グルタチオンの除去は、CYP2E1を過剰発現するHEPG2細胞でアポトーシスと壊死を引き起こす

背景：以前の研究では、CYP2E1を発現するHEPG2細胞へのエタノール、鉄、またはアラキドン酸の添加が細胞生存率の損失を引き起こし、アポトーシスを引き起こすことが示されています。これらの効果は、細胞還元グルタチオン（GSH）レベルがブトヒオニンスルホキシミン（BSO）で処理することにより低下した場合に増強されました。HEPG2細胞におけるCYP2E1の過剰発現は、BSO治療後に毒素を添加した場合でも毒性を引き起こす可能性があります。このCYP2E1およびBSO依存性毒性を特徴付けるために研究が実施されました。 方法：CYP2E1を発現するHEPG2細胞を1〜4日間BSOで処理し、アポトーシスと細胞生存率に関連するさまざまなパラメーターをアッセイしました。 結果：CYP2E1（E47細胞）をBSOで発現する細胞の治療は、壊死と同様にアポトーシスをもたらしました。アポトーシスと壊死は互いに独立していた。これらの条件下でCYP2E1の代わりにCYP3A4を発現するコントロールHEPG2細胞またはHEPG2細胞では毒性は見つかりませんでした。抗酸化トロロックスはアポトーシスと壊死を部分的に防止しましたが、CYP2E1阻害剤であるジアリルスルフィドは完全に保護していました。カスパーゼ3の活性は、カスパーゼ1、8、または9ではなく、BSO処理E47細胞で増加し、カスパーゼ3の阻害剤はアポトーシスを予防しました。ミトコンドリア膜電位が減少し、ミトコンドリア膜透過性の移行の阻害剤であるシクロスポリンAがアポプトーシスと壊死を防ぐため、ミトコンドリアへの損傷はCYP2E1およびBSO依存性毒性に役割を果たすように見えます。膜電位の低下は、トロロックスとジアルスルフィドによって防止され、CYP2E1由来の反応性酸素種によるミトコンドリアへの損傷を示唆しました。 結論：これらの結果は、CYP2E1を介した酸化ストレスから保護する際のGSHの重要な役割を示しており、ミトコンドリアはCYP2E1由来の活性酸素種の標的である可能性があり、CYP2E1、ミトコンドリア、およびGSH恒常性の変化が役割を果たす可能性があることを示唆しています。アルコール誘発性肝障害で。

BACKGROUND: Previous studies have shown that addition of ethanol, iron, or arachidonic acid to HepG2 cells expressing CYP2E1 produced a loss in cell viability and caused apoptosis. These effects were enhanced when cellular reduced glutathione (GSH) levels were lowered by treatment with buthionine sulfoximine (BSO). Overexpression of CYP2E1 in HepG2 cells could produce toxicity even in the absence of added toxin after BSO treatment. Studies were carried out to characterize this CYP2E1-and BSO-dependent toxicity. METHODS: HepG2 cells expressing CYP2E1 were treated with BSO for 1 to 4 days, and various parameters associated with apoptosis and cell viability were assayed. RESULTS: Treatment of cells expressing CYP2E1 (E47 cells) with BSO resulted in apoptosis as well as necrosis. The apoptosis and necrosis were independent of each other. No toxicity was found with control HepG2 cells or HepG2 cells expressing CYP3A4 instead of CYP2E1 under these conditions. The antioxidant trolox partially prevented the apoptosis and necrosis, whereas diallylsulfide, a CYP2E1 inhibitor, was fully protective. The activity of caspase 3, but not caspases 1, 8, or 9, was increased in the BSO-treated E47 cells, and an inhibitor of caspase 3 prevented apoptosis. Damage to mitochondria appears to play a role in the CYP2E1- and BSO-dependent toxicity, because mitochondrial membrane potential was decreased and cyclosporin A, an inhibitor of the mitochondrial membrane permeability transition, prevented the apoptosis and the necrosis. The fall in membrane potential was prevented by trolox and diallylsulfide, suggesting damage to the mitochondria by CYP2E1-derived reactive oxygen species. CONCLUSIONS: These results indicate the critical role of GSH in protecting against CYP2E1-mediated oxidative stress and that mitochondria may be a target for CYP2E1-derived reactive oxygen species, and suggest that interactions between CYP2E1, mitochondria, and altered GSH homeostasis may play a role in alcohol-induced liver injury.