Role of endoplasmic reticulum stress in drug‐induced toxicity

Fabienne Foufelle1, Bernard Fromenty2
1CRC (UMR_S 872) - Centre de Recherche des Cordeliers (CRBM des Cordeliers 15, rue de l'ecole de medecine batiment E 75270 Paris cedex 06 - France)
2INSERM, UMR 991 Université de Rennes 1 Rennes France

Tóm tắt

Abstract

Drug‐induced toxicity is a key issue for public health because some side effects can be severe and life‐threatening. These adverse effects can also be a major concern for the pharmaceutical companies since significant toxicity can lead to the interruption of clinical trials, or the withdrawal of the incriminated drugs from the market. Recent studies suggested that endoplasmic reticulum (ER) stress could be an important event involved in drug liability, in addition to other key mechanisms such as mitochondrial dysfunction and oxidative stress. Indeed, drug‐induced ER stress could lead to several deleterious effects within cells and tissues including accumulation of lipids, cell death, cytolysis, and inflammation. After recalling important information regarding drug‐induced adverse reactions and ER stress in diverse pathophysiological situations, this review summarizes the main data pertaining to drug‐induced ER stress and its potential involvement in different adverse effects. Drugs presented in this review are for instance acetaminophen (APAP), arsenic trioxide and other anticancer drugs, diclofenac, and different antiretroviral compounds. We also included data on tunicamycin (an antibiotic not used in human medicine because of its toxicity) and thapsigargin (a toxic compound of the Mediterranean plant Thapsia garganica) since both molecules are commonly used as prototypical toxins to induce ER stress in cellular and animal models.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1038/sj.onc.1205983

10.1021/tx050106d

10.1111/j.1476-5381.2010.00866.x

10.1016/j.jhep.2013.06.005

10.1007/s00204-014-1316-5

10.1124/jpet.112.193813

10.1111/j.1742-4658.2011.08356.x

10.2133/dmpk.DMPK-10-RV-089

10.1371/journal.pone.0076850

10.1002/hep.1840220320

10.1016/0006-2952(91)90570-U

10.1371/journal.pone.0059551

10.1016/j.jhep.2010.11.006

10.1038/sj.onc.1208673

10.1124/mol.115.098590

10.1016/0006-291X(75)90276-4

10.1007/978-1-4939-1154-7_3

10.1016/j.intimp.2010.01.013

10.1016/S0399-8320(04)95062-2

10.1093/emboj/18.3.522

10.1681/ASN.V6148

10.1002/hep.23647

Bnouham M, 2006, Toxic effects of some medicinal plants used in Moroccan traditional medicine, Moroccan J Biol, 2, 21

10.1016/S1734-1140(13)71075-2

10.1016/S0041-008X(03)00368-5

10.1093/toxsci/kfs310

10.1111/jcmm.12384

10.3324/haematol.2011.049981

Bort R, 1999, Diclofenac toxicity to hepatocytes: a role for drug metabolism in cell toxicity, J Pharmacol Exp Ther, 288, 65

10.1111/j.1751-0813.1993.tb06131.x

10.1517/14656566.2012.677436

10.1007/s00213-014-3459-8

10.1016/B978-0-12-385928-0.00008-0

10.1016/j.taap.2012.08.011

10.1016/0378-4274(88)90134-8

10.1124/jpet.110.168484

10.1371/journal.pone.0084663

10.1038/sj.cdd.4402197

10.2174/138161210793563446

10.1186/1471-2334-13-203

10.1007/BF03261999

10.1016/B978-0-12-385114-7.00002-7

10.1006/exnr.1996.0019

10.1038/nrc1547

10.1016/j.leukres.2012.08.018

10.1080/10590501.2014.881648

10.1177/1535370215573394

10.1016/j.bbagen.2013.06.029

10.1074/jbc.M112.432344

10.1016/j.canlet.2014.10.025

10.1016/0009-9120(95)00037-3

10.1016/j.molmed.2011.07.010

Coe H, 2009, Calcium binding chaperones of the endoplasmic reticulum, Gen Physiol Biophys, 28, F96

