Role of protein kinase C isoforms in cardioprotective mechanism of chronic hypoxia

Abstract

Kardiovaskulární onemocnění, především akutní infarkt myokardu, jsou jednou z hlavních příčin úmrtí ve vyspělých zemích. Je známo, že dlouhodobá adaptace na chronickou intermitentní hypobarickou hypoxii (IHH) snižuje rozsah ischemicko-reperfúzního poškození. Zdá se, že proteinkinasa C (PKC) se uplatňuje v mechanismu kardioprotektivního účinku IHH, neboť obecný inhibitor PKC zcela zablokoval kardioprotekci vyvolanou adaptací na IHH. Nicméně zapojení jednotlivých isoforem PKC v tomto kardioprotektivním fenoménu zůstává nejasné. Cílem této práce bylo studovat úlohu isoforem PKCδ a PKCε, které jsou nejvíce zastoupenými isoformami PKC v myokardu potkana, v mechanismu kardioprotektivního působení IHH. Ukázali jsme, že adaptace na IHH zvyšuje v myokardu levé komory potkana celkové množství proteinu PKCδ společně s množstvím její fosforylované/aktivní formy a současně zvyšuje přítomnost této isoformy PKC na sarkolemální membráně a v mitochondriích. Redistribuce PKCδ na sarkolemální membránu a do mitochondrií stejně jako snížení velikosti infarktového ložiska v srdcích adaptovaných na IHH byly potlačeny podáním inhibitoru PKCδ delta, rottlerinu. Adaptace na IHH naopak snížila množství celkového proteinu PKCε a neovlivnila buněčnou distribuci a fosforylaci této isoformy PKC. Podání inhibitoru PKCε, KP-1633,...

Cardiovascular diseases, particularly acute myocardial infarction, are one of the leading causes of death in developed countries. It is well known that adaptation to chronic intermittent hypobaric hypoxia (IHH) confers long-lasting cardiac protection against acute ischemia/reperfusion injury. Protein kinase C (PKC) appears to play a role in its cardioprotective mechanism since the administration of general PKC inhibitor completely abolished the improvement of ischemic tolerance in IHH hearts. However, the involvement of individual PKC isoforms remains unclear. Therefore, the primary aim of this study was to investigate the potential involvement of PKCδ and PKCε, the most prevalent PKC isoforms in rat heart, in the mechanism of IHH-induced cardioprotection. We showed that IHH up- regulated PKCδ protein in left ventricle, enhanced its phosphorylation on Ser643 and increased its co-localization with markers of mitochondrial and sarcolemmal membranes. PKCδ subcellular redistribution induced by IHH as well as the infarct size-limiting effect of IHH was reversed by acute treatment with PKCδ inhibitor rottlerin. These data support the view that PKCδ plays a significant role in IHH-induced cardioprotection. On the other hand, adaptation to IHH decreased the PKCε total protein level without affecting its...