High glucose augments ROS generation regulates mitochondrial dysfunction and apoptosis via stress signalling cascades in keratinocytes

细胞生物学 氧化应激 线粒体 活性氧 细胞凋亡 PI3K/AKT/mTOR通路 蛋白激酶B 信号转导 线粒体ROS 化学 生物 生物化学
作者
Huma Rizwan,Sweta Pal,Silpa Sabnam,Arttatrana Pal
出处
期刊:Life Sciences [Elsevier]
卷期号:241: 117148-117148 被引量:290
标识
DOI:10.1016/j.lfs.2019.117148
摘要

Mitochondria are fascinating structures of the cellular compartments that generate energy to run the cells. However, inherent disorders of mitochondria due to diabetes can cause major disruption of metabolism that produces huge amount of reactive oxygen species (ROS). Here we study the elevated level of ROS provoked by high glucose (HG) environment triggered mitochondrial dysfunction, inflammatory response and apoptosis via stress signalling pathway in keratinocytes. Our results demonstrated that elevated glucose level in keratinoctes, increase the accumulations of ROS and decrease in cellular antioxidant capacities. Moreover, excess production of ROS was associated with mitochondrial dysfunction, characterized by loss of mitochondrial membrane potential (ΔΨm), increase in mitochondrial mass, alteration of mitochondrial respiratory complexes, cytochrome c (Cyt c) release, decrease in mitochondrial transcription factor A (TFAM) and increase in mitochondrial DNA (mtDNA) fragmentation. Damaged mtDNA escaped into the cytosol, where it engaged the activation of ERK1/2, PI3K/Akt, tuberin and mTOR via cGAS-STING leading to IRF3 activation. Pre-treatment of pharmacological inhibitors, ERK1/2 or PI3K/Akt suppressed the IRF3 activation. Furthermore, our results demonstrated that activation of IRF3 in HG environment coinciding with increased expression of inflammatory mediators. Excess production of ROS interfered with decreased in cell viability, increased lysosomal content and expression of FoxOs, leading to cell cycle deregulation and apoptosis. Pre-treatment of N-acetyl-l-cysteine (NAC) significantly reduced the HG-induced cell cycle deregulation and apoptosis in keratinocytes. In conclusion, increased oxidative stress underlies the decrease in antioxidant capacities and mitochondrial dysfunction in HG environment correlate with inflammation response and apoptosis via ERK1/2-PI3K/Akt-IRF3 pathway in keratinoctes.
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