PERK/Nrf2経路は、H9c2心筋芽細胞の小胞体ストレスによる傷害を仲介している

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Life Sci..2019 Nov;237:116944. S0024-3205(19)30871-9. doi: 10.1016/j.lfs.2019.116944.Epub 2019-10-08.

PERK/Nrf2経路は、H9c2心筋芽細胞の小胞体ストレスによる傷害を仲介している

The PERK/Nrf2 pathway mediates endoplasmic reticulum stress-induced injury by upregulating endoplasmic reticulophagy in H9c2 cardiomyoblasts.

Tianqi Tao
Jianli Wang
Xiaoreng Wang
You Wang
Huimin Mao
Xiuhua Liu

PMID: 31604108 DOI: 10.1016/j.lfs.2019.116944.

抄録

エーアイエムズ:

小胞体ストレス（ＥＲＳ）は、進化的に保存された細胞ストレス応答である。最近、ERSはアポトーシスだけでなく、小胞体内ファジー（ER-phagy）を誘導することが明らかになりました。これまでの研究では、ER-phagyを阻害することで細胞傷害が緩和されることが示されていたが、本研究では、ER-phagyを阻害することで細胞傷害が緩和されることを明らかにした。本研究の目的は、H9c2 心筋芽細胞における ERS 誘導 ER-ファジーにおけるプロテインキナーゼ R-ライク ER キナーゼ（PERK）/核内因子エリスロイド 2 関連因子 2（Nrf2）経路の関与を調べることであった。この目的を達成するために、H9c2心筋芽細胞におけるタプシガルギン(TG)またはツニカマイシン(TM)誘発性ERSモデルを確立する前に、細胞をERS阻害剤およびNrf2阻害剤で処理した。

AIMS: Endoplasmic reticulum stress (ERS) is an evolutionarily conserved cell stress response. Recently, it was found that ERS induces not only apoptosis but also endoplasmic reticulophagy (ER-phagy). A previous study demonstrated that inhibition of ER-phagy alleviates cell injury. The purpose of this study was to investigate the involvement of the protein kinase R-like ER kinase (PERK)/nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) pathway in ERS-induced ER-phagy in H9c2 cardiomyoblasts. To address this aim, cells were treated with ERS inhibitors and a Nrf2 inhibitor before establishment of thapsigargin (TG)- or tunicamycin (TM)-induced ERS models in H9c2 cardiomyoblasts.

主な方法:

ER-ファジーの検出には透過型電子顕微鏡と免疫蛍光染色を用いた。ウェスタンブロッティングは、カルレティキュリン（CRT）、全量およびリン酸化PERK、核内Nrf2、活性化転写因子4（ATF4）、軽鎖3B（LC3B）-IIおよびベクリン1のレベルを検出するために使用した。免疫蛍光染色は、Nrf2の細胞内位置を評価するために使用した。

MAIN METHODS: Transmission electron microscopy and immunofluorescence staining were used to detect ER-phagy. Western blotting was employed to detect the levels of calreticulin (CRT), total and phosphorylated PERK, nuclear Nrf2, activated transcription factor 4 (ATF4), light chain 3B (LC3B)-II and Beclin 1. Immunofluorescence staining was used to assess subcellular location of Nrf2.

重要な結果:

TGまたはTMはH9c2細胞傷害とER-phagyを誘導し、コントロール細胞と比較してCRT発現、PERKリン酸化、Nrf2核転座、ATF4、Beclin 1、LC3B-IIの発現を増加させた。ERS 阻害剤を投与すると、TG または TM 誘導 ER-ファジーが減少し、CRT 発現、PERK リン酸化、Nrf2 核転座、ATF4、Beclin 1、LC3B-II の発現が低下した。さらに、Nrf2阻害剤はATF4、Beclin 1、LC3B-IIの発現を抑制し、TGまたはTMによるER-phagyとH9c2細胞傷害を緩和した。

KEY FINDING: TG or TM induced H9c2 cell injury and ER-phagy and upregulated CRT expression, PERK phosphorylation, Nrf2 nuclear translocation, and expression of ATF4, Beclin 1, and LC3B-II compared with control cells. Treatment with ERS inhibitors decreased TG- or TM-induced ER-phagy, downregulated CRT expression, PERK phosphorylation, Nrf2 nuclear translocation and the expression of ATF4, Beclin 1 and LC3B-II. Moreover, a Nrf2 inhibitor downregulated the expression of ATF4, Beclin 1 and LC3B-II and alleviated TG- or TM-induced ER-phagy and H9c2 cell injury.

意義:

これらの知見は、PERK/Nrf2経路がER-phagyのアップレギュレーションを仲介し、それによってH9c2心筋芽細胞の細胞傷害を誘導していることを示唆している。

SIGNIFICANCE: These findings suggest that the PERK/Nrf2 pathway mediates upregulation of ER-phagy, thereby inducing cell injury in H9c2 cardiomyoblasts.