Kardioprotektívna modulácia dichlóracetátom v stave zníženej utilizácie kyslíka: Cielená proteomická analýza signálnych dráh mitochondrií

Primárne karty

Kardioprotektívna modulácia dichlóracetátom v stave zníženej utilizácie kyslíka: Cielená proteomická analýza signálnych dráh mitochondrií

Natália Andelová1 , Iveta Waczulíková2 , Ivan Talian3 , Tatiana Ravingerová , Magdaléna Jašová , Miroslav Ferko ,
1 Centrum experimentálnej medicíny SAV, Bratislava, Slovensko
2 Katedra jadrovej fyziky a biofyziky FMFI UK, Bratislava, Slovensko
3 Ústav lekárskej a klinickej biofyziky, Lekárska fakulta, Univerzita P. J. Šafárika, Košice, Slovensko
nat.andelova@gmail.com

Poruchy na úrovni metabolizmu kyslíka predstavujú vysoké riziko, často vedúce k dysfunkcