖性MEF2C-ミオカルダン-BMP10経路の発現低下、NFATc3活性化につながる核内カルシウムの蓄積、心臓成熟因子BMP2の発現増加など、いくつかのメカニズムを介して心筋細胞の増殖に対抗するためにsNipが重要な役割を果たしていることも明らかにしました。興味深いことに、ミソプロストールとsNipは、心筋細胞の増殖に直接影響を与える低酸素誘導性の解糖フラックスを抑制した。これらの観察は、sNipを標的としたsiRNAによって、ミソプロストールを投与した細胞で低酸素誘導性の心筋細胞増殖が回復するというノックダウン研究によって、さらに支持された。最後に、低酸素にさらされた生後1日目（PND）-10匹のラットの仔では、組織学的な証拠として核数の増加とPPH3染色の増加が観察されたが、これらはミソプロストール処理によって完全に減衰していた。このデータは、新生児の心筋細胞の増殖がミソプロストール治療によってどのように薬理学的に調節されるかを示しており、新生児医療と再生医療の両方に重要な意味を持つ可能性がある。
Systemic hypoxia resulting from preterm birth, altered lung development, and cyanotic congenital heart disease is known to impede the regulatory and developmental pathways in the neonatal heart. While the molecular mechanisms are still unknown, hypoxia induces aberrant cardiomyocyte proliferation, which may be initially adaptive, but can ultimately program the heart to fail in early life. Recent evidence suggests that the prostaglandin E1 analogue, misoprostol, is cytoprotective in the hypoxia-exposed neonatal heart by impacting alternative splicing of the Bcl-2 family member Bnip3, resulting in the generation of a variant lacking the third exon (Bnip3ΔExon3 or small Nip; sNip). Using a rodent model of neonatal hypoxia, in combination with rat primary neonatal cardiomyocytes (PVNCs) and H9c2 cells, we sought to determine if misoprostol can prevent cardiomyocyte proliferation and what the key molecular mechanisms might be in this pathway. In PVNCs, exposure to 10% oxygen induced myocyte proliferation concurrent with molecular markers of cell-cycle progression, such as Cyclin-D1, which were prevented by misoprostol treatment. Furthermore, we describe a critical role for sNip in opposing cardiomyocyte proliferation through several mechanisms, including reduced expression of the proliferative MEF2C-myocardin-BMP10 pathway, accumulation of nuclear calcium leading to NFATc3 activation, and increased expression of the cardiac maturation factor BMP2. Intriguingly, misoprostol and sNip inhibited hypoxia-induced glycolytic flux, which directly influenced myocyte proliferation. These observations were further supported by knockdown studies, where hypoxia-induced cardiomyocyte proliferation is restored in misoprostol-treated cells by an siRNA targeting sNip. Finally, in postnatal day (PND)-10 rat pups exposed to hypoxia, we observed histological evidence of increased nuclei number and increased PPH3 staining, which were completely attenuated by misoprostol treatment. Collectively, this data demonstrates how neonatal cardiomyocyte proliferation can be pharmacologically modulated by misoprostol treatment, which may have important implications for both neonatal and regenerative medicine.
Copyright © 2019. Published by Elsevier Ltd.