HSP90 Specific Inhibitor, PSY-2-12, Ameliorates Cellular Senescence via Activating Autophagy : a Potential Senolytic Drug Against Acute Kidney Injury

Abstract

An unexpected senolytic function of heat shock protein 90 (HSP90) inhibitors, drugs that have long been developed as cancer therapeutic reagents, has recently been unveiled. Thus, an HSP90-specific inhibitor, PSY-2-12 (PSY), was explored for its potential therapeutic usage as a senolytic agent. Here, PSY, at a non-toxic concentration, reduced cellular senescence in both cisplatin (CP)-induced senescent kidney proximal tubular cells and angiotensin-II-induced senescent human umbilical vein endothelial cells. The senolytic effect of PSY was confirmed in a CP-induced acute kidney injury (AKI) mice model. PSY treatment attenuated CP-induced kidney injury, as evidenced by decreased urea, creatinine, and kidney injury molecule-1 levels, and ameliorated CP-induced senescence, as evidenced by decreased SA-β-Gal staining and increased lamin B1 and p16 levels compared with control. Mechanistically, PSY exerts a senolytic effect via beclin-1-mediated stimulation of autophagy. As a result, PSY increased beclin-1 expression in CP-treated proximal tubular cells and autophagic flux. Inhibition of autophagy reversed the senolytic effect of PSY in CP-induced senescent proximal tubular cells. Knockdown of beclin-1 also reversed the senolytic effect of PSY in CP-induced senescent proximal tubular cells. In summary, this study suggests that PSY, an HSP90-specific inhibitor, could be a promising senolytic therapeutic agent for the treatment of AKI.

열충격단백질 90(HSP90) 억제제는 오랜 기간 암 치료제로 개발된 대표적인 약물 중 하나이다. 최근 열충격단백질 90(HSP90) 억제제의 항노화 기능이 밝혀졌다. 따라서, 본 연구는 HSP90 특이 억제제인 PSY-2-12 (PSY)의 항노화 제제로서의 잠재적 치료 활용 가능성을 탐색하였다. PSY는 세포 독성을 나타내지 않는 농도에서 세포 노화 감소 효과를 나타내었으며, 이러한 세포 노화 감소 효과는 cisplatin (CP)으로 노화가 유도된 신장 근위세뇨관 세포와 안지오텐신-II로 노화가 유도된 인체 제대 정맥 내피 세포 모두에서 확인되었다. CP로 유도된 급성 신장 손상(AKI) 마우스 모델에서 PSY의 항노화효과도 확인하였다. PSY 치료는 CP로 유도된 신장 손상을 감소시켰으며, 이는 요소, 크레아티닌, 신장 손상 분자(kidney injury molecule-1)의 수치 감소로 나타났다. 또한, PSY 치료는 CP로 유도된 세포 노화를 개선하였으며, 이는 SA-β-Gal 염색 감소 및 대조군에 비해 증가된 lamin B1 과 p16 발현으로 확인되었다. 기전적으로는, PSY는 beclin-1 매개 자가포식 활성을 통해 항노화효과를 발휘한다는 것을 발견하였다. 결과적으로, PSY는 CP에 의해 노화가 유도된 근위세뇨관 세포에서 beclin-1 발현을 증가시키고 자가포식 활성을 촉진한다. 자가포식을 억제하면 CP로 유도된 노화 근위세뇨관 세포에서 PSY의 노화효과가 나타나지 않았다. 또한 CP로 유도된 노화 근위세뇨관 세포에서 beclin-1의 발현을 감소시키면 PSY의 노화효과가 나타나지 않았다. 요약하자면, 본 연구는 HSP90 특이 억제제인 PSY가 항노화 작용을 통해 AKI 치료제로 활용될 수 있음을 제안한다.