Chemical chaperone 4-phenyl butyric acid (4-PBA) reduces hepatocellular lipid accumulation and lipotoxicity through induction of autophagy

• DOI: 10.1194/jlr.m077537
• Publication Date: 2017-06-28T00:20:16Z
• Authors: Ashraf U. Nissar; Love Sharma; Malik A. Mudasir; Lone A. Nazir; Sheikh A. Umar; Parduman R. Sharma; Ram A. Vishwakarma; Sheikh A. Tasduq
• Keywords: Cell biology; Carcinoma, Hepatocellular; Epidemiology; lipid droplet; Lipid droplet; Apoptosis; QD415-436; Plant Science; Autophagy-Related Protein 7; Biochemistry; Fatty Acids, Monounsaturated; Agricultural and Biological Sciences; 03 medical and health sciences; Endocrinology; Role of Autophagy in Disease and Health; Cell Line, Tumor; Biochemistry, Genetics and Molecular Biology; Health Sciences; Autophagy; Humans; Insulin; Phenylbutyrate; Biology; bcl-2-Associated X Protein; Lipid Metabolism and Storage in Organisms; Programmed cell death; 0303 health sciences; Liver Neoplasms; Life Sciences; Insulin resistance; Lipid Droplets; Endoplasmic Reticulum Stress; Lipid Metabolism; Phenylbutyrates; Chemistry; cell death; Proto-Oncogene Proteins c-bcl-2; Plant Responses to Flooding Stress; Gene Knockdown Techniques; Medicine; Reactive Oxygen Species; Atg7; Lipotoxicity

La autofagia defectuosa se ha relacionado con la lipotoxicidad en varios modelos celulares. Nuestro objetivo fue investigar la autofagia en células de hepatoma estimuladas por lípidos (Huh7) y probar si el ácido 4-fenilbutírico (4-PBA), una chaperona química, tiene un papel beneficioso en la acumulación de grasa hepática y la lipotoxicidad. Informamos que la exposición a largo plazo (24 h) de los hepatocitos al palmitato bloquea el flujo autofágico que conduce a la acumulación de lípidos y la muerte celular. El análisis de transferencia Western mostró un aumento de la acumulación de SQSTM1/p62 y una disminución de la expresión de Beclin1 y Atg7 en las células tratadas con palmitato. La inhibición de la autofagia por 3-metiladenina (3-MA) en células tratadas con palmitato no aumentó la acumulación de SQSTMI/p62 ni la muerte celular, lo que sugiere un bloqueo completo de la autofagia por palmitato. El 4-PBA redujo la acumulación de lípidos y la muerte celular que se asociaron con la restauración de la autofagia. La anulación mediada por ARNip de Atg7 y la presencia de inhibidores de la autofagia, 3-MA y cloroquina, dieron como resultado la disminución del efecto hipolipemiante del 4-PBA, lo que sugiere que el 4-PBA media su efecto hipolipemiante a través de la autofagia. Los parámetros apoptóticos, incluida la relación Bcl2:Bax alterada y la escisión de PARP1 inducida por palmitato, mejoraron con 4-PBA. Nuestros resultados indican que el palmitato perjudica la autofagia y aumenta la acumulación de lípidos en las células Huh7, mientras que el 4-PBA desempeña un papel protector en la acumulación de lípidos y la lipotoxicidad a través de la activación de la autofagia.<br/>L'autophagie défectueuse a été liée à la lipotoxicité dans plusieurs modèles cellulaires. Nous avons cherché à étudier l'autophagie dans les cellules d'hépatome stimulées par les lipides (Huh7) et avons testé si l'acide 4-phényl butyrique (4-PBA), un chaperon chimique, joue un rôle bénéfique dans l'accumulation de graisse hépatique et la lipotoxicité. Nous rapportons qu'une exposition à long terme (24 h) des hépatocytes au palmitate bloque le flux autophagique qui conduit à l'accumulation de lipides et à la mort cellulaire. L'analyse par Western blot a montré une accumulation accrue de SQSTM1/p62 et une diminution de l'expression de Beclin1 et Atg7 dans les cellules traitées au palmitate. L'inhibition de l'autophagie par la 