MR-1通过抑制PERK/Nrf2途径减轻缺氧/复氧诱导的心肌细胞凋亡

 目的:研究肌原纤维形成调节因子1 (MR-1)是否通过抑制蛋白激酶R样内质网激酶 (PERK)/核因子E2相关因子2（Nrf2）途径减轻缺氧/复氧 (H/R)诱导的心肌细胞凋亡。方法:在原代培养的乳大鼠心肌细胞H/R模型上,采用Annexin V/PI双标法检测心肌细胞的凋亡率;以Western blotting检测葡萄糖调节蛋白78 (GRP78)、磷酸化PERK、Nrf2、活化转录因子4 (ATF4)、C/EBP同源蛋白 (CHOP)、Bcl-2和Bax的蛋白水平,研究过表达或敲低对于H/R致心肌细胞凋亡的影响及其与PERK/Nrf2途径活化的关系。结果:H/R引起心肌细胞凋亡;过表达MR-1减轻H/R引起的细胞凋亡 (P<0.01),下调CHOP表达 (P<0.05),引起Bcl-2/Bax值升高 (P<0.01),并抑制H/R诱导的PERK磷酸化、Nrf2核转位和ATF4表达 (P<0.01)。敲低MR-1加重H/R引起的细胞凋亡 (P<0.01)、CHOP表达上调 (P<0.05)和Bcl-2/Bax值下降 (P<0.01),并加重H/R诱导的PERK磷酸化 (P<0.05)、Nrf2核转位和ATF4表达 (P<0.01)。结论:MR-1通过抑制PERK/Nrf2途径而减轻缺氧/复氧诱导的心肌细胞凋亡。     

PERK介导的内质网应激参与血管紧张素Ⅱ诱导心肌肥大的机制

目的: 研究蛋白激酶R样内质网激酶(PERK)介导的内质网应激(ERS)反应在血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)诱导心肌细胞肥大中的作用。方法: 在AngⅡ诱导原代培养的乳大鼠心肌细胞肥大模型上,采用[³H]-亮氨酸掺入、心肌细胞表面积测定等评估心肌细胞肥大程度;以实时定量PCR、RT-PCR和Western blotting检测ERS标志性分子葡萄糖调节蛋白78(GRP78)、钙网蛋白(CRT)、蛋白激酶R样内质网激酶(PERK)、真核细胞翻译起始因子2α(eIF2α)和C/EBP同源蛋白(CHOP)mRNA和蛋白表达变化。结果: 与正常对照组比较,AngⅡ组CRT mRNA和蛋白表达分别高146.4%和125.3%(P<0.05),GRP78 mRNA和蛋白的表达分别高84.0%和77.6% (P<0.05),PERK mRNA和蛋白表达分别高165.4%和132.1%(P<0.05),eIF2α mRNA和蛋白表达分别高110.9%和46.5%(P<0.05),CHOP mRNA和蛋白表达分别高117.7%和63.3%(P<0.05)。结论: PERK介导的内质网应激反应参与了AngⅡ诱导的心肌细胞肥大。     

西洋参茎叶总皂苷通过抑制内质网应激减轻毒胡萝卜素诱导的心肌细胞凋亡

 目的:研究西洋参茎叶总皂苷 (PQS) 减轻毒胡萝卜素(TG) 诱导的心肌细胞凋亡的分子机制。方法:原代培养的心肌细胞分为：control组、TG组、PQS (40 mg/L、80 mg/L及160 mg/L)+TG组、牛磺酸 (40 mmol/L)+TG组、蛋白激酶R样内质网激酶 (PERK)敲低+TG组及随机双链RNA转染对照 (mock)+TG组。通过向培养液中加入1 μmol/L TG作用24 h诱导离体培养的乳大鼠心肌细胞凋亡。以RNAi方法敲低心肌细胞PERK基因。CCK-8法和流式细胞术检测细胞活性及凋亡率,Western blotting方法检测内质网应激(ERS)标志分子葡萄糖调节蛋白78 (GRP 78)、钙网蛋白 (CRT)、PERK、p-PERK、真核起始因子2α (eIF2α)、p- eIF2α、活化转录因子4 (ATF4)、C/EBP同源蛋白 (CHOP) 及凋亡相关蛋白Bcl-2、Bax的表达。结果:与对照组比较,TG孵育明显诱导细胞凋亡,降低细胞活力,上调PERK和eIF2α磷酸化以及GRP78、CRT、ATF4、CHOP及促凋亡蛋白Bax表达,降低抗凋亡蛋白Bcl-2表达 (P<0.05);与TG组比较,PQS 160 mg/L及敲低PERK均可显著降低细胞凋亡率,升高细胞活力 (P<0.05);3种不同浓度的PQS可呈剂量依赖性降低Bax蛋白表达,升高Bcl-2蛋白表达 (P<0.05),敲低PERK基因及PQS (160 mg/L) 预处理均可降低ERS分子GRP78、CRT、ATF4及CHOP表达,降低PERK及eIF2α的磷酸化水平 (P<0.05)。结论: PQS 160 mg/L 减轻ERS诱导剂TG诱导的心肌细胞凋亡,PQS预处理可以模拟PERK敲低减轻TG致心肌细胞凋亡的效应,提示PERK-eIF2α-ATF4-CHOP途径参与PQS减轻ERS相关凋亡的作用。     

急性心肌缺氧对乳鼠心肌细胞脑钠尿肽表达的影响及其作用机制

目的: 观察急性缺氧损伤对乳鼠心肌细胞脑钠尿肽(BNP)表达水平的影响并探讨其可能作用机制。方法: 原代乳鼠心肌细胞缺氧、无糖、无血清培养以模拟心肌缺血损伤,利用CCK-8法测细胞存活率、ELISA法测白细胞介素-6(IL-6)和BNP的表达;以IL-6直接干预体外培养的心肌细胞, 采用RT-PCR、Western blotting和ELISA方法观察BNP、转化生长因子β₁(TGF-β₁)、Smad2 mRNA的转录和蛋白的表达。结果: 缺氧显著上调IL-6和BNP的表达,且两者呈线性正相关;IL-6直接干预可剂量和时间依赖性地上调心肌细胞BNP的mRNA和蛋白表达水平,同时TGF-β₁和Smad2的表达水平亦增加;而针对TGF-β₁的中和抗体能够部分地抑制由IL-6引起的BNP表达增加。结论: 急性心肌缺氧可直接上调BNP的表达水平,这种调节效应与TGF-β₁/Smad2信号通路上调有关。     

附子多糖保护缺氧/复氧乳鼠心肌细胞及其抗内质网应激的机制研究

目的: 观察附子多糖对缺氧/复氧后心肌细胞的保护,并探讨附子多糖的保护机制是否与其抑制内质网应激反应有关。方法: 建立乳鼠心肌细胞缺氧/复氧模型,将乳鼠心肌细胞分为正常对照组、缺氧/复氧组(缺氧3 h后复氧6 h)和不同浓度附子多糖(0.1 g/L、1 g/L、10 g/L、20 g/L)+缺氧/复氧组。MTT法测定心肌细胞存活率,流式细胞术检测心肌细胞凋亡率,Western blotting分析葡萄糖调节蛋白78(GRP78)、CCAAT增强子结合蛋白同源蛋白(CHOP)及caspase-12的表达,荧光定量PCR进一步检测CHOP及caspase-12 mRNA表达。结果: 缺氧复氧后,心肌细胞中内质网应激反应标志蛋白GRP78表达增加,内质网应激凋亡相关蛋白CHOP及caspase-12蛋白和mRNA表达亦明显升高。与缺氧/复氧组相比较,附子多糖预处理24 h后可以有效抑制缺氧/复氧引起的GRP78、 CHOP和caspase-12的表达上调,增加心肌细胞的存活率,抑制心肌细胞凋亡的发生。附子多糖的保护效应呈剂量依赖形式,10 g/L剂量时达到峰值。结论: 附子多糖保护缺氧/复氧后心肌细胞的可能机制与其抑制内质网应激所介导的细胞凋亡途径相关。     

槲皮素对毒胡萝卜素诱导的巨噬细胞内质网应激凋亡途径的抑制作用及机制

目的: 研究槲皮素(quercetin, Que)对毒胡萝卜素(thapsigargin, TG)诱导的巨噬细胞RAW264.7内质网应激凋亡途径的抑制作用及机制。方法: 1 μmol/L TG作用RAW264.7细胞24 h诱导内质网应激,不同浓度Que(80、120或160 μmol/L)与TG共同作用后,MTT法检测细胞存活率,流式细胞术检测凋亡率及[Ca²⁺]_i,激光共聚焦显微镜观察细胞形态变化,Western blotting法检测糖调节蛋白78 (glucose-regulated protein 78,GRP78)及C/EBP同源蛋白(C/EBP homologous protein, CHOP)的表达;Western blotting法检测Que(160 μmol/L)和(或)磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase, PI3K)抑制剂LY294002(15 nmol/L)与TG共同作用时GRP78和CHOP的表达。结果: Que能够抑制TG诱导的RAW264.7细胞内质网应激损伤,与TG组相比,细胞存活率升高(P<0.05),凋亡率降低(P<0.05),[Ca²⁺]_i降低(P<0.05),GRP78及CHOP表达减少(P<0.05);LY294002单独作用可抑制TG诱导的GRP78及CHOP表达上调(P<0.05),但与Que联合应用与二者单独使用时抑制作用无显著差异。结论: Que可以抑制TG诱导的RAW264.7细胞内质网应激凋亡途径,该作用可能与其抑制PI3K信号通路从而降低CHOP蛋白的表达有关。     

抗衰老Klotho蛋白减轻大鼠乳鼠心肌细胞缺氧/复氧损伤

目的:观察抗衰老Klotho蛋白对大鼠乳鼠原代心肌细胞缺氧/复氧(H/R)损伤的作用并探讨其作用机制。方法:建立大鼠乳鼠心肌细胞H/R模型,并将心肌细胞分为正常对照组、H/R模型组和不同浓度(0.1μmol/L、1μmol/L和10μmol/L)Klotho作用H/R组。观察各组心肌细胞H/R前后搏动频率变化,利用MTT方法检测细胞存活率;测定各组心肌细胞H/R后LDH、CK、AST的漏出量及MDA含量、SOD活性;流式细胞术检测各组心肌细胞的凋亡率;real-time PCR检测各组心肌细胞中内质网应激标记及凋亡相关分子GRP78、CRT和CHOP和caspase-12 mRNA的表达情况;Western blot法检测心肌细胞内内质网应激凋亡蛋白CHOP和caspase-12蛋白表达及Akt磷酸化水平。结果:与正常对照组相比,H/R模型组中心肌细胞搏动频率和细胞存活率显著下降,细胞凋亡率显著升高(P0.05);LDH、CK、AST和MDA含量升高而SOD活性显著降低(P0.05);GRP78、CRT、CHOP和caspase-12 mRNA表达显著增高(P0.05);CHOP和caspase-12蛋白表达随之增高而Akt的磷酸化水平显著降低(P0.05)。与H/R模型组相比,抗衰老Klotho蛋白作用H/R心肌细胞后,心肌细胞搏动频率和细胞存活率显著升高,细胞凋亡率逐渐降低(P0.05),LDH、CK、AST和MDA含量下降而SOD活性显著增高(P0.05),GRP78、CRT、CHOP和caspase-12 mRNA的表达逐渐降低(P0.05),CHOP和caspase-12蛋白表达也随之降低,而Akt磷酸化水平显著增加(P0.05)。结论:抗衰老Klotho蛋白能够提升H/R损伤后心肌细胞的存活率,抑制细胞凋亡,通过抵抗氧化应激和过度内质网应激反应发挥作用,并与激活Akt磷酸化有关。     

白芍总苷预处理对乳鼠心肌缺血再灌注心肌细胞糖调节蛋白78、增强子结合蛋白同源蛋白、caspase-12表达及凋亡的影响

目的:观察白芍总苷(TGP)预处理对大鼠心肌缺血再灌注心肌细胞糖调节蛋白78(GRP78)、增强子结合蛋白同源蛋白(CHOP)、caspase-12表达及凋亡的影响。方法:差速贴壁法培养的乳鼠心肌细胞,随机分为正常对照组、白芍总苷组、缺血再灌注组(缺氧3 h,复氧1 h)、心肌缺血再灌注+低、中、高剂量白芍总苷组终浓度为25、50、100mg/L预处理24 h后,再置于上述缺氧复氧环境中培养,MTT法检测各组活细胞数、流式细胞仪检测各组心肌细胞凋亡率,免疫印迹检测细胞GRP78、CHOP、caspase-12蛋白表达。结果:与缺血再灌注组相比,白芍总苷对降低GRP78、CHOP、caspase-12蛋白表达、提升心肌细胞存活率并降低细胞凋亡率呈浓度依赖性。结论:白芍总苷对乳鼠心肌细胞缺血再灌注具有提高心肌细胞存活率和降低细胞凋亡率作用,其机制可能与抑制心肌细胞内质网应激相关蛋白GRP78表达,下凋CHOP、caspase-12水平等有关。     

CHOP在索拉菲尼联合辛二酰苯胺异羟肟酸诱导人肝癌细胞MHCC97L凋亡中的作用

目的:探讨CCAAT/增强子结合蛋白同源蛋白(CHOP)在索拉菲尼联合辛二酰苯胺异羟肟酸(SAHA)诱导人肝癌细胞MHCC97L凋亡中的作用。方法:采用CCK-8法检测索拉菲尼联合SAHA对MHCC97L细胞活力的影响;采用流式细胞术检测索拉菲尼联合SAHA对细胞周期及细胞凋亡的影响;应用Western blot法检测索拉菲尼联合SAHA对MHCC97L细胞中内质网应激相关分子葡萄糖调节蛋白78(GRP78)、蛋白激酶R样内质网激酶(PERK)、p-PERK、活化转录因子4(ATF4)及CHOP蛋白表达的影响。此外,应用CHOP siRNA沉默CHOP后,采用流式细胞术观察索拉菲尼联合SAHA对MHCC97L细胞凋亡的影响。结果:索拉菲尼联合SAHA可使MHCC97L细胞活力明显下降(P<0.05),细胞周期结果显示细胞生长被阻滞在G 1期;Western blot结果显示索拉菲尼联合SAHA可显著上调上述内质网应激凋亡通路中相关蛋白的表达,同时流式细胞术检测发现索拉菲尼联合SAHA可显著促进MHCC97L细胞凋亡(P<0.01);CHOP siRNA能显著抑制索拉菲尼联合SAHA诱导的细胞凋亡。结论:索拉菲尼联合SAHA可显著抑制MHCC97L细胞生长并诱导其凋亡,机制可能与上调内质网应激凋亡通路中CHOP的表达有关。     

