パルミチン酸誘発性肝細胞死に対するメトホルミンの保護効果

脂肪毒性は肝細胞死を引き起こすため、非アルコール性脂肪肝疾患（NAFLD）の病因に重要な役割を果たします。第一選択抗糖尿病薬であるメトホルミンは、NAFLDに対する潜在的な保護効果を示しています。ただし、基礎となるメカニズムはまだ明確ではありません。この研究では、脂肪毒性に焦点を当てて、NAFLDにおけるメトホルミンの保護効果の分子メカニズムを理解することを目指しています。細胞死は、パルミテートおよびメトホルミンにさらされたHepG2細胞および原発性ラット肝細胞で研究されました。メトホルミンは、HEPG2細胞でパルミチン酸誘発壊死とアポトーシス（それぞれ52％および57％減少）を改善しました。メトホルミンは、原発性ラット肝細胞のパルミチン酸誘発壊死も減少させました（P <0.05）。メトホルミンの保護効果は、細胞内脂質含有量の減少またはAMPKシグナル伝達経路の活性化によるものではありません。メトホルミンとロテノンの低濃度（0.1μmol/L）は、HEPG2細胞の基底および最大のミトコンドリア呼吸およびプロトン漏れの減少によって示されるミトコンドリア呼吸に対して中程度の阻害を示しました。さらに、メトホルミンとロテノン（0.1μmol/L）は、HepG2細胞と原発性ラット肝細胞の両方でミトコンドリア膜電位を保持していました。さらに、メトホルミンとロテノン（0.1μmol/L）は、活性酸素種（ROS）産生を減少させ、スーパーオキシドジスムターゼ2（SOD2）発現を増加させます。我々の結果は、メトホルミンAMPKがミトコンドリア呼吸鎖の中程度の阻害、ミトコンドリア機能の回復、細胞ROS産生の減少、およびSOD2発現の誘発により、メトホルミンがグルコースを超えて有益な作用を持っている可能性があることを示す、ミトコンドリア呼吸鎖の中程度の阻害により、パルミチン酸誘発性肝細胞死から保護することを確立しています。効果を低下させ、また、ミトコンドリア複合体がNAFLDの治療標的である可能性があることを示唆しています。

Lipotoxicity causes hepatic cell death and therefore plays an important role in the pathogenesis of non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD). Metformin, a first-line anti-diabetic drug, has shown a potential protective effect against NAFLD. However, the underlying mechanism is still not clear. In this study, we aim to understand the molecular mechanism of the protective effect of metformin in NAFLD, focusing on lipotoxicity. Cell death was studied in HepG2 cells and primary rat hepatocytes exposed to palmitate and metformin. Metformin ameliorated palmitate-induced necrosis and apoptosis (decreased caspase-3/7 activity by 52% and 57% respectively) in HepG2 cells. Metformin also reduced palmitate-induced necrosis in primary rat hepatocytes (P < 0.05). The protective effect of metformin is not due to reducing intracellular lipid content or activation of AMPK signaling pathways. Metformin and a low concentration (0.1 μmol/L) of rotenone showed moderate inhibition on mitochondrial respiration indicated by reduced basal and maximal mitochondrial respiration and proton leak in HepG2 cells. Moreover, metformin and rotenone (0.1 μmol/L) preserved mitochondrial membrane potential in both HepG2 cells and primary rat hepatocytes. In addition, metformin and rotenone (0.1 μmol/L) also reduces reactive oxygen species (ROS) production and increase superoxide dismutase 2 (SOD2) expression. Our results establish that metformin AMPK-independently protects against palmitate-induced hepatic cell death by moderate inhibition of the mitochondrial respiratory chain, recovering mitochondrial function, decreasing cellular ROS production, and inducing SOD2 expression, indicating that metformin may have beneficial actions beyond its glucose-lowering effect and also suggests that mitochondrial complex І may be a therapeutic target in NAFLD.