Potential effects of 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase inhibition on G protein-mediated cardiac hypertrophy

Abstract

[한글]최근 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A 환원효소 억제제가 심부전 발생의 주요원인인 심근비대를 억제할 수 있음이 보고 되었으며, 그 기전으로 콜레스테롤 생성과정에서 생산되는 GTPase의 생성을 억제함으로써 일어날 수 있다고 연구되었다. 그러나 심근비대를 일으키는 주요 경로인 G-단백질을 통한 스타틴의 심근비대억제 효과에 관해서는 연구된 바가 없다. 이에 본 연구에서는 스타틴이 GTPase와 독립적으로 G-단백질에 작용하여 심근세포의 비대를 억제할 수 있는 지를 연구해 보고자 하였다. 신생백서의 좌심실에서 추출한 심근세포를 대상으로 norepinephrine을 통한 세포비대를 유발하였으며, rosuvastain을 처치하여 세포비대가 억제될 수 있는지와 억제에 관여하는 신호전달 체계를 세포의 총단백/DNA양, 심근세포의 형태학적 크기, 세포내 myosin light chain 의총량, 칼슘 및 칼슘조절인자의 변화를 확인하였으며, 세포신호전달인자에 대한 western blotting과 RT-PCR 기법을 통하여 확인하였다. Norepinephrine 처치를 통하여 α1-adnrenergic 수용체에 선택적으로 작용하여 심근세포의 비대를 유발할 수 있었으며, 이 과정에서 Gh 단백질의 활성과 세포막에서의 Gh 단백질에 의한 신호전달작용을 확인할 수 있었으며 PKC-MEK-ERK 전달체계의 활성화를 확인할 수 있었다. 이후 Rosuvastain 을 처치하여 심근세포의 norepinephrine에 의한 비대를 억제할 수 있었으며, 세포막에서의 선택적으로 Gh 단백질의 활성을 억제할 수 있었다. Rosuvastatin 은 용량에 비례하여 norepinephrine으로 인해 증가된 세포내 총단백질/DNA 용량, myosin light chain-2의 양, 세포표면적을 감소시킬 수 있었으며, 세포전달 인자인 PKC, MEK1,2, ERK 의 인산화를 억제시킬 수 있었다. 또한 Rosuvastain 을 처치하여 norepinephrine으로 인해 발생한 세포내 SERCA2a의 비활성화 및 칼슘의 과부하를 조절할 수 있었다. 결론적으로 rosuvastatin은 Gh 단백질에 직접적으로 작용하여 α1-adrenergic 수용체를 통한 심근세포 비대를 억제할 수 있음과 관련된 신호전달체계를 증명할 수 있었다.

[영문]Statins have recently been shown to produce anti-cardiac hypertrophic effects via the regulation of small GTPases. However, the effects of statins on G-protein mediated cardiac hypertrophy, which is the main pathway of cardiac hypertrophy, have not yet been studied. We sought to evaluate whether statin treatment directly suppresses cardiac hypertrophy through a large G-protein-coupled pathway regardless of the regulation of small GTPases. Using neonatal rat cardiomyocytes we evaluated norepinephrine (NE)-induced cardiac hypertrophy for its suppressibility by rosuvastatin and the pathways involved by analyzing total protein/DNA content, cell surface area, immunoblotting and RT-PCR for signal transduction molecule. Treatment with NE induced cardiac hypertrophy accompanied by Gh expression and membrane translocation. Rosuvastatin inhibited Gh protein activity in cardiomyocytes by inhibiting basal and NE-stimulated mRNA transcription, protein expression and membrane translocation; however, NE-stimulated Gq protein expression was not inhibited. In a concentration-dependent manner, rosuvastatin inhibited total protein synthesis and downregulated basal and NE-induced expression of myosin light chain2 and the c-fos proto-oncogene in cardiomyocytes. In addition, the NE-stimulated PKC-MEK1,2-ERKs signaling cascade was inhibited by pretreatment with rosuvastatin. Rosuvastatin treatment also helped maintain expression levels of SERCA2a and intracellular calcium concentration. Gh protein is a novel target of statins in myocardial hypertrophy. Statin treatment may directly suppress cardiac hypertrophy through a large Gh-protein-coupled pathway regardless of the regulation of small GTPases.