1. Exogenous ubiquitin attenuates hypoxia/reoxygenation-induced cardiac myocyte apoptosis via the involvement of CXCR4 and modulation of mitochondrial homeostasis
- Author
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Dalal, Suman, Daniels, Christopher R., Li, Ying, Wright, Gary L., Singh, Mahipal, and Singh, Krishna
- Subjects
Protein binding ,Homeostasis ,Ubiquitin ,Glycogen -- Synthesis ,Apoptosis ,Biological sciences - Abstract
Exogenous ubiquitin (UB) plays a protective role in [beta]-adrenergic receptor-stimulated and ischemia/reperfusion (I/R)-induced myocardial remodeling. Here, we report that UB treatment inhibits hypoxia/reoxygenation (H/R)-induced apoptosis in adult rat ventricular myocytes (ARVMs). The activation of Akt was elevated, whereas the activation of glycogen synthase kinase-3[beta] was reduced in UB-treated cells post-H/R. The level of oxidative stress was lower, whereas the number of ARVMs with polarized mitochondria was significantly greater in the UB-treated samples. ARVMs express CXCR4 with majority of CXCR4 localized in the membrane fraction. CXCR4 antagonism using AMD3100, and siRNA-mediated knockdown of CXCR4 negated the protective effects of UB. Two mutated UB proteins (unable to bind CXCR4) had no effect on H/R-induced apoptosis, activation of Akt and GSK-3[beta], or oxidative stress. UB treatment enhanced mitochondrial biogenesis, and inhibition of mitochondrial fission using mdivi1 inhibited H/R-induced apoptosis. Ex vivo, UB treatment significantly decreased infarct size and improved functional recovery of the heart following global I/R. Activation of caspase-9, a key player of the mitochondrial death pathway, was significantly lower in UB-treated hearts post-I/R. UB, most likely acting via CXCR4, plays a protective role in H/R-induced myocyte apoptosis and myocardial I/R injury via modulation of mitochondrial homeostasis and the mitochondrial death pathway of apoptosis. Key words: apoptosis, CXCR4, heart, myocytes, ubiquitin. L'ubiquitine (UB) exogene joue un role protecteur dans le remodelage myocardique stimule par le [beta]-AR et induit par l'ischemie/reperfusion (I/R). Les auteurs rapportent ici qu'un traitement avec l'UB inhibe l'apoptose induite par l'hypoxie/reoxygenation (H/R) dans les myocytes ventriculaires de rats adultes (ARVM, adult rat ventricular myocytes). L'activation d'Akt etait plus elevee alors que l'activation de la GSK-3[beta] etait plus faible chez les cellules traitees a l'UB apres H/R. Le stress oxydant etait plus faible alors que le nombre d'ARVM a mitochondries polarisees etait significativement plus eleve dans les echantillons traites a l'UB. Les ARVM expriment le CXCR4, la majorite du CXCR4 etant localise dans la fraction membranaire. L'antagonisme du CXCR4 par l'AMD3100 et le knockdown de CXCR4 realise par un ARNsi annulaient les effets protecteurs de l'UB. Deux formes mutees de l'UB (incapables de se lier au CXCR4) n'avaient pas d'effet sur l'apoptose induite par H/R, l'activation d'Akt ou de la GSK-3[beta] ou le stress oxydant. Le traitement a l'UB augmentait la biogenese mitochondriale et l'inhibition de la fission mitochondriale par mdivi1 inhibait l'apoptose induite par H/R. Ex vivo, le traitement a l'UB reduisait significativement la taille de l'infarctus et ameliorait la recuperation fonctionnelle du cc[epsilon]ur a la suite d'une I/R globale. L'activation de la caspase-9, un acteur cle de la voie mitochondriale de mort cellulaire, etait significativement plus faible dans les cc[epsilon]urs traites a l'UB apres I/R. L'UB, qui agit fort probablement par l'intermediaire du CXCR4, joue un role protecteur dans l'apoptose des myocytes induite par H/R et dans le dommage d'I/R du myocarde, par la modulation de l'homeostasie mitochondriale et la voie mitochondriale de mort cellulaire par apoptose. Mots-cles: apoptose, CXCR4, cc[epsilon]ur, myocytes, ubiquitine., Introduction Coronary heart disease is a leading cause of death worldwide. The effects of coronary heart disease are generally correlated with myocardial ischemia/reperfusion (I/R) injury (Powers et al. 2007; Hausenloy [...]
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- 2020
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