Melatonin ameliorates hypoglycemic stress‐induced brain endothelial tight junction injury by inhibiting protein nitration of TP53‐induced glycolysis and apoptosis regulator

Abstract

Severe hypoglycemia has a detrimental impact on the cerebrovasculature, but the molecular events that lead to the disruption of the integrity of the tight junctions remain unclear. Here, we report that the microvessel integrity was dramatically compromised (59.41% of wild‐type mice) in TP53‐induced glycolysis and apoptosis regulator (TIGAR) transgenic mice stressed by hypoglycemia. Melatonin, a potent antioxidant, protects against hypoglycemic stress‐induced brain endothelial tight junction injury in the dosage of 400 nmol/L in vitro. FRET (fluorescence resonance energy transfer) imaging data of endothelial cells stressed by low glucose revealed that TIGAR couples with calmodulin to promote TIGAR tyrosine nitration. A tyrosine 92 mutation interferes with the TIGAR‐dependent NADPH generation (55.60% decreased) and abolishes its protective effect on tight junctions in human brain microvascular endothelial cells. We further demonstrate that the low‐glucose‐induced disruption of occludin and Caludin5 as well as activation of autophagy was abrogated by melatonin‐mediated blockade of nitrosative stress in vitro. Collectively, we provide information on the detailed molecular mechanisms for the protective actions of melatonin on brain endothelial tight junctions and suggest that this indole has translational potential for severe hypoglycemia‐induced neurovascular damage.

Elucidation of the FKBP25-60S Ribosomal Protein L7a Stress Response Signaling During Ischemic Injury

“…Fluorescence resonance energy transfer (FRET) was examined using the acceptor photobleaching method as previous describes [18]. Briefly, EYFP-labeled FKBP25 (EYFP-FKBP25) and ECFP-labeled RPL7 (ECFP-RPL7) were co-transfected into HEK293 for FRET analysis after OGD exposure.…”

“…·-) and nitric oxide (NO), which could be generated by OGD [17]. ONOO -is a highly reactive oxidant involved in modulating signaling pathway via attacking and inactivating many proteins via nitration to tyrosine residues [17][18][19]. To investigate whether FKBP25 translocation may be a consequence of nitrosative stress biochemically, protein extracts from cells treated with ONOO -were prepared, and nuclear and cytoplasmic fractions were analysed on Western blots.…”

Cтан Прооксидантно-Антиоксидантної Системи Печінки Алоксандіабетичних Щурів За Умов Введення Мелатоніну

“…Попередні дослідження продемонстрували, що мелатонін може захищати від деяких ускладнень ЦД, пов'язаних з ушкодженням підшлункової залози, печінки, нирок та нейронів. Він може також зменшувати гіперглікемію і поліпшувати десенсибілізацію інсуліну [4].…”

“…Мелатонін -високоефективний ендогенний антиоксидант при різних патологічних станах. Важливим аспектом дії мелатоніну є його вплив на прооксидантно-антиоксидантну систему і знешкодження вільних радикалів, що генеруються при ЦД [4]. Мелатонін істотно знижує оксидативний стрес за рахунок регуляції циркулюючих адипокінів, які беруть участь в енергетичному гомеостазі організму [12].…”

“…Отримані результати свідчать про ефективність застосування мелатоніну для корекції антиоксидантної системи захисту при експериментальному ЦД. Він володіє амфіфільними властивостями, тобто розчиняється як у воді, так і в жирах, завдяки чому долає всі тканинні бар'єри, впливаючи на внутрішньоклітинні процеси як минаючи систему рецепторів та сигнальних молекул, так і шляхом взаємодії з ядерними та мембранними рецепторами [4,14]. Порівняно з іншими антиоксидантами мелатонін має багато переваг.…”