10.1016/j.biocel.2007.05.002

10.1111/j.1365-2125.2010.03819.x

10.1083/jcb.200604016

10.1016/j.molcel.2010.06.029

10.1016/j.biocel.2005.09.018

10.1007/s10620-011-1611-4

10.1002/hep.24279

10.1016/j.tox.2010.01.003

10.1016/j.ejphar.2014.07.025

10.1124/dmd.111.040758

10.2147/NDT.S83989

10.1155/2012/645460

10.1016/j.phrs.2015.04.012

10.1038/sj.onc.1210638

10.4161/cbt.4.1.1505

10.1210/jc.85.11.4323

10.1007/s00018-013-1409-y

10.1146/annurev.pharmtox.43.100901.140251

10.1016/j.steroids.2014.07.009

10.2174/1568009614666140804154511

10.1200/JCO.2005.10.217

10.1182/blood-2005-06-2318

10.1111/febs.12475

10.1161/01.CIR.82.1.51

10.1124/dmd.109.027011

10.1182/blood-2011-10-385138

10.1177/0192623310378027

10.1016/0968-0004(81)90080-3

10.1124/dmd.109.029249

10.1016/j.blre.2010.04.001

10.1097/00007890-198707000-00027

Ericson MC, 1977, Tunicamycin inhibits GlcNAc‐lipid formation in plants, J Biol Chem, 252, 7431, 10.1016/S0021-9258(17)40981-1

10.1016/j.taap.2014.04.015

10.1007/BF00687795

10.3109/00313028909061058

10.1016/S0021-9975(08)80158-2

10.1016/S0021-9975(08)80143-0

10.1111/j.1751-0813.2004.tb14652.x

10.1016/j.tem.2012.06.003

10.3390/cancers3011351

10.1016/j.bbadis.2013.08.007

10.2174/1874091X01105010045

10.1093/toxsci/kfu072

10.4161/cbt.5.7.2971

10.1128/MCB.24.22.9695-9704.2004

10.1016/0163-7258(95)00012-6

10.1016/j.critrevonc.2012.12.003

10.1016/j.bbamcr.2014.02.009

10.1523/JNEUROSCI.1598-10.2010

10.3892/mmr.2014.1883

Gaou I, 2001, Effect of stavudine on mitochondrial genome and fatty acid oxidation in lean and obese mice, J Pharmacol Exp Ther, 297, 516

10.1007/s00216-013-7564-z

10.1016/j.molcel.2010.04.003

10.1124/dmd.106.012492

10.1186/1752-1947-3-47

10.1016/j.neuropharm.2013.08.016

Gougeon ML, 2004, Adipocytes targets and actors in the pathogenesis of HIV‐associated lipodystrophy and metabolic alterations, Antivir Ther, 9, 161, 10.1177/135965350400900206

10.3949/ccjm.61.4.308

10.1016/0006-2952(93)90289-9

10.1124/mol.104.007898

10.1593/neo.07124

10.1371/journal.pone.0045716

10.1164/ajrccm.162.1.9903129

Haleagrahara N, 2009, Protective effect of N‐acetylcysteine on cyclosporine A‐induced lipid peroxide levels and renal dysfunction in rats, Arch Med Sci, 1, 16

10.1002/iub.1272

10.1007/s00467-012-2403-6

10.1007/978-2-8178-0375-3_33

10.1159/000127432

10.1021/tx00050a001

10.1006/taap.1994.1116

10.1016/j.tcb.2008.12.002

10.1021/np990549f

Hickman S, 1977, Studies of the mechanism of tunicamycin inhibition of IgA and IgE secretion by plasma cells, J Biol Chem, 252, 4402, 10.1016/S0021-9258(17)40279-1

10.1016/B978-0-12-385928-0.00011-0

10.1016/j.tox.2014.06.003

10.1016/j.coph.2012.04.002

10.1016/j.beha.2012.04.007

10.1002/jcp.21051

10.1038/sj.cdd.4402200

10.1111/acer.12608

10.1016/S0378-4274(02)00084-X

10.1016/j.bcp.2012.02.015

10.1084/jem.20111298

10.2165/11591280-000000000-00000

10.2174/187152106777697871

10.1038/nrneph.2014.67

10.1111/j.1464-410X.2005.05945.x

10.1038/nrneph.2009.142

10.1046/j.1365-2036.2001.01095.x

10.1016/0006-2952(87)90711-8

10.1242/jcs.107029

Jaeschke H, 1990, Glutathione disulfide formation and oxidant stress during acetaminophen‐induced hepatotoxicity in mice in vivo: the protective effect of allopurinol, J Pharmacol Exp Ther, 255, 935