青蒿琥酯调节PERK/ATF4/CHOP信号通路对OGD/R诱导的心肌细胞铁死亡的影响

目的:探讨青蒿琥酯调节蛋白激酶R样内质网激酶(PERK)/激活转录因子-4(ATF4)/C/EBP同源蛋白(CHOP)信号通路对氧糖剥夺/复氧(OGD/R)诱导的心肌细胞铁死亡的影响。方法:体外培养大鼠心肌细胞H9c2构建OGD/R模型,通过CCK-8法检测0、1.0、2.5、5、10、20μmol/L青蒿琥酯处理24h后各组细胞活力,筛选合适的青蒿琥酯作用浓度。将体外培养H9c2细胞随机分为对照组、模型组、青蒿琥酯低剂量组、青蒿琥酯高剂量组、MK-28(PERK激活剂)组、青蒿琥酯高剂量+MK-28组,除对照组外的其余各组细胞构建OGD/R模型,然后马上使用青蒿琥酯和MK-28分组处理,采用CCK-8法和流式细胞术分别检测各组H9c2细胞活力和凋亡率;ELISA检测各组H9c2细胞培养基上清中心肌肌钙蛋白I(cTnI)、肌酸激酶同工酶(CK-MB)、肌红蛋白(MB)、炎性因子[前列腺素E2(PGE2)、环氧化酶-2(COX-2)、白细胞介素(IL)-1β]水平;化学荧光法检测活性氧(ROS)水平,微量法检测铁含量、丙二醛(MDA)水平,微板法检测谷胱甘肽(GSH)水平;免疫印迹实验检测各组H9c2细胞PERK/ATF4/CHOP通路相关蛋白表达。结果:与对照组比较,模型组细胞活力、GSH水平降低(P<0.05),凋亡率、细胞培养基上清中cTnI、CK-MB、MB、PGE2、COX-2及IL-1β水平、细胞ROS相对水平、铁含量、MDA水平、p-PERK/PERK及ATF4、CHOP蛋白表达升高(P<0.05)。与模型组比较,青蒿琥酯低剂量组、青蒿琥酯高剂量组细胞活力、GSH水平均升高(P<0.05),凋亡率、细胞培养基上清中cTnI、CK-MB、MB、PGE2、COX-2及IL-1β水平、细胞ROS相对水平、铁含量、MDA水平、p-PERK/PERK及ATF4、CHOP蛋白表达均降低(P<0.05);青蒿琥酯高剂量组细胞活力、GSH水平相较青蒿琥酯低剂量组进一步升高(P<0.05),凋亡率、细胞培养基上清中cTnI、CK-MB、MB、PGE2、COX-2及IL-1β水平、细胞ROS相对水平、铁含量、MDA水平、p-PERK/PERK及ATF4、CHOP蛋白表达较青蒿琥酯低剂量组进一步降低(P<0.05);MK-28组细胞活力、GSH水平降低(P<0.05),凋亡率、细胞培养基上清中cTnI、CK-MB、MB、PGE2、COX-2及IL-1β水平、细胞ROS相对水平、铁含量、MDA水平、p-PERK/PERK及ATF4、CHOP蛋白表达升高(P<0.05)。与青蒿琥酯高剂量组比较,青蒿琥酯高剂量+MK-28组细胞活力、GSH水平降低(P<0.05),凋亡率、细胞培养基上清中cTnI、CK-MB、MB、PGE2、COX-2及IL-1β水平、细胞ROS相对水平、铁含量、MDA水平、p-PERK/PERK及ATF4、CHOP蛋白表达升高(P<0.05)。结论:青蒿琥酯可通过抑制PERK/ATF4/CHOP信号激活而抑制OGD/R诱导的心肌细胞炎症、铁蓄积和脂质过氧化,减轻铁死亡,增强其细胞活力,缓解细胞损伤。     

呋塞米对脑出血模型大鼠PERK/eIF2α/CHOP通路及继发性脑损伤的影响

目的探讨呋塞米(FUR)对脑出血(ICH)大鼠RNA依赖的蛋白激酶样内质网激酶(PERK)/真核起始因子2α(eIF2α)/转录因子CCAAT增强子结合蛋白的同源蛋白(CHOP)通路及继发性脑损伤的影响。方法将大鼠分为假手术组、模型组(脑定位注射Ⅳ型胶原酶,建立ICH模型)、FUR低剂量组(FUR-L)、FUR中剂量组(FUR-M)、FUR高剂量组(FUR-H)、神经节苷脂组,每组18只。药物处理后,检测神经功能,对其进行Longa评分;测量大脑含水量;用Evans蓝外渗实验检测血脑屏障损伤;用HE染色检测海马神经元损伤;用酶联免疫吸附法(ELISA)检测血清γ干扰素(IFN-γ)、白细胞介素-6(IL-6)水平;用免疫印迹法检测大鼠脑组织PERK/eIF2α/CHOP通路相关蛋白p-PERK/PERK、p-eIF2α/eIF2α、CHOP表达。结果相比假手术组,模型组大鼠海马神经元变性坏死,皱缩变小,数目明显减少,呈现严重病理损伤,Longa评分、Evans蓝渗出量、大脑含水量、血清IFN-γ及IL-6水平、p-PERK/PERK、p-eIF2α/eIF2α、CHOP表达水平明显升高...     

