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MnSOD Overexpression Prevents Liver Mitochondrial DNA Depletion after an Alcohol Binge but Worsens This Effect after Prolonged Alcohol Consumption in Mice

Authors :
Richard Moreau
Pierre Nahon
Christine Demeilliers
Arige Tarhuni
Françoise Degoul
Abdellah Mansouri
Dominique Pessayre
Bernard Fromenty
Florence Reyl-Desmars
Isabelle Larosche
Angela Sutton
Centre de recherche biomédicale Bichat-Beaujon (CRB3)
Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Laboratoire de bioénergétique fondamentale et appliquée (LBFA)
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Imagerie Moléculaire et Stratégies Théranostiques (IMoST)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])
Service d'hépato-gastroentérologie
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)
Hémostase, bio-ingénierie et remodelage cardiovasculaires (LBPC)
Université Paris 13 (UP13)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut Galilée-Université Sorbonne Paris Cité (USPC)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Foie, métabolismes et cancer
Université de Rennes (UR)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )
Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université Paris 13 (UP13)-Université Sorbonne Paris Cité (USPC)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut Galilée
Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )
Hépatotoxicité et xénobiotiques
Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Foie, métabolismes et cancer
Université de Rennes (UR)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-Université de Rennes (UR)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-Université de Rennes 1 (UR1)
Source :
Digestive Diseases, Digestive Diseases, 2010, 28 (6), pp.756-775. ⟨10.1159/000324284⟩, Digestive Diseases, Karger, 2010, 28 (6), pp.756-775. ⟨10.1159/000324284⟩, Digestive Diseases, 2011, 28 (6), pp.756-75. ⟨10.1159/000324284⟩, Digestive Diseases, Karger, 2011, 28 (6), pp.756-75. ⟨10.1159/000324284⟩
Publication Year :
2010
Publisher :
HAL CCSD, 2010.

Abstract

Both acute and chronic alcohol consumption increase reactive oxygen species (ROS) formation and lipid peroxidation, whose products damage hepatic mitochondrial DNA (mtDNA). To test whether manganese superoxide dismutase (MnSOD) overexpression modulates acute and chronic alcohol-induced mtDNA lesions, transgenic MnSOD-overexpressing (TgMnSOD+++) mice and wild-type (WT) mice were treated by alcohol, either chronically (7 weeks in drinking water) or acutely (single intragastric dose of 5 g/kg). Acute alcohol administration increased mitochondrial ROS formation, decreased mitochondrial glutathione, depleted and damaged mtDNA, durably increased inducible nitric oxide synthase (NOS) expression, plasma nitrites/nitrates and the nitration of tyrosine residues in complex V proteins and decreased complex V activity in WT mice. These effects were prevented in TgMnSOD+++ mice. In acutely alcoholized WT mice, mtDNA depletion was prevented by tempol, a superoxide scavenger, L-NAME and 1400W, two NOS inhibitors, or uric acid, a peroxynitrite scavenger. In contrast, chronic alcohol consumption decreased cytosolic glutathione and increased hepatic iron, lipid peroxidation products and respiratory complex I protein carbonyls only in ethanol-treated TgMnSOD+++ mice but not in WT mice. In chronic ethanol-fed TgMnSOD+++ mice, but not WT mice, mtDNA was damaged and depleted, and the iron chelator, deferoxamine (DFO), prevented this effect. In conclusion, MnSOD overexpression prevents mtDNA depletion after an acute alcohol binge but aggravates this effect after prolonged alcohol consumption, which selectively triggers iron accumulation in TgMnSOD+++ mice but not in WT mice. In the model of acute alcohol binge, the protective effects of MnSOD, tempol, NOS inhibitors and uric acid suggested a role of the superoxide anion reacting with NO to form mtDNA-damaging peroxynitrite. In the model of prolonged ethanol consumption, the protective effects of DFO suggested the role of iron reacting with hydrogen peroxide to form mtDNA-damaging hydroxyl radical.

Details

Language :
English
ISSN :
02572753 and 14219875
Database :
OpenAIRE
Journal :
Digestive Diseases, Digestive Diseases, 2010, 28 (6), pp.756-775. ⟨10.1159/000324284⟩, Digestive Diseases, Karger, 2010, 28 (6), pp.756-775. ⟨10.1159/000324284⟩, Digestive Diseases, 2011, 28 (6), pp.756-75. ⟨10.1159/000324284⟩, Digestive Diseases, Karger, 2011, 28 (6), pp.756-75. ⟨10.1159/000324284⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....ceaef9f311db7bbc81250ad0e9431787
Full Text :
https://doi.org/10.1159/000324284⟩