10.3109/03602532.2011.602688

10.1006/excr.1994.1121

10.1002/hep.26126

10.1136/jcp.2008.058271

10.1002/jat.1649

10.1093/qjmed/90.3.161

10.1097/BOR.0000000000000108

10.1046/j.1365-3083.2003.01221.x

10.1016/j.heares.2014.04.007

10.1172/JCI37007

10.1002/hep.25702

10.2169/internalmedicine.53.1502

10.1101/gad.13.10.1211

10.1002/jat.1245

10.1007/BF03190040

10.1096/fj.12-218040

10.1165/rcmb.2010-0137OC

10.1038/nrd2755

10.1002/tox.22046

10.1152/ajprenal.00050.2008

10.1111/bcp.12086

10.1111/j.1742-4658.2011.08357.x

10.1038/ki.1990.139

10.5301/jn.5000177

10.1016/j.neuint.2006.01.021

Kretz‐Rommel A, 1994, Mechanism of covalent adduct formation of diclofenac to rat hepatic microsomal proteins. Retention of the glucuronic acid moiety in the adduct, Drug Metab Dispos, 22, 956

Kruidering M, 1997, Cisplatin‐induced nephrotoxicity in porcine proximal tubular cells: mitochondrial dysfunction by inhibition of complexes I to IV of the respiratory chain, J Pharmacol Exp Ther, 280, 638

10.1111/j.1365-2133.1990.tb02882.x

10.1186/1756-9966-33-42

10.1016/0006-291X(74)90925-5

10.1111/j.1472-8206.2008.00608.x

10.1016/j.neuropharm.2011.08.048

10.1016/0300-483X(88)90191-6

10.1073/pnas.1334037100

10.1016/j.toxlet.2012.02.017

10.1016/j.mayocp.2013.09.016

10.1016/j.tiv.2011.04.022

10.3109/03602532.2011.605791

10.1152/ajprenal.00482.2011

Litterst CL, 1988, Covalent binding of platinum to renal protein from sensitive and resistant guinea pigs treated with cisplatin: possible role in nephrotoxicity, Res Commun Chem Pathol Pharmacol, 61, 35

10.1681/ASN.2004090768

10.1016/j.transproceed.2014.10.047

10.1210/jc.2014-2745

10.1097/01.ASN.0000111289.91206.B0

10.1073/pnas.0701549104

10.1016/j.toxlet.2010.11.019

10.1073/pnas.94.18.9705

10.1124/jpet.104.081364

10.1517/14656566.2013.813934

10.1093/jac/dkq507

10.1093/jac/dkp334

10.1093/toxsci/kfu177

10.1016/j.jhep.2010.11.005

10.1089/ars.2007.1782

10.1073/pnas.0809677105

10.1074/jbc.M210284200

10.1101/gad.1250704

10.1007/s13181-013-0325-8

10.1016/j.taap.2009.12.015

10.1007/s40139-013-0022-y

Mathews VV, 2013, Myocardial toxicity of acute promyelocytic leukaemia drug‐arsenic trioxide, Eur Rev Med Pharmacol Sci, 17, 34

10.3109/00498254.2014.986250

10.1007/s00213-003-1529-4

10.3851/IMP2039

10.1111/liv.12514

10.1016/j.ctrv.2014.04.004

10.1016/j.freeradbiomed.2011.11.001

10.1016/j.taap.2013.06.019

10.1016/0300-483X(87)90057-6

10.1016/j.abb.2006.11.021

10.1016/j.taap.2009.11.017

10.1083/jcb.150.4.887

10.1007/s00535-014-0995-2

10.1016/j.freeradbiomed.2006.11.008

10.1016/j.taap.2007.12.009

10.1254/jphs.91.255

10.1016/j.tiv.2014.06.010

10.1097/00126334-200108150-00002

10.1021/tx800161s

10.1016/j.bbrc.2012.03.009

10.1247/csf.13012

10.1038/sj.ki.5002786

10.1002/hep.24229

Pajonk F, 2002, The human immunodeficiency virus (HIV)‐1 protease inhibitor saquinavir inhibits proteasome function and causes apoptosis and radiosensitization in non‐HIV‐associated human cancer cells, Cancer Res, 62, 5230

10.1111/j.1600-6143.2008.02396.x

10.1016/S0891-5849(01)00471-3

10.1097/CCM.0b013e318168e375

10.1146/annurev.pharmtox.45.120403.100058

10.1124/mol.104.010165

Pattanaik A, 1992, Properties of the reaction of cis‐dichlorodiammineplatinum(II) with metallothionein, J Biol Chem, 267, 16121, 10.1016/S0021-9258(18)41975-8

