アルデヒド脱水素酵素-2の活性化は、ミトコンドリアの脱分極を防ぐことでアセトアミノフェンの肝毒性を低下させる

Aldehyde dehydrogenase-2 activation decreases acetaminophen hepatotoxicity by prevention of mitochondrial depolarization.

• Hereward J Wimborne
• Jiangting Hu
• Kenji Takemoto
• Nga T Nguyen
• Hartmut Jaeschke
• John J Lemasters
• Zhi Zhong

抄録

酸化ストレスはアセトアミノフェン（APAP）肝毒性に寄与する。脂質過酸化は反応性アルデヒドを産生するので、我々はミトコンドリアアルデヒド脱水素酵素2（ALDH2）をAlda-1で活性化することでAPAPAP後の肝障害が減少するかどうかを検討した。一晩絶食させた雄のC57BL/6マウスにAlda-1（20mg/kg、i.p.）またはビヒクルをAPAP（300mg/kg、i.p.）の30分前に投与した。血液および肝臓はAPAPの2または24時間後に採取した。ロダミン１２３（Ｒｈ１２３）およびヨウ化プロピジウム（ＰＩ）蛍光の生体内多光子顕微鏡検査を、ミトコンドリアの分極状態および細胞死を検出するために、ＡＰＡＰ投与の６時間後に行った。4-ヒドロキシノネナールタンパク付加体は、APAP処理なしでは組織領域の0.1%に存在していたが、APAP処理後2h後には7%に増加し、Alda-1は1%に鈍化した。血清アラニンとアスパラギン酸アミノトランスフェラーゼはそれぞれ24時間後に7594と9768U/Lに増加したが、Alda-1により72%以上減少した。また、Alda-1はAPAP後24hにおける遠心小葉壊死を47%から21%に減少させた。N-アセチル-p-ベンゾキノンイミン蛋白質アダクト形成とc-Jun-N末端キナーゼリン酸化は予想通りAPAP後に増加したが、Alda-1はこれらの変化を変化させなかった。APAPなしでは、ミトコンドリアの脱分極は体腔内顕微鏡で検出されなかった。APAP後6時間では、組織の62％が脱分極を示したが、Alda-1では33.5％に減少した。細胞死はAPAP後6時間で30×フィールドあたり0から6.8細胞まで増加したが、Alda-1では0.6細胞まで減少した。結論として、アルデヒドはAPAP肝毒性の重要なメディエーターである。Alda-1によるALDH2活性化によるアルデヒド分解の促進は、ミトコンドリア機能不全からの保護によってAPAP肝毒性を減少させる。

Oxidative stress contributes to acetaminophen (APAP) hepatotoxicity. Since lipid peroxidation produces reactive aldehydes, we investigated whether activation of mitochondrial aldehyde dehydrogenase-2 (ALDH2) with Alda-1 decreases liver injury after APAP. Male C57BL/6 mice fasted overnight received Alda-1 (20 mg/kg, i.p.) or vehicle 30 min before APAP (300 mg/kg, i.p.). Blood and livers were collected 2 or 24 h after APAP. Intravital multiphoton microscopy of rhodamine 123 (Rh123) and propidium iodide (PI) fluorescence was conducted 6 h after APAP administration to detect mitochondrial polarization status and cell death. 4-Hydroxynonenal protein adducts were present in 0.1% of tissue area without APAP treatment but increased to 7% 2 h after APAP treatment, which Alda-1 blunted to 1%. Serum alanine and aspartate aminotransferases increased to 7594 and 9768 U/L at 24 h respectively, which decreased ≥72% by Alda-1. Alda-1 also decreased centrilobular necrosis at 24 h after APAP from 47% of lobular areas to 21%. N-acetyl-p-benzoquinone imine protein adduct formation and c-Jun-N-terminal kinase phosphorylation increased after APAP as expected, but Alda-1 did not alter these changes. Without APAP, no mitochondrial depolarization was detected by intravital microscopy. At 6 h after APAP, 62% of tissue area showed depolarization, which decreased to 33.5% with Alda-1. Cell death as detected by PI labeling increased from 0 to 6.8 cells per 30× field 6 h after APAP, which decreased to 0.6 cells by Alda-1. In conclusion, aldehydes are important mediators of APAP hepatotoxicity. Accelerated aldehyde degradation by ALDH2 activation with Alda-1 decreases APAP hepatotoxicity by protection against mitochondrial dysfunction.

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