Brigitte Escoubet, Laurent Désaubry, Adeline Gasser, Marine Charavin, Michael W. Y. Chan, Anais Audebrand, Daniela Cardinale, Pavel Karpov, Canan G. Nebigil, Igor V. Tetko, Ayhan Daglayan, Yu-Wen Chen, Laboratoire de Cardio-Oncologie et Chimie Médicinale, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institute of Biomedical sciences, Academia Sinica, Centre de Recherche des Cordeliers (CRC (UMR_S_1138 / U1138)), École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Université de Paris (UP), Nanomédecine Régénérative (NanoRegMed), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Biotechnologie et signalisation cellulaire (BSC), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de recherche de l'Ecole de biotechnologie de Strasbourg (IREBS), Laboratoire d'Innovation Thérapeutique (LIT), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Recherche des Cordeliers (CRC (UMR_S 872)), Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institute of Structural Biology (Neuherberg), Helmholtz-Zentrum München (HZM), European Institute of Oncology [Milan] (ESMO), Tianjin University of Science and Technology (TUST), Laboratoire des biomolécules (LBM UMR 7203), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Chimie Moléculaire de Paris Centre (FR 2769), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Département de Chimie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Neuroheuristic Research Group, ISI Foundation, European Institute of Oncology, Chimie Moléculaire de Paris Centre (FR 2769), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-ESPCI ParisTech-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris- Chimie ParisTech-PSL (ENSCP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-ESPCI ParisTech-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris- Chimie ParisTech-PSL (ENSCP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Département de Chimie - ENS Paris, and École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Objectives This study investigated how different concentrations of doxorubicin (DOX) can affect the function of cardiac cells. This study also examined whether activation of prokineticin receptor (PKR)-1 by a nonpeptide agonist, IS20, prevents DOX-induced cardiovascular toxicity in mouse models. Background High prevalence of heart failure during and following cancer treatments remains a subject of intense research and therapeutic interest. Methods This study used cultured cardiomyocytes, endothelial cells (ECs), and epicardium-derived progenitor cells (EDPCs) for in vitro assays, tumor-bearing models, and acute and chronic toxicity mouse models for in vivo assays. Results Brief exposure to cardiomyocytes with high-dose DOX increased the accumulation of reactive oxygen species (ROS) by inhibiting a detoxification mechanism via stabilization of cytoplasmic nuclear factor, erythroid 2. Prolonged exposure to medium-dose DOX induced apoptosis in cardiomyocytes, ECs, and EDPCs. However, low-dose DOX promoted functional defects without inducing apoptosis in EDPCs and ECs. IS20 alleviated detrimental effects of DOX in cardiac cells by activating the serin threonin protein kinase B (Akt) or mitogen-activated protein kinase pathways. Genetic or pharmacological inactivation of PKR1 subdues these effects of IS20. In a chronic mouse model of DOX cardiotoxicity, IS20 normalized an elevated serum marker of cardiotoxicity and vascular and EDPC deficits, attenuated apoptosis and fibrosis, and improved the survival rate and cardiac function. IS20 did not interfere with the cytotoxicity or antitumor effects of DOX in breast cancer lines or in a mouse model of breast cancer, but it did attenuate the decreases in left ventricular diastolic volume induced by acute DOX treatment. Conclusions This study identified the molecular and cellular signature of dose-dependent, DOX-mediated cardiotoxicity and provided evidence that PKR-1 is a promising target to combat cardiotoxicity of cancer treatments., Central Illustration