Митохондриальный кальпаин-1 активирует инфламмасому NLRP3, расщепляя ATP5A1 и усиливая образование митохондриальных активных форм кислорода при миокардите, вызванном CVB3

В настоящее время возможности лечения миокардита ограничены. Известно, что ингибирование кальпаинов предотвращает повреждение сердца, вызванное вирусом Коксаки B3 (CVB3), однако механизм их действия не установлен. Мы изучили, участвует ли инфламмасома NLRP3 (NOD-, LRR- и пириновый домен-содержащий белок 3) в развитии миокардита, вызванного CVB3, и оценили влияние кальпаина-1 на повреждение сердца при этой инфекции. В сердце мышей, инфицированных CVB3, активировалась инфламмасома NLRP3: повышались уровни белка NLRP3, N-концевого домена газдермина D и расщеплённой каспазы-1, а также усиливалась колокализация NLRP3 с белком, ассоциированным с апоптозом, — ASC. Внутрибрюшинное введение MCC950, селективного ингибитора инфламмасомы NLRP3, при инфекции CVB3 снижало сывороточные уровни КФК-МВ, тропонина I, лактатдегидрогеназы, интерлейкина-18 и интерлейкина-1β, предотвращало инфильтрацию миокарда воспалительными клетками и улучшало функцию сердца. У трансгенных мышей с гиперэкспрессией эндогенного ингибитора кальпаина кальпастатина (Tg-CAST) уменьшались апоптоз, воспаление и фиброз, улучшалась функция сердца, а также подавлялись активация инфламмасомы NLRP3 и пироптоз. Селективное ингибирование кальпаина-1 с помощью PD151746 защищало кардиомиоциты от инфекции CVB3 in vitro, снижая активность инфламмасомы NLRP3 и тем самым сохраняя жизнеспособность клеток. Мы установили, что после воздействия CVB3 митохондриальная дисфункция предшествовала воспалительной реакции, а устранение активных форм кислорода (АФК) в митохондриях с помощью таргетного антиоксиданта mito-TEMPO воспроизводило фенотип, наблюдавшийся у мышей Tg-CAST. Кроме того, стимуляция или подавление активации кальпаина-1 in vitro изменяли работу дыхательной цепи митохондрий. Mito-TEMPO обращал вспять вызванные кальпаином-1 активацию инфламмасомы NLRP3 и гибель клеток. Мы также обнаружили, что после стимуляции CVB3 уровень митохондриального кальпаина-1 повышался; он активировал инфламмасому NLRP3 и приводил к гибели клеток. Установлено, что при воздействии CVB3 мишенью кальпаина-1, которую он расщепляет, служит α-субъединица АТФ-синтазы (ATP5A1). Снижение экспрессии ATP5A1 с помощью малой интерферирующей РНК нарушало функцию митохондрий, снижало жизнеспособность клеток и активировало инфламмасому NLRP3. Таким образом, инфекция CVB3 вызывает накопление кальпаина-1 в митохондриях, что приводит к расщеплению ATP5A1, избыточному образованию митохондриальных АФК и нарушению функции митохондрий; в конечном итоге это активирует инфламмасому NLRP3 и вызывает пироптоз. Полученные данные раскрывают роль кальпаина при вирусном миокардите и лежащий в её основе механизм. Кальпаин может стать перспективной терапевтической мишенью при вирусном миокардите.