10.1016/j.taap.2007.09.020

10.1093/toxsci/kft197

10.1074/jbc.M301546200

10.1093/toxsci/kfm152

10.1097/00002030-200203290-00004

10.1038/onc.2008.308

10.1093/toxsci/KFS197

10.1016/0006-2952(90)90558-3

10.1124/jpet.114.217869

10.1158/0008-5472.CAN-07-0796

10.1016/j.tox.2014.02.008

10.1007/BF01297219

10.1021/bi801988x

10.1074/jbc.M102225200

10.1517/17425255.2013.759208

10.1517/14740338.2011.540799

10.1093/cvr/cvq028

10.1080/15548627.2015.1075110

10.1016/j.pharmthera.2009.10.010

10.1371/journal.pone.0073347

10.1136/ard.2003.015925

10.1016/j.phrs.2015.07.022

10.1159/000183528

10.1371/journal.pone.0038113

10.1093/toxsci/65.1.135

10.1016/j.devcel.2008.10.015

10.1006/taap.1994.1156

10.1155/2010/830307

10.1016/j.bbamcr.2013.06.028

10.1517/14740338.2012.660915

10.1517/14740338.7.2.129

10.1016/j.taap.2011.11.007

10.1200/JCO.2005.03.7903

10.1074/jbc.274.50.35734

Schon E, 2016, Mitochondria in Liver Disease, 283

10.6064/2012/857516

10.1021/tx00031a016

10.1016/j.gie.2013.08.027

10.1007/BF01076094

10.1038/sj.bjp.0705138

10.1007/s10495-007-0151-z

10.1016/j.bbamcr.2007.12.011

10.1093/toxsci/kfu122

10.1523/JNEUROSCI.17-12-04612.1997

10.1182/blood.V89.9.3354

10.1021/tx700031r

10.1002/glia.21065

10.1038/ki.1992.27

10.1016/j.taap.2013.08.004

Stirnimann G, 2010, Liver injury caused by drugs: an update, Swiss Med Wkly, 140, w13080

10.1007/s11064-011-0432-3

10.1074/jbc.M111.293282

10.1111/cpr.12102

10.1002/jcp.24599

10.1053/jhep.2002.30319

10.1089/omi.2012.0079

10.1186/1755-8794-6-39

10.7164/antibiotics.24.785

10.1074/jbc.M502956200

10.1016/j.phrs.2015.05.004

10.1016/j.bbrc.2013.06.057

10.1093/ndt/14.4.923

10.1016/j.freeradbiomed.2013.08.161

10.2337/db13-0430

10.1211/jpp.61.05.0002

10.1172/JCI38857

10.1016/S0006-291X(75)80086-6

10.1093/eurjhf/hft008

10.1097/QAD.0b013e32833a6114

10.1016/S0165-6147(98)01184-5

10.1038/sj.cdd.4401436

10.1083/jcb.200311055

10.1016/j.jhep.2013.04.024

10.1093/toxsci/kfq380

10.1016/j.ejphar.2015.02.036

10.1042/bj20020618

10.1089/152308603768295113

10.1111/j.1476-5381.2011.01509.x

10.1073/pnas.0510962103

10.1016/j.ajpath.2012.12.033

10.1002/hep.26107

10.3892/ijmm.2014.1725

10.1001/jama.296.1.87

10.1016/0006-2952(92)90207-Y

10.1007/s12012‐015‐9314‐2

10.1007/s00204-013-1101-x

10.1172/JCI11596

10.1182/blood.V98.2.266

10.1038/clpt.2009.240

Wolf A, 1997, Cyclosporine A‐induced oxidative stress in rat hepatocytes, J Pharmacol Exp Ther, 280, 1328

10.1053/j.gastro.2009.08.054

10.1159/000345988

10.1053/jhep.2002.35441

10.1172/JCI26373

10.1371/journal.pone.0113199

10.1091/mbc.E09-02-0133

10.1007/s00204-012-0864-9

10.1517/17425255.2011.614231

10.1016/j.taap.2003.10.022

10.1371/journal.pone.0009069

10.1371/journal.pone.0059514

10.1126/science.1183424

10.1038/emboj.2011.52

10.1371/journal.pone.0097266

10.1016/j.toxlet.2014.10.013

10.1097/TP.0b013e31827e6ad9

10.1016/B978-0-12-385114-7.00006-4

10.1021/tx960069d

10.1124/mol.105.012898

10.1101/gad.12.7.982