Coronary Microembolization Induces Cardiomyocyte Apoptosis Through the LOX-1–Dependent Endoplasmic Reticulum Stress Pathway Involving JNK/P38 MAPK

BackgroundLectin-like oxidized low-density lipoprotein receptor-1 (LOX-1) is a membrane protein associated with apoptosis. Endoplasmic reticulum (ER) stress-induced apoptosis has been determined in several cardiovascular diseases. Mitogen-activated protein kinase (MAPK) signalling is involved in apoptosis. The aim of this study was to investigate whether LOX-1, ER stress, and MAPKs play a role in cardiomyocyte apoptosis after coronary microembolization (CME) and the exact mechanisms involved.MethodsThirty swine were randomized into the following groups (n = 5 per group): sham, CME, CME + LOX-1 small-interfering RNA (siRNA), CME + control siRNA, CME + JNK inhibitor, and CME + p38 inhibitor. The CME model was established by injecting microspheres into the left anterior descending (LAD) artery, whereas swine in the sham group received normal saline instead. Twelve hours after the sham operation or CME, cardiac function, serum c-troponin I level, microinfarcts, and apoptotic index were determined. Relative expression levels of LOX-1, ER stress markers (glucose-regulated protein 78 [GRP 78], C/EBP homologous protein [CHOP], and cleaved caspase-12), cleaved caspase-3, c-Jun NH2-terminal protein kinases (JNK), p38, and extracellular signal–related protein kinases (ERK1/2) were measured.ResultsCME induced cardiac dysfunction, microinfarction, increased serum c-troponin I levels, and cardiomyocyte apoptosis. Additionally, the expression of LOX-1, ER stress markers, and cleaved caspase-3, and the phosphorylation of JNK, p38, and ERK1/2 were all enhanced. LOX-1 siRNA inhibited these effects except the phosphorylation of ERK1/2. Pretreatment with a JNK inhibitor or a p38 inhibitor attenuated the expression of ER stress markers and apoptosis.ConclusionsOur results indicated that CME induced cardiomyocyte apoptosis through the LOX-1–dependent ER stress pathway, in which the phosphorylation of JNK and p38 were involved. This might provide a new approach for the prevention and treatment of CME.

RésuméIntroductionLe récepteur des lipoprotéines de basse densité oxydées de type lectine (LOX-1) est une protéine membranaire associée à l’apoptose. L’apoptose induite par le stress du réticulum endoplasmique (RE) a été déterminée dans plusieurs maladies cardiovasculaires. La signalisation des protéines kinases activées par des agents mitogènes (MAPK) est impliquée dans l’apoptose. Le but de cette étude était d’examiner si le LOX-1, le stress du RE et les MAPK jouent un rôle dans l’apoptose des cardiomyocytes après la micro-embolisation coronarienne (MEC) et les mécanismes exacts impliqués.MéthodesTrente porcs étaient répartis de manière aléatoire dans les groupes suivants (n = 5 par groupe) : traitement fictif, MEC + petit ARN interférent (ARNsi) LOX-1, MEC + ARNsi témoin, MEC + inhibiteur de la protéine JNK (c-Jun N-terminal kinase) et MEC + inhibiteur de p38. Le modèle de MEC était établi en injectant les microsphères dans la partie proximale de l’artère interventriculaire antérieure (AIA), alors que les porcs du groupe de traitement fictif recevaient plutôt la solution saline habituelle. Douze heures après l’opération simulée ou la MEC, la fonction cardiaque, le taux sérique de troponine I cardiaque, les micro-infarctus et l’indice de l’apoptose étaient déterminés. Les concentrations relatives de l’expression du LOX-1, des marqueurs de stress du RE (la protéine régulée par le glucose 78 [GRP78], la protéine homologue C/EBP [CHOP] et la caspase-12 clivée), de la caspase-3 clivée, des protéines kinases c-Jun NH2-terminal (JNK), des kinases p38 et des kinases régulées par les signaux extracellulaires (ERK1/2) étaient mesurés.RésultatsLa MEC induisait la dysfonction cardiaque, le micro-infarctus, l’augmentation des taux sériques de la troponine I cardiaque et l’apoptose des cardiomyocytes. De plus, l’expression du LOX-1, des marqueurs de stress du RE et de la caspase-3 clivée, et la phosphorylation de la JNK, de la p38 et de la ERK1/2 se sont toutes améliorées. L’ARNsi LOX-1 inhibait ces effets, excepté la phosphorylation de la ERK1/2. Le prétraitement par un inhibiteur de la JNK ou un inhibiteur de p38 atténuait l’expression des marqueurs de stress du RE et de l’apoptose.ConclusionsNos résultats indiquaient que la MEC induisait l’apoptose des cardiomyocytes par la voie dépendante du LOX-1 du stress du RE d’où la phosphorylation de la JNK et la phosphorylation de la p38 étaient impliquées. Cela pourrait donner lieu à une nouvelle approche dans la prévention et le traitement de la MEC.