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https://hdl.handle.net/20.500.14094/90007835
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90007835 (fulltext)
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32
メタデータ
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メタデータID
90007835
アクセス権
open access
出版タイプ
Accepted Manuscript
タイトル
Critical role of glutamine metabolism in cardiomyocytes under oxidative stress
著者
Watanabe, Koichi ; Nagao, Manabu ; Toh, Ryuji ; Irino, Yasuhiro ; Shinohara, Masakazu ; Iino, Takuya ; Yoshikawa, Sachiko ; Tanaka, Hidekazu ; Satomi-Kobayashi, Seimi ; Ishida, Tatsuro ; Hirata, Ken-ichi
著者名
Watanabe, Koichi
著者ID
A2590
研究者ID
1000070866029
KUID
https://kuid-rm-web.ofc.kobe-u.ac.jp/search/detail?systemId=0585ca33af6f82a9520e17560c007669
著者名
Nagao, Manabu
長尾, 学
ナガオ, マナブ
所属機関名
医学研究科
著者ID
A1390
研究者ID
1000050379418
KUID
https://kuid-rm-web.ofc.kobe-u.ac.jp/search/detail?systemId=eaae093612aa3178520e17560c007669
著者名
Toh, Ryuji
杜, 隆嗣
トウ, リュウジ
所属機関名
医学研究科
著者ID
A1400
研究者ID
1000010415565
著者名
Irino, Yasuhiro
入野, 康宏
イリノ, ヤスヒロ
所属機関名
医学研究科
著者ID
A0846
研究者ID
1000080437483
KUID
https://kuid-rm-web.ofc.kobe-u.ac.jp/search/detail?systemId=7e44708e08ede856520e17560c007669
著者名
Shinohara, Masakazu
篠原, 正和
シノハラ, マサカズ
所属機関名
医学研究科
著者名
Iino, Takuya
著者名
Yoshikawa, Sachiko
著者ID
A1439
研究者ID
1000020590342
KUID
https://kuid-rm-web.ofc.kobe-u.ac.jp/search/detail?systemId=f08c30b91aeb7da2520e17560c007669
著者名
Tanaka, Hidekazu
田中, 秀和
タナカ, ヒデカズ
所属機関名
医学研究科
著者ID
A1476
研究者ID
1000020379415
KUID
https://kuid-rm-web.ofc.kobe-u.ac.jp/search/detail?systemId=981d74209f8570c1520e17560c007669
著者名
Satomi-Kobayashi, Seimi
小林, 成美
コバヤシ, セイミ
所属機関名
医学部附属病院
著者ID
A0790
研究者ID
1000000379413
KUID
https://kuid-rm-web.ofc.kobe-u.ac.jp/search/detail?systemId=c5087b90b6df0559520e17560c007669
著者名
Ishida, Tatsuro
石田, 達郎
イシダ, タツロウ
所属機関名
医学研究科
著者ID
A0883
研究者ID
1000020283880
KUID
https://kuid-rm-web.ofc.kobe-u.ac.jp/search/detail?systemId=383af6bc2b817735520e17560c007669
著者名
Hirata, Ken-ichi
平田, 健一
ヒラタ, ケンイチ
所属機関名
医学研究科
収録物名
Biochemical and Biophysical Research Communications
巻(号)
534
ページ
687-693
出版者
Elsevier
刊行日
2021-01-01
公開日
2022-02-01
抄録
Background: Metabolic remodeling in cardiomyocytes is deeply associated with the pathogenesis of heart failure (HF). Glutaminolysis is an anaplerotic pathway that incorporates α-ketoglutarate (αKG) derived from glutamine into the tricarboxylic acid (TCA) cycle. It is well known that cancer cells depend on glutamine for their increased energy demand and proliferation; however, the physiological roles of glutamine metabolism in failing hearts remain unclear. Objective: To investigate the regulatory mechanisms and biological effects of glutamine metabolism in oxidative stress-induced failing myocardium. Methods and results: The intracellular levels of glutamine, glutamate, and αKG were significantly decreased by H2O2 stimulation in rat neonatal cardiomyocytes (RNCMs). To better understand the metabolic flux in failing myocardium, we performed a stable isotope tracing study and found that glutaminolysis was upregulated in RNCMs under oxidative stress. Consistent with this, the enzymatic activity of glutaminase (Gls), which converts glutamine to glutamate, was augmented in RNCMs treated with H2O2. These findings suggest that glutamine anaplerosis is enhanced in cardiomyocytes under oxidative stress to compensate for the reduction of αKG. Furthermore, the inhibition of Gls reduced cardiac cell viability, ATP production, and glutathione (GSH) synthesis in RNCMs with H2O2 stimulation. Finally, we evaluated the effects of αKG on failing myocardium and observed that dimethyl α-ketoglutarate (DMKG) suppressed oxidative stress-induced cell death likely due to the enhancement of intracellular ATP and GSH levels. Conclusion: Our study demonstrates that under oxidative stress, glutaminolysis is upregulated to compensate for the loss of αKG and its replenishment into the TCA cycle, thereby exerting cardioprotective effects by maintaining ATP and GSH levels. Modulation of glutamine metabolism in failing hearts might provide a new therapeutic strategy for HF.
キーワード
Glutaminolysis
α-ketoglutarate
Glutaminase
Metabolic remodeling
Oxidative stress
Glutathione
カテゴリ
医学研究科
医学部附属病院
学術雑誌論文
権利
© 2020 Elsevier Inc.
This manuscript version is made available under the CC-BY-NC-ND 4.0 license http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
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資源タイプ
journal article
言語
English (英語)
ISSN
0006-291X
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eISSN
1090-2104
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NCID
AA00564395
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DOI
https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2020.11.018
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