反応性メタミゾール代謝物は、解糖の阻害によりHL60細胞のATPプールに対するヘミンの毒性を増強する

Reactive Metamizole Metabolites Enhance the Toxicity of Hemin on the ATP Pool in HL60 Cells by Inhibition of Glycolysis.

• Deborah Rudin
• Maurice Schmutz
• Noëmi Johanna Roos
• Jamal Bouitbir
• Stephan Krähenbühl

抄録

メタミゾールは鎮痛薬であり、その薬理学的および毒性学的特性は、その主要代謝物であるN-メチルアミノアンチピリン（MAA）に起因する。ヘム鉄の存在下では、MAAは反応性代謝物を形成し、顆粒球前駆体に対して毒性を示します。MAAの毒性は細胞内ATPの低下に特徴的であるため、我々は顆粒球前駆細胞株であるHL60細胞のエネルギー代謝にヘミンを添加した場合と添加しない場合のMAAの影響を調べた。MAAとヘミンの併用はヘミン単独よりも強い細胞ATPの枯渇を示したが，MAA単独では毒性は認められなかった。この細胞ATPの減少は、細胞膜の完全性が損なわれる前に観察された。MAA/ヘミンとヘミンはプロトンリークに影響を与えなかったが、HL60細胞による最大酸素消費量を増加させた。この効果は、ラジカルスカベンジャーである-アセチルシステインの添加によって逆転した。ミトコンドリアのコピー数は、MAA/ヘミン、ヘミンの影響を受けなかった。ヘミンはミトコンドリアのスーパーオキシド生成を増加させたが、MAAでは強調されなかった。MAAはヘミンの存在下で細胞の活性酸素蓄積を減少させた。ガラクトース（ミトコンドリアのATP生成に有利）で培養した細胞では、MAA/ヘミンはグルコースで培養した場合に比べて細胞のATPおよび細胞膜の完全性への影響が少なかった。MAA/ヘミンはヘミンやMAA単独よりも解糖を阻害し、-アセチルシステインはMAA/ヘミンの効果を鈍化させた。また、MAA/ヘミンはヘミンやMAA単独よりもピルビン酸キナーゼの発現を低下させた。結論として、HL60細胞におけるMAA/ヘミンの毒性の重要なメカニズムは、細胞のATP枯渇であると考えられた。MAA自体は100μMまでは毒性を示さないが、ヘミンは反応性代謝物の生成により解糖抑制効果を増強する。

Metamizole is an analgesic, whose pharmacological and toxicological properties are attributed to N-methyl-aminoantipyrine (MAA), its major metabolite. In the presence of heme iron, MAA forms reactive metabolites, which are toxic for granulocyte precursors. Since decreased cellular ATP is characteristic for MAA-associated toxicity, we studied the effect of MAA with and without hemin on energy metabolism of HL60 cells, a granulocyte precursor cell line. The combination MAA/hemin depleted the cellular ATP stronger than hemin alone, whereas MAA alone was not toxic. This decrease in cellular ATP was observed before plasma membrane integrity impairment. MAA/hemin and hemin did not affect the proton leak but increased the maximal oxygen consumption by HL60 cells. This effect was reversed by addition of the radical scavenger -acetylcysteine. The mitochondrial copy number was not affected by MAA/hemin or hemin. Hemin increased mitochondrial superoxide generation, which was not accentuated by MAA. MAA decreased cellular ROS accumulation in the presence of hemin. In cells cultured in galactose (favoring mitochondrial ATP generation), MAA/hemin had less effect on the cellular ATP and plasma membrane integrity than in glucose. MAA/hemin impaired glycolysis more than hemin or MAA alone, and -acetylcysteine blunted this effect of MAA/hemin. MAA/hemin decreased protein expression of pyruvate kinase more than hemin or MAA alone. In conclusion, cellular ATP depletion appears to be an important mechanism of MAA/hemin toxicity on HL60 cells. MAA itself is not toxic on HL60 cells up to 100 µM but boosts the inhibitory effect of hemin on glycolysis through the formation of reactive metabolites.