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KUS121, a VCP modulator, has an ameliorating effect on acute and chronic heart failure without calcium loading via maintenance of intracellular ATP levels - 05/01/24

Doi : 10.1016/j.biopha.2023.115850 
Shuhei Tsuji a, 1, Chiharu Otani a, 1, Takahiro Horie a, Shin Watanabe a, Osamu Baba a, b, Naoya Sowa c, Yuya Ide a, Asami Kashiwa a, Takeru Makiyama a, Hirohiko Imai f, Yasuhiro Nakashima a, Tomohiro Yamasaki a, Sijia Xu a, Kazuki Matsushita a, Keita Suzuki d, Fuquan Zou a, Eitaro Kume e, Koji Hasegawa b, Takeshi Kimura a, Akira Kakizuka g, , Koh Ono a,
a Department of Cardiovascular Medicine, Kyoto University Graduate School of Medicine, Kyoto 606-8507, Japan 
b Preemptive Medicine and Lifestyle Disease Research Center, Kyoto University Hospital Kyoto, 606-8507, Japan 
c Division of Translational Research, National Hospital Organization, Kyoto Medical Center, 1-1 Fukakusa Mukaihata-cho, Fushimi-ku, Kyoto 612-8555, Japan 
d Department of Neurosurgery, Kyoto University Graduate School of Medicine, Kyoto 606-8507, Japan 
e Department of Pediatrics, Kyoto University Graduate School of Medicine, Kyoto 606-8507, Japan 
f Department of Systems Science, Graduate School of Informatics, Kyoto University, Kyoto 606-8501, Japan 
g Laboratory of Functional Biology, Kyoto University Graduate School of Biostudies and Solution Oriented Research for Science and Technology, Kyoto 606-8501, Japan 

Corresponding authors.

Abstract

Aims

As heart failure (HF) progresses, ATP levels in myocardial cells decrease, and myocardial contractility also decreases. Inotropic drugs improve myocardial contractility but increase ATP consumption, leading to poor prognosis. Kyoto University Substance 121 (KUS121) is known to selectively inhibit the ATPase activity of valosin-containing protein, maintain cellular ATP levels, and manifest cytoprotective effects in several pathological conditions. The aim of this study is to determine the therapeutic effect of KUS121 on HF models.

Methods and results

Cultured cell, mouse, and canine models of HF were used to examine the therapeutic effects of KUS121. The mechanism of action of KUS121 was also examined. Administration of KUS121 to a transverse aortic constriction (TAC)-induced mouse model of HF rapidly improved the left ventricular ejection fraction and improved the creatine phosphate/ATP ratio. In a canine model of high frequency-paced HF, administration of KUS121 also improved left ventricular contractility and decreased left ventricular end-diastolic pressure without increasing the heart rate. Long-term administration of KUS121 to a TAC-induced mouse model of HF suppressed cardiac hypertrophy and fibrosis. In H9C2 cells, KUS121 reduced ER stress. Finally, in experiments using primary cultured cardiomyocytes, KUS121 improved contractility and diastolic capacity without changing peak Ca2+ levels or contraction time. These effects were not accompanied by an increase in cyclic adenosine monophosphate or phosphorylation of phospholamban and ryanodine receptors.

Conclusions

KUS121 ameliorated HF by a mechanism totally different from that of conventional catecholamines. We propose that KUS121 is a promising new option for the treatment of HF.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Graphical Abstract




 : 

KUS121 does not activate β-receptors and the cAMP-PKA pathway. Intracellular Ca 2 + is not enhanced, and increased ATP in the cytoplasm may directly activate myosin ATPase and SERCA2a.


KUS121 does not activate β-receptors and the cAMP-PKA pathway. Intracellular Ca 2 + is not enhanced, and increased ATP in the cytoplasm may directly activate myosin ATPase and SERCA2a.ga1

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Highlights

KUS121 maintains intracellular ATP levels and reduces endoplasmic reticulum stress.
KUS121 improves contractility and diastolic function in heart failure.
KUS121 does not cause cardiac hypertrophy or fibrosis.
KUS121 may be a new option for the treatment of heart failure.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Heart failure, ATP, KUS121, Therapeutic agent


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Vol 170

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