Sacubitril/valsartan reduces endoplasmic reticulum stress in a rat model of doxorubicin induced cardiotoxicity

Abstract

배경: 소포체 스트레스의 유도는 독소루비신 심장독성에서 중요한 원인 중 하나로 보고되었다. 안지오텐신 수용체와 네프릴리신을 동시에 억제하는 새로운 심부전 치료제인 사쿠비트릴/발사르탄은 최근 연구에서 독소루비신 심장독성에 보호 효과를 보여주었는데, 그 메커니즘은 아직 완전히 밝혀지지 않았다. 목적: 본 연구는 독소루비신 심장독성 랫드 모델에서 사쿠비트릴/발사르탄의 보호 효과를 확인하고, 소포체 스트레스 조절에 중점을 둔 관련 기전을 탐구하고자 하였다. 방법: 본 실험에서는 수컷 Sprague-Dawley 랫드를 정상군 (n = 8, 생리식염수 투여), 독소루비신군 (n = 7, 독소루비신 누적용량 15 mg/kg 투여), 독소루비신 + 사쿠비트릴/발사르탄군 (n = 8, 독소루비신 누적용량 15 mg/kg 과 사쿠비트릴/발사르탄 60 mg/kg/day 경구 투여)의 총 3 군으로 무작위 배정하였다. 독소루비신 투여 시작 6 주 뒤에 심장초음파 검사를 실시하였다. 또한 혈청 Troponin I 와 NT-proBNP 수치가 측정되었고, 세포사멸과 소포체 스트레스 관련 단백질 발현은 Western blot 으로 평가하였다. 결과: 사쿠비트릴/발사르탄 치료는 독소루비신에 의한 심기능 저하 및 심근 세포의 사멸을 유의하게 개선시켰다. 또한 사쿠비트릴/발사르탄 치료군은 독소루비신 심장독성 랫드 모델에서 발현이 증가하는 세포사멸과 소포체 스트레 스 연관 단백인 BAX, caspase 3, GRP78, PERK, IRE-1α, ATF-6, eIF-2α, ATF4, 그리고 CHOP의 발현을 유의하게 감소시켰다. 결론: 독소루비신 심장독성 랫드 모델에서 사쿠비트릴/발사르탄 치료는 소포 체 스트레스의 감소를 통하여 독소루비신에 의한 심장독성을 보호하는 효과를 보여주었다.|Background: The induction of endoplasmic reticulum (ER) stress has been reported as a key contributor to the cardiotoxicity of doxorubicin. Previous in vitro and in vivo studies suggest that sacubitril/valsartan, a novel angiotensin receptor-neprilysin inhibitor, could be effective against doxorubicin-induced cardiotoxicity. However, the precise mechanisms are not fully understood. Objective: we investigated whether the cardioprotective effects of sacubitril/valsartan are associated with ER stress modulation in a rat model of doxorubicin-induced cardiotoxicity. Materials and Methods: Male Sprague–Dawley rats were treated with intraperitoneal injections of doxorubicin (15 mg/kg; cumulative) or saline for 3 weeks. Following the first treatment, control animals were gavaged daily with water (n = 8), whereas doxorubicin-treated animals were gavaged daily with water (n = 8) or sacubitril/valsartan (60 mg/kg/day; n = 8) for 6 weeks. Echocardiography was performed 6 weeks after the initiation of doxorubicin. In addition, serum troponin I and N-terminal brain natriuretic peptide levels were determined, and the extent of apoptosis and protein levels related to ER stress in the cardiac tissue and doxorubicin-treated H9c2 cardiomyocytes were analyzed. Results: Sacubitril/valsartan significantly reduced doxorubicin-induced cardiac dysfunction and apoptosis in the myocardium. In addition, sacubitril/valsartan significantly downregulated the expression levels of proteins related to apoptosis and ER stress, including BAX, caspase 3, GRP78, PERK, IRE-1α, ATF-6, eIF-2α, ATF-4, and CHOP, in a rat model of doxorubicin-induced cardiotoxicity. Conclusions: Sacubitril/valsartan significantly alleviated doxorubicin-induced cardiotoxicity, which may be associated with the reduction of ER stress.