組換えジメチルアリギンジメチルアミノヒドロラーゼ-1ベースの生物療法薬は薬理学的に低い非対称ジメチルアルギニンになり、虚血後心機能と心筋細胞ミトコンドリア活性を改善します

高血清レベルの非対称ジメチルアルギニン（ADMA）は、心血管疾患と死亡率に関連しています。特にADMAを低下させる薬物剤と心血管合併症への潜在的な影響は不明です。この研究では、虚血再灌流損傷（I/R）に対する心筋反応に対するADMAの特定の低下の影響と、心筋細胞機能への直接的な影響を調査することを目的としました。I/R損傷に対する組換えジメチルアルギニンジメチルアミノヒドロラーゼ（RDDAH）-1の効果は、分離されたマウス心臓の調製を使用して決定されました。呼吸能力とミトコンドリア反応性酸素種（ROS）生成は、マウス心筋細胞で決定されました。我々の結果は、RDDAH-1治療によるADMAの低下により、心機能の回復が改善され、I/R損傷に対するマウス心臓反応における心筋梗塞サイズの減少がもたらされることを示しています（RDDAH-1 15.90±4.23％、P <0.01）。マウス心筋細胞では、RDDAH-1治療により、呼吸能力のADMA誘発性調節不全が改善され、ミトコンドリアROSが減少しました。さらに、ヒト誘発多能性幹細胞（HIPSC）由来の心筋細胞では、低酸素および高ADMA下で収縮性障害を伴う心筋細胞を由来します。RDDAH-1治療は、I/R誘導性の心筋サイトカイン発現を選択的に修飾し、炎症性サイトカインIL-17A（P <0.001）の減少と抗炎症性サイトカインIL-10およびIL-13の発現の増加をもたらしました（P <0.01）。さらに、in vitroの研究では、IL-17Aが心臓、心筋細胞、および内皮細胞のADMA-DDAH経路によって調節された主要な一般的なサイトカインであることが示されました。これらの研究は、RDDAH-1による薬理学的治療によるADMAの低下を、I/R損傷を減らし、心機能の改善、および心筋細胞の生体エネルギーを改善し、鼓動活動を改善することを示しています。これらの効果は、心筋細胞の低下と心筋細胞ミトコンドリア機能の保存に起因する可能性があります。有意性声明：非対称ジメチルアルギニン（ADMA）の病理学的役割は、心血管疾患と死亡率との関連によって実証されています。現在、具体的に低いADMAへの薬物薬は入手できません。本研究では、組換え組換えジメチルアルギニンジメチルアミノヒドロラーゼ（RDDAH）によるADMAの低下-1が虚血後心機能と心筋細胞の生体エネルギーと鼓動活動を改善するという最初の証拠を提供します。私たちの研究は、薬理学的治療によるADMAの低下は、心血管疾患および腎疾患の治療のための新しい治療法を開発する機会を提供することを示唆しています。

High serum levels of asymmetric dimethyl arginine (ADMA) are associated with cardiovascular disease and mortality. Pharmacological agents to specifically lower ADMA and their potential impact on cardiovascular complications are not known. In this study, we aimed to investigate the effect of specific lowering of ADMA on myocardial response to ischemia-reperfusion injury (I/R) and direct effects on cardiomyocyte function. Effects of recombinant dimethylarginine dimethylaminohydrolase (rDDAH)-1 on I/R injury were determined using isolated mouse heart preparation. Respiration capacity and mitochondrial reactive oxygen species (ROS) generation were determined on mouse cardiomyocytes. Our results show that lowering ADMA by rDDAH-1 treatment resulted in improved recovery of cardiac function and reduction in myocardial infarct size in mouse heart response to I/R injury (control 22.24 ±4.60% versus rDDAH-1 15.90 ±4.23%, P < 0.01). In mouse cardiomyocytes, rDDAH-1 treatment improved ADMA-induced dysregulation of respiration capacity and decreased mitochondrial ROS. Furthermore, in human induced pluripotent stem cell (hiPSC)-derived cardiomyocytes with impaired contractility under hypoxia and high ADMA, rDDAH-1 treatment improved recovery and beating frequency (P < 0.05). rDDAH-1 treatment selectively modified I/R-induced myocardial cytokine expression, resulting in reduction in proinflammatory cytokine IL-17A (P < 0.001) and increased expression of anti-inflammatory cytokines IL-10 and IL-13 (P < 0.01). Further in vitro studies showed that IL-17A was the predominant and common cytokine modulated by ADMA-DDAH pathway in heart, cardiomyocytes, and endothelial cells. These studies show that lowering ADMA by pharmacological treatment with rDDAH-1 reduced I/R injury, improved cardiac function, and ameliorated cardiomyocyte bioenergetics and beating activity. These effects may be attributable to ADMA lowering in cardiomyocytes and preservation of cardiomyocyte mitochondrial function. SIGNIFICANCE STATEMENT: The pathological role of asymmetric dimethyl arginine (ADMA) has been demonstrated by its association with cardiovascular disease and mortality. Currently, pharmacological drugs to specifically lower ADMA are not available. The present study provides the first evidence that lowering of ADMA by recombinant recombinant dimethylarginine dimethylaminohydrolase (rDDAH)-1 improved postischemic cardiac function and cardiomyocyte bioenergetics and beating activity. Our studies suggest that lowering of ADMA by pharmacologic treatment offers opportunity to develop new therapies for the treatment of cardiovascular and renal disease.