GSK-3βの不活性化によるミトコンドリア膜電位の加速回復により、酸化剤誘発性壊死からの心筋細胞の保護が得られます。

ミトコンドリア膜電位の喪失（Δψm）は、さまざまなin辱によって細胞死に密接に関連していることが知られています。ただし、Δψm回復プロセスの加速が細胞壊死を防ぐかどうかは不明のままです。ここでは、Δψmの回復を促進した微小視局が、ミトコンドリアATPに敏感なK+（MKATP）チャネルの活性化またはグリコーゲンシンターゼキナーゼ-3β（GSK-3β）の不活性化によって与えられる細胞保護に寄与するという低次期を調べました。H9C2細胞のΔψmは、複合体IIIでの反応性酸素種（ROS）産生の誘導因子であるアンチマイシンA（AA）に1時間曝露する前または後に、テトラメチルホダミンエチルエステル（TMRE）によって決定されました。ミトコンドリア透過性遷移孔（MPTP）の開口は、カルセインのミトコンドリアの負荷によって決定されました。AAは、Δψmをベースラインの15±1％に減らし、ミトコンドリアからカルセイン漏れを誘導しました。Δψmはベースラインの51±3％に回収され、カルセイン搭載可能なミトコンドリアは、AAのウォッシュアウト後1時間でコントロールの6±1％でした。MKATPチャネルオープナーは、AA治療中にΔψmを変化させることなく、Δψm回復とミトコンドリアカルセインをそれぞれ73±2％および30±7％に改善しました。MKATPチャネルの活性化は、GSK-3βの阻害リン酸化を誘導し、AAウォッシュアウト後のROS産生、LDH放出、アポトーシスを抑制しました。GSK-3βのノックダウンとGSK-3βの薬理学的阻害は、MKATPチャネルの活性化の効果を模倣しました。AA除去時に投与されたROSスカベンジャーも、Δψmの回復を改善しました。これらの結果は、GSK-3βのMKATPチャネルの活性化による直接的または間接的に不活性化が、ROS産生とMPTP開口を抑制することによりΔψmの回復を促進し、酸化剤ストレス誘発細胞死からの細胞保護につながることを示しています。

Loss of mitochondrial membrane potential (ΔΨm) is known to be closely linked to cell death by various insults. However, whether acceleration of the ΔΨm recovery process prevents cell necrosis remains unclear. Here we examined the hypothesis that facilitated recovery of ΔΨm contributes to cytoprotection afforded by activation of the mitochondrial ATP-sensitive K+ (mKATP) channel or inactivation of glycogen synthase kinase-3β (GSK-3β). ΔΨm of H9c2 cells was determined by tetramethylrhodamine ethyl ester (TMRE) before or after 1-h exposure to antimycin A (AA), an inducer of reactive oxygen species (ROS) production at complex III. Opening of the mitochondrial permeability transition pore (mPTP) was determined by mitochondrial loading of calcein. AA reduced ΔΨm to 15 ± 1% of the baseline and induced calcein leak from mitochondria. ΔΨm was recovered to 51 ± 3% of the baseline and calcein-loadable mitochondria was 6 ± 1% of the control at 1 h after washout of AA. mKATP channel openers improved the ΔΨm recovery and mitochondrial calcein to 73 ± 2% and 30 ± 7%, respectively, without change in ΔΨm during AA treatment. Activation of the mKATP channel induced inhibitory phosphorylation of GSK-3β and suppressed ROS production, LDH release and apoptosis after AA washout. Knockdown of GSK-3β and pharmacological inhibition of GSK-3β mimicked the effects of mKATP channel activation. ROS scavengers administered at the time of AA removal also improved recovery of ΔΨm. These results indicate that inactivation of GSK-3β directly or indirectly by mKATP channel activation facilitates recovery of ΔΨm by suppressing ROS production and mPTP opening, leading to cytoprotection from oxidant stress-induced cell death.