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Merck
  • Targeting mitochondria with methylene blue protects mice against acetaminophen-induced liver injury.

Targeting mitochondria with methylene blue protects mice against acetaminophen-induced liver injury.

Hepatology (Baltimore, Md.) (2014-08-22)
Kang Kwang Lee, Naoki Imaizumi, Sally R Chamberland, Nathan N Alder, Urs A Boelsterli
ZUSAMMENFASSUNG

Acetaminophen (APAP) overdose is a frequent cause of drug-induced liver injury and the most frequent cause of acute liver failure in the Western world. Previous studies with mouse models have revealed that impairment of mitochondrial respiration is an early event in the pathogenesis, but the exact mechanisms have remained unclear, and therapeutic approaches to specifically target mitochondria have been insufficiently explored. Here, we found that the reactive oxidative metabolite of APAP, N-acetyl-p-benzoquinoneimine (NAPQI), caused the selective inhibition of mitochondrial complex II activity by >90% in both mouse hepatic mitochondria and yeast-derived complexes reconstituted into nanoscale model membranes, as well as the decrease of succinate-driven adenosine triphosphate (ATP) biosynthesis rates. Based on these findings, we hypothesized that methylene blue (MB), a mitochondria-permeant redox-active compound that can act as an alternative electron carrier, protects against APAP-induced hepatocyte injury. We found that MB (<3 µM) readily accepted electrons from NAPQI-altered, succinate-energized complex II and transferred them to cytochrome c, restoring ATP biosynthesis rates. In cultured mouse hepatocytes, MB prevented the mitochondrial permeability transition and loss of intracellular ATP without interfering with APAP bioactivation. In male C57BL/6J mice treated with APAP (450 mg/kg, intraperitoneally [IP]), MB (10 mg/kg, IP, administered 90 minutes post-APAP) protected against hepatotoxicity, whereas mice treated with APAP alone developed massive centrilobular necrosis and increased serum alanine aminotransferase activity. APAP treatment inhibited complex II activity ex vivo, but did not alter the protein expression levels of subunits SdhA or SdhC after 4 hours. MB can effectively protect mice against APAP-induced liver injury by bypassing the NAPQI-altered mitochondrial complex II, thus alleviating the cellular energy crisis. Because MB is a clinically used drug, its potential application after APAP overdose in patients should be further explored.

MATERIALIEN
Produktnummer
Marke
Produktbeschreibung

Sigma-Aldrich
Formaldehyd -Lösung, Molecular Biology, 36.5-38% in H2O
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Formaldehyd -Lösung, ACS reagent, 37 wt. % in H2O, contains 10-15% Methanol as stabilizer (to prevent polymerization)
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
SAFC
Formaldehyd -Lösung, contains 10-15% methanol as stabilizer, 37 wt. % in H2O
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Supelco
4-Acetamidophenol, Pharmaceutical Secondary Standard; Certified Reference Material
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Formaldehyd -Lösung, Molecular Biology, BioReagent, ≥36.0% in H2O (T)
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Methylenblau -Lösung, concentrate according to Ehrlich, concentrated, aqueous solution
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
USP
Acetaminophen, United States Pharmacopeia (USP) Reference Standard
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
4-Acetamidophenol, BioXtra, ≥99.0%
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Formaldehyd -Lösung, meets analytical specification of USP, ≥34.5 wt. %
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
4-Acetamidophenol, meets USP testing specifications, 98.0-102.0%, powder
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Supelco
Formaldehyd -Lösung, stabilized with methanol, ~37 wt. % in H2O, certified reference material
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
4-Acetamidophenol, analytical standard
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Stickstoff, ≥99.998%
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Paracetamol, European Pharmacopoeia (EP) Reference Standard
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Formaldehyd -Lösung, tested according to Ph. Eur.
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Methylenblau -Lösung, suitable for microscopy
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Methylenblau -Lösung, suitable for microbiology
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
DL-Alanin, ≥99% (HPLC)
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Supelco
Acetaminophen solution, 1.0 mg/mL in methanol, ampule of 1 mL, certified reference material, Cerilliant®
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
DL-Alanin, ≥99%, FCC, FG
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
N-Acetylbenzochinonimin
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Tetramethylrhodamin-methylester-perchlorat, ≥95%
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Alanin, European Pharmacopoeia (EP) Reference Standard
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Formaldehyd-12C -Lösung, 20% in H2O, 99.9 atom % 12C
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.