3-méthyladénine (3-MA) dans les cellules traitées au palmitate n'a ni augmenté l'accumulation de SQSTMI/p62 ni la mort cellulaire, suggérant ainsi un blocage complet de l'autophagie par le palmitate. Le 4-PBA a réduit l'accumulation de lipides et la mort cellulaire associées à la restauration de l'autophagie. La réduction de l'Atg7 par l'ARNsi et la présence d'inhibiteurs de l'autophagie, le 3-MA et la chloroquine, ont entraîné une diminution de l'effet hypolipémiant du 4-PBA, suggérant que le 4-PBA médiait son effet hypolipémiant par l'autophagie. Les paramètres apoptotiques, y compris le rapport Bcl2 :Bax modifié et le clivage PARP1 induit par le palmitate, ont été améliorés par le 4-PBA. Nos résultats indiquent que le palmitate altère l'autophagie et augmente l'accumulation de lipides dans les cellules Huh7, tandis que le 4-PBA joue un rôle protecteur dans l'accumulation de lipides et la lipotoxicité par activation de l'autophagie.<br/>Defective autophagy has been linked to lipotoxicity in several cellular models. We aimed to investigate autophagy in lipid-stimulated hepatoma (Huh7) cells and tested whether 4-phenyl butyric acid (4-PBA), a chemical chaperone, has a beneficial role in hepatic fat accumulation and lipotoxicity. We report that long-term (24 h) exposure of hepatocytes to palmitate block autophagic flux that leads to lipid accumulation and cell death. Western blotting analysis showed increased accumulation of SQSTM1/p62, and decreased expression of Beclin1 and Atg7 in palmitate-treated cells. Autophagy inhibition by 3-methyladenine (3-MA) in palmitate-treated cells neither increased SQSTMI/p62 accumulation nor cell death, thus suggesting complete blockade of autophagy by palmitate. 4-PBA reduced lipid accumulation and cell death that were associated with restoration of autophagy. siRNA-mediated knockdown of Atg7 and presence of autophagy inhibitors, 3-MA and chloroquine, resulted in the decrease in lipid-lowering effect of 4-PBA, suggesting that 4-PBA mediates its lipid-lowering effect via autophagy. Apoptotic parameters, including altered Bcl2:Bax ratio and PARP1 cleavage induced by palmitate, were improved by 4-PBA. Our results indicate that palmitate impairs autophagy and increases lipid accumulation in Huh7 cells, whereas 4-PBA plays a protective role in lipid accumulation and lipotoxicity through activation of autophagy.<br/>ارتبط الالتهام الذاتي المعيب بالسمية الشحمية في العديد من النماذج الخلوية. كنا نهدف إلى التحقيق في البلعمة الذاتية في خلايا الورم الكبدي المحفز بالدهون (Huh7) واختبار ما إذا كان حمض 4 -فينيل بوتيريك (4 - PBA)، وهو مرافقة كيميائية، له دور مفيد في تراكم الدهون في الكبد والسمية الدهنية. نبلغ عن تعرض الخلايا الكبدية على المدى الطويل (24 ساعة) لتدفق البلعمة الذاتية الذي يؤدي إلى تراكم الدهون وموت الخلايا. أظهر تحليل النشاف الغربي زيادة تراكم SQSTM1/p62، وانخفاض التعبير عن Beclin1 و Atg7 في الخلايا المعالجة بالميتات. تثبيط الالتهام الذاتي بواسطة 3 -ميثيل أدينين (3 - MA) في الخلايا المعالجة بالميتات لا يزيد من تراكم SQSTMI/p62 ولا موت الخلايا، مما يشير إلى الحصار الكامل للالتهام الذاتي بواسطة بالميتات. قلل 4 - PBA من تراكم الدهون وموت الخلايا التي ارتبطت باستعادة الالتهام الذاتي. أدى الضربة القاضية لـ Atg7 بوساطة siRNA ووجود مثبطات الالتهام الذاتي، 3 - MA والكلوروكين، إلى انخفاض تأثير خفض الدهون في 4 - PBA، مما يشير إلى أن 4 - PBA يتوسط تأثير خفض الدهون عن طريق الالتهام الذاتي. تم تحسين المعلمات المبرمجة، بما في ذلك نسبة Bcl2 المتغيرة:Bax وانقسام PARP1 الناجم عن بالميتات، بواسطة 4 - PBA. تشير نتائجنا إلى أن بالميتات يضعف الالتهام الذاتي ويزيد من تراكم الدهون في خلايا Huh7، في حين أن 4 - PBA يلعب دورًا وقائيًا في تراكم الدهون والسمية الدهنية من خلال تنشيط الالتهام الذاتي.<br/>