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Cell-autonomous effect of cardiomyocyte branched-chain amino acid catabolism in heart failure in mice.

心不全における心筋細胞の分岐鎖アミノ酸異化の細胞自律的効果(マウスにおける研究) (機械翻訳の邦題)

Acta pharmacologica Sinica2023Yu JY, Cao N, Rau CD, et al.
研究デザインその他の原著論文
対象動物

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研究デザイン
その他の原著論文
対象
動物
出版年
2023
出典
doi.org
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出版状態
有効な記録
状態確認日
2026/08/17
収集日
2026/08/03
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確認段階
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公開

日本語要約(機械生成)

心不全では脂肪酸やグルコース代謝の変化に加え、分岐鎖アミノ酸(BCAA)異化の障害が代謝の特徴であり治療標的とされる。しかし、BCAA異化酵素は全細胞に発現し、肥満や糖尿病でも全身性の異化障害がみられるため、心筋細胞における細胞自律的な影響は不明であった。本研究では、心筋細胞特異的かつ時間特異的にBCKDH複合体のE1αサブユニットを欠損させBCAA異化を遮断したマウス(BCKDHA-cKO)と、BCKDHキナーゼを欠損させBCAA異化を亢進したマウス(BCKDK-cKO)を作製した。その結果、E1α欠損は心機能低下、収縮期心室拡大、病理的トランスクリプトーム変化を誘導したが、BCKDK欠損は基礎心機能や圧負荷による心機能障害に影響しなかった。これにより、心筋細胞におけるBCAA異化の細胞自律的役割が初めて確立された。

この要約は公開抄録のみを根拠にAIが機械的に生成したものです。正確な内容は原文を確認してください。

抄録

Parallel to major changes in fatty acid and glucose metabolism, defect in branched-chain amino acid (BCAA) catabolism has also been recognized as a metabolic hallmark and potential therapeutic target for heart failure. However, BCAA catabolic enzymes are ubiquitously expressed in all cell types and a systemic BCAA catabolic defect is also manifested in metabolic disorder associated with obesity and diabetes. Therefore, it remains to be determined the cell-autonomous impact of BCAA catabolic defect in cardiomyocytes in intact hearts independent from its potential global effects. In this study, we developed two mouse models. One is cardiomyocyte and temporal-specific inactivation of the E1α subunit (BCKDHA-cKO) of the branched-chain α-ketoacid dehydrogenase (BCKDH) complex, which blocks BCAA catabolism. Another model is cardiomyocyte specific inactivation of the BCKDH kinase (BCKDK-cKO), which promotes BCAA catabolism by constitutively activating BCKDH activity in adult cardiomyocytes. Functional and molecular characterizations showed E1α inactivation in cardiomyocytes was sufficient to induce loss of cardiac function, systolic chamber dilation and pathological transcriptome reprogramming. On the other hand, inactivation of BCKDK in intact heart does not have an impact on baseline cardiac function or cardiac dysfunction under pressure overload. Our results for the first time established the cardiomyocyte cell autonomous role of BCAA catabolism in cardiac physiology. These mouse lines will serve as valuable model systems to investigate the underlying mechanisms of BCAA catabolic defect induced heart failure and to provide potential insights for BCAA targeted therapy.

MeSH

Amino Acids, Branched-ChainAnimalsDiabetes MellitusHeart FailureMiceMyocytes, CardiacObesity

DOI 10.1038/s41401-023-01076-9

PMID 36991098

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