过表达P21减轻顺铂诱导的HK-2细胞损伤

目的:探讨P21在顺铂诱导的肾小管上皮细胞损伤中的作用。方法:实时荧光定量聚合酶链式反应(RT-q PCR)及Western blot法检测顺铂诱导的肾小管上皮细胞(HK-2细胞)中P21的表达水平。在HK-2细胞中过表达P21后,采用CCK-8法和流式细胞术检测细胞活力及细胞凋亡;Western blot检测急性肾损伤标志物肾损伤因子1(KIM-1)、中性粒细胞明胶酶相关载脂蛋白(NGAL)的表达及细胞凋亡效应蛋白caspase-3的表达;此外,还同时检测葡萄糖调节蛋白78(GRP78)、CCAAT增强子结合蛋白同源蛋白(CHOP)的蛋白水平及蛋白激酶R样内质网激酶(PERK)、真核翻译起始因子2α(e IF2α)的磷酸化水平以反映细胞内质网应激相关信号通路的活性。结果:在肾小管上皮细胞中,顺铂可剂量及时间依赖性上调P21的mRNA及蛋白表达。过表达P21可逆转顺铂诱导的HK-2细胞凋亡,并使KIM-1、NGAL、GRP78、p-PERK、p-e IF2α、CHOP和cleaved caspase-3的蛋白水平明显减少。结论:过表达P21可减轻顺铂诱导的肾小管上皮细胞急性损伤,其机制可能与调控HK-2细胞内质网应激信号通路,抑制细胞凋亡有关。     

miR-9-5p attenuates ischemic stroke through targeting ERMP1-mediated endoplasmic reticulum stress

Ischemic stroke (IS) is a cerebrovascular disease with serious neurological function impairment, which may activate endoplasmic reticulum (ER) stress. However, the underlying regulatory mechanism of ER stress under IS remains unclear. miR-9-5p is enriched in the brain tissues and plays a role in the pathological process of IS. Therefore, the purpose of this study is to explore the effect of miR-9 on ER stress and underlying mechanism in IS. Here, a middle cerebral artery occlusion (MCAO) rat model was utilized to examine the alteration of brain pathology, and the expressions of miR-9 and ER stress-related proteins. Then SH-SY5Y cells with oxygen-glucose deprivation (OGD) were performed to further evaluate the functional role of miR-9 and preliminary mechanism. The results showed that miR-9 levels were decreased in the ischemic region of rats after MCAO. MCAO significantly increased the brain infract volume, reduced Nissl bodies and cell apoptosis, and increased ER stress-related proteins (ERMP1, GRP78, p-PERK, p-eIF2α and CHOP). Furthermore, overexpression of miR-9 by miR-9 mimics increased cell viability, inhibited LDH activity and cell apoptosis, and inactivated ER stress in OGD-neurons. Luciferase activity results showed that miR-9 negatively regulated ERMP1 expression by directly targeting ERMP1 3′ UTR. Subsequently, we found that ERMP1 overexpression reversed the inhibition of miR-9 on GRP78-PERK−CHOP pathway in OGD neurons. In summary, our results suggest that the attenuation of miR-9 on ischemic injury may be involved in targeting ERMP1-mediated ER stress, which provides an available target for IS treatment.     

