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Boosting the pentose phosphate pathway restores cardiac progenitor cell availability in diabetes.
Katare, Rajesh; Oikawa, Atsuhiko; Cesselli, Daniela; Beltrami, Antonio P; Avolio, Elisa; Muthukrishnan, Deepti; Munasinghe, Pujika Emani; Angelini, Gianni; Emanueli, Costanza; Madeddu, Paolo.
Afiliação
  • Katare R; Chair of Experimental Cardiovascular Medicine, Bristol Heart Institute, University of Bristol, Level 7, Bristol Royal Infirmary, Upper Maudlin Street, Bristol BS28HW, UK. /rajesh.katare@otago.ac.nz
Cardiovasc Res ; 97(1): 55-65, 2013 Jan 01.
Article em En | MEDLINE | ID: mdl-22997160
ABSTRACT

AIMS:

Diabetes impinges upon mechanisms of cardiovascular repair. However, the biochemical adaptation of cardiac stem cells to sustained hyperglycaemia remains largely unknown. Here, we investigate the molecular targets of high glucose-induced damage in cardiac progenitor cells (CPCs) from murine and human hearts and attempt safeguarding CPC viability and function through reactivation of the pentose phosphate pathway. METHODS AND

RESULTS:

Type-1 diabetes was induced by streptozotocin. CPC abundance was determined by flow cytometry. Proliferating CPCs were identified in situ by immunostaining for the proliferation marker Ki67. Diabetic hearts showed marked reduction in CPC abundance and proliferation when compared with controls. Moreover, Sca-1(pos) CPCs isolated from hearts of diabetic mice displayed reduced activity of key enzymes of the pentose phosphate pathway, glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD), and transketolase, increased levels of superoxide and advanced glucose end-products (AGE), and inhibition of the Akt/Pim-1/Bcl-2 signalling pathway. Similarly, culture of murine CPCs or human CD105(pos) progenitor cells in high glucose inhibits the pentose phosphate and pro-survival signalling pathways, leading to the activation of apoptosis. In vivo and in vitro supplementation with benfotiamine reactivates the pentose phosphate pathway and rescues CPC availability and function. This benefit is abrogated by either G6PD silencing by small interfering RNA (siRNA) or Akt inhibition by dominant-negative Akt.

CONCLUSION:

We provide new evidence of the negative impact of diabetes and high glucose on mechanisms controlling CPC redox state and survival. Boosting the pentose phosphate pathway might represent a novel mechanistic target for protection of CPC integrity.
Assuntos
Glicemia/metabolismo; Diabetes Mellitus Experimental/tratamento farmacológico; Diabetes Mellitus Tipo 1/tratamento farmacológico; Miócitos Cardíacos/efeitos dos fármacos; Via de Pentose Fosfato/efeitos dos fármacos; Células-Tronco/efeitos dos fármacos; Tiamina/análogos & derivados; Animais; Antígenos CD/metabolismo; Antígenos Ly/metabolismo; Apoptose/efeitos dos fármacos; Biomarcadores/metabolismo; Proliferação de Células/efeitos dos fármacos; Sobrevivência Celular/efeitos dos fármacos; Células Cultivadas; Diabetes Mellitus Experimental/induzido quimicamente; Diabetes Mellitus Experimental/metabolismo; Diabetes Mellitus Experimental/patologia; Diabetes Mellitus Tipo 1/induzido quimicamente; Diabetes Mellitus Tipo 1/metabolismo; Diabetes Mellitus Tipo 1/patologia; Endoglina; Citometria de Fluxo; Glucosefosfato Desidrogenase/genética; Glucosefosfato Desidrogenase/metabolismo; Produtos Finais de Glicação Avançada/metabolismo; Humanos; Imuno-Histoquímica; Antígeno Ki-67/metabolismo; Masculino; Proteínas de Membrana/metabolismo; Camundongos; Miócitos Cardíacos/metabolismo; Miócitos Cardíacos/patologia; Estresse Oxidativo/efeitos dos fármacos; Proteínas Proto-Oncogênicas c-akt/genética; Proteínas Proto-Oncogênicas c-akt/metabolismo; Proteínas Proto-Oncogênicas c-bcl-2/metabolismo; Proteínas Proto-Oncogênicas c-pim-1/metabolismo; Interferência de RNA; Receptores de Superfície Celular/metabolismo; Transdução de Sinais/efeitos dos fármacos; Células-Tronco/metabolismo; Células-Tronco/patologia; Superóxidos/metabolismo; Tiamina/farmacologia; Transfecção; Transcetolase/metabolismo

Texto completo: 1 Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Via de Pentose Fosfato / Células-Tronco / Tiamina / Glicemia / Miócitos Cardíacos / Diabetes Mellitus Experimental / Diabetes Mellitus Tipo 1 Idioma: En Revista: Cardiovasc Res Ano de publicação: 2013 Tipo de documento: Article País de afiliação: Reino Unido

Texto completo: 1 Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Via de Pentose Fosfato / Células-Tronco / Tiamina / Glicemia / Miócitos Cardíacos / Diabetes Mellitus Experimental / Diabetes Mellitus Tipo 1 Idioma: En Revista: Cardiovasc Res Ano de publicação: 2013 Tipo de documento: Article País de afiliação: Reino Unido