Mechanisms of cytotoxicity due to the generation and accumulation of toxic advanced glycation end-prodcuts (TAGE) in cardiomyocytes

心肌细胞中有毒晚期糖基化终产物（TAGE）的产生和积累引起的细胞毒性机制

基本信息

批准号：
21K11607
负责人：
高田尊信
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kanazawa Medical University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ブドウ糖や果糖の代謝中間体である、グリセルアルデヒド（Glyceraldehyde, GA）から生成するGA由来終末糖化産物（GA-AGEs）のうち、特定の構造をもつものこそが、生活習慣病の発症、進展の原因となるという説に基づいて研究を進めた。心筋細胞の拍動やオートファジーを制御するHeat shock protein 90（HSP90） beta （HSP90beta）を研究対象とした。ラット初代培養心筋細胞にGAを添加させ、細胞内タンパク質をウェスタンブロット(WB)解析したところ、細胞内に、分子量210 kDa前後のHSP90 betaが出現することが明らかとなった。通常HSP90 betaは細胞内で、非共有結合により2量体構造をしているが、SDS-PAGE法によるWB解析をすれば、その構造は破壊され、単量体である90kDaのタンパク質として検出される。したがって、今回検出された高分子化されたHSP90 betaは、GAを原因とする架橋構造を有すると考えられる。同時に、HSP90alphaとbetaの両方を認識できる抗体では、この高分子バンドが検出されなかった。このことは、高分子化HSP90betaの構造解析の糸口となる可能性がある。また、この条件において、HSP90が制御するオートファジータンパク質LC3-IIの産生低下が生じた。ヒトの正常心臓線維芽細胞に、TAGEが生成すると細胞死が引き起こされるが、生理的濃度の20倍の細胞外TAGEは、細胞死を起こさなかった（Metabolites 12(7), 615, 2022）。GFPを発現させたヒト子宮頸癌細胞（Hela）にGAを添加すると、細胞死が引き起こされるが、GFPの輝度が上昇（増感）された。これが、細胞死による自家蛍光に由来するものではないことは、コントロールとして通常のHela細胞を用いて証明された。

研究是基于以下理论进行的：在甘油醛（GA）中产生的GA衍生的末端糖基化产物（GA-AGES）（GA）（GA）是一种用于葡萄糖和果糖的代谢中间体，具有特定结构的人是与生活方式相关疾病的发作和进展的原因。该研究是热休克蛋白90（HSP90）β（HSP90BETA），该β（HSP90BETA）控制心肌细胞节拍和自噬。当将GA添加到原发性大鼠培养的心肌细胞中并通过Western blot（WB）分析分析细胞内蛋白时，揭示了细胞中出现了约210 kDa的HSP90β大约210 kDa。通常，HSP90 Beta在细胞内具有非共价二聚体结构，但是通过使用SDS-PAGE进行WB分析，其结构被破坏并检测为90KDA单体蛋白。因此，发现这次的聚合HSP90β0β0β0β被认为具有由GA引起的交联结构。同时，能够识别Hsp90alpha和beta的抗体未检测到该聚合物带。这可能是聚合HSP90BETA的结构分析的线索。此外，在这些条件下，减少了HSP90调节的自噬蛋白LC3-II的产生。正常人心脏成纤维细胞中的润滑脂产生会导致细胞死亡，但生理浓度的20倍细胞外润气不会导致细胞死亡（代谢物12（7），615，2022）。向表达GFP的人宫颈癌细胞（HELA）增加GA会导致细胞死亡，但GFP的亮度增加（敏化）。使用常规的HeLa细胞作为对照证明，这并非由于细胞死亡而自动荧光。