吸烟COPD模型大鼠肺组织内质网相关凋亡蛋白CHOP的表达

目的:研究吸烟所致慢性阻塞性肺疾病(COPD)模型大鼠肺组织CCAAT/增强子结合蛋白同源蛋白(CHOP)表达的情况。方法:40只成年雄性Wistar大鼠随机分为对照组、吸烟2个月组、吸烟4个月组及戒烟组。采用单纯被动吸烟法复制大鼠COPD模型,测各组大鼠0.3秒用力呼气容积与用力肺活量比(FEV0.3/FVC)和最高峰值流速(PEF);采用TUNEL法检测肺结构细胞凋亡情况;采用原位杂交和RT-PCR检测肺组织CHOP的mRNA表达水平;免疫组化和Western blot检测其蛋白质水平;同时采用Western blot检测蛋白激酶R样内质网激酶(PERK)、p-PERK、真核生物起始因子(e IF)2α和p-e IF2α的蛋白水平。结果:大鼠吸烟2个月后,肺功能较对照组明显下降(P0.05),肺结构细胞凋亡明显增加,凋亡细胞主要是肺泡上皮细胞、血管内皮细胞和支气管上皮细胞,肺结构出现破坏;吸烟4个月后,FEV0.3/FVC显著下降(P0.05),肺结构凋亡细胞进一步增加,肺结构破坏明显;戒烟组肺功能较4个月组稍好转,肺结构破坏仍明显。与对照组相比,p-PERK、p-e IF2α和CHOP表达在吸烟2个月大鼠中升高(P0.05),在吸烟4个月大鼠中进一步升高(P0.05);戒烟组大鼠CHOP较吸烟4个月大鼠稍下降但差异无统计学意义;PERK和e IF2α在各组大鼠中表达的差异无统计学显著性。肺结构细胞凋亡与CHOP表达呈正相关;结论:吸烟可通过PERK/e IF2α/CHOP信号通路促进CHOP表达,从而促进COPD的发生与发展。     

Involvement of hypoxia-triggered endoplasmic reticulum stress in outlet obstruction-induced apoptosis in the urinary bladder

In bladder outlet obstruction (BOO), mechanical stress and ischemia/hypoxia are implicated in structural and functional alterations of the urinary bladder. Because mechanical stress and hypoxia may trigger endoplasmic reticulum (ER) stress, we examined involvement of ER stress in the damage of the bladder caused by BOO. An experimental model of BOO was established in rats by complete ligature of the urethra for 24 h, and bladders were subjected to northern blot analysis and assessment of apoptosis. Isolated urinary bladders and bladder-derived smooth muscle cells (BSMCs) were also exposed to mechanical strain and hypoxia and used for analyses. To examine involvement of ER stress in the damage of the bladder, the effects of a chemical chaperone 4-phenylbutyrate (4-PBA) were evaluated in vitro and in vivo. Outlet obstruction for 24 h induced expression of ER stress markers, GRP78 and CCAAT/enhancer-binding protein-homologous protein (CHOP), in the bladder. It was associated with induction of markers for mechanical stress (cyclooxygenases 2) and hypoxia (vascular endothelial growth factor and glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase). When isolated bladders and BSMCs were subjected to mechanical strain, induction of GRP78 and CHOP was not observed. In contrast, when BSMCs were exposed to hypoxic stress caused by CoCl2 or thenoyltrifluoroacetone (TTFA), substantial upregulation of GRP78 and CHOP was observed, suggesting involvement of hypoxia in the induction of ER stress. In the bladder subjected to BOO, the number of terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated dUTP nick-end labeling-positive cells increased in the epithelial cells and BSMCs. Similarly, treatment with TTFA or CoCl2 induced apoptosis of BSMCs, and 4-PBA significantly attenuated ER stress and apoptosis triggered by these agents. Furthermore, in vivo administration with 4-PBA significantly reduced apoptosis in the bladder subjected to BOO. These results suggested that outlet obstruction caused ER stress via hypoxic stress in the bladder and that hypoxia-triggered ER stress may be involved in the induction of apoptosis in BOO.