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PPM1K mediates metabolic disorder of branched-chain amino acid and regulates cerebral ischemia-reperfusion injury by activating ferroptosis in neurons.

PPM1Kは分岐鎖アミノ酸の代謝障害を媒介し、ニューロンのフェロトーシスを活性化することで脳虚血再灌流障害を調節する (機械翻訳の邦題)

Cell death & disease2023Li T, Zhao L, Li Y, 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
抄録の表示
表示あり
出版状態
有効な記録
状態確認日
2026/08/17
収集日
2026/08/03
鮮度
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確認段階
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記録状態
公開

日本語要約(機械生成)

虚血性脳卒中は血管狭窄や閉塞による神経障害であり、再灌流療法が有効だが、虚血再灌流(I/R)障害が予後不良の原因となる。本研究では、タンパク質ホスファターゼPPM1Kが分岐鎖アミノ酸(BCAA)の代謝障害を介してフェロトーシスを誘導する機序を検討した。マウスI/Rモデルを用い、BCAA代謝促進剤BT2やレンチウイルスによるPPM1Kノックダウンを用いて検証した。その結果、I/R障害後、BCKDHAのリン酸化によるBCAA酸化障害でBCAAレベルが上昇し、PPM1K低下がリン酸化を促進することが示された。また、BCAAは培養皮質ニューロンで酸化ストレス、脂質過酸化、フェロトーシスを誘導し、BT2はBCKDHAリン酸化阻害を介してフェロトーシスを抑制した。さらに、PPM1KノックダウンによるBCAA異化障害もフェロトーシスを誘導し、BT2はマウスのI/R後の神経行動障害を改善し、その効果はフェロトーシス阻害剤フェロスタチン-1と類似していた。これらの結果は、脳虚血後のニューロンのフェロトーシスにおけるBCAAの新たな役割を明らかにし、虚血性脳卒中治療の新たな標的を示す。

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

Ischemic stroke is a neurological disorder caused by vascular stenosis or occlusion, accounting for approximately 87% of strokes. Clinically, the most effective therapy for ischemic stroke is vascular recanalization, which aims to rescue neurons undergoing ischemic insults. Although reperfusion therapy is the most effective treatment for ischemic stroke, it still has limited benefits for many patients, and ischemia-reperfusion (I/R) injury is a widely recognized cause of poor prognosis. Here, we aim to investigate the mechanism of protein phosphatase Mg2+/Mn2+ dependent 1 K (PPM1K) mediates metabolic disorder of branched-chain amino acids (BCAA) by promoting fatty acid oxidation led to ferroptosis after cerebral I/R injury. We established the I/R model in mice and used BT2, a highly specific BCAA dehydrogenase (BCKD) kinase inhibitor to promote BCAA metabolism. It was further verified by lentivirus knocking down PPM1K in neurons. We found that BCAA levels were elevated after I/R injury due to dysfunctional oxidative degradation caused by phosphorylated BCKD E1α subunit (BCKDHA). Additionally, the level of phosphorylated BCKDHA was determined by decreased PPM1K in neurons. We next demonstrated that BCAA could induce oxidative stress, lipid peroxidation, and ferroptosis in primary cultured cortical neurons in vitro. Our results further showed that BT2 could reduce neuronal ferroptosis by enhancing BCAA oxidation through inhibition of BCKDHA phosphorylation. We further found that defective BCAA catabolism could induce neuronal ferroptosis by PPM1K knockdown. Furthermore, BT2 was found to alleviate neurological behavior disorders after I/R injury in mice, and the effect was similar to ferroptosis inhibitor ferrostatin-1. Our findings reveal a novel role of BCAA in neuronal ferroptosis after cerebral ischemia and provide a new potential target for the treatment of ischemic stroke.

MeSH

Amino Acids, Branched-ChainAnimalsFerroptosisIschemic StrokeMetabolic DiseasesMiceProtein Phosphatase 2CReperfusion Injury

DOI 10.1038/s41419-023-06135-x

PMID 37752100

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