Iron overload induces apoptosis of osteoblast cells via eliciting ER stress-mediated mitochondrial dysfunction and p-eIF2α/ATF4/CHOP pathway in vitro

细胞凋亡 未折叠蛋白反应 细胞生物学 线粒体 内质网 生物 切碎 活性氧 化学 内分泌学 内科学 生物化学 医学
作者
Jingmin Che,Huanhuan Lv,Jiancheng Yang,Bin Zhao,Si-Bo Zhou,Tongyao Yu,Peng Shang
出处
期刊:Cellular Signalling [Elsevier BV]
卷期号:84: 110024-110024 被引量:56
标识
DOI:10.1016/j.cellsig.2021.110024
摘要

Iron is an essential element for crucial biological function; whereas excess iron sedimentation impairs the main functions of tissues or organs. Cumulative researches have shown that the disturbances in iron metabolism, especially iron overload is closely concatenating with bone loss. Nevertheless, the specific process of iron overload-induced apoptosis in osteoblasts has not been thoroughly studied. In this study, our purpose is to elucidate the mechanism of osteoblast apoptosis induced by iron overload via the MC3T3-E1 cell line. Ferric ammonium citrate (FAC) was utilized to simulate iron overload conditions in vitro. These results showed that treatment with FAC dose-dependently induced the apoptosis of MC3T3-E1 cells at 48 h, dysfunction of iron metabolism, and increased intracellular reactive oxygen species (ROS) levels. Following, FAC does-dependently caused the calcium dyshomeostasis, decreased the calcium concentration in endoplasmic reticulum (ER), but increased the crosstalk between ER and mitochondria, and calcium concentration in the mitochondria. Moreover, FAC dose-dependently decreased mitochondrial membrane potential (MMP) and enhanced the expression of apoptosis related proteins (Bax, Cyto-C and C-caspase3). We furthermore revealed that FAC treatment activated the ER-mediated cell apoptosis via p-eIF2α/ATF4/CHOP pathway in MC3T3-E1 osteoblasts cells. In addition, pretreatment with the N-acetylcysteine (NAC) or Tauroursodeoxycholate Sodium (TUDC) attenuated cell apoptosis, ROS levels, mitochondria fragmentation and ER stress-related protein expression, and recovered the protein expression related to iron metabolism. In conclusion, our finding suggested that iron overload induced apoptosis via eliciting ER stress, which resulted in mitochondrial dysfunction and activated p-eIF2α/ATF4/CHOP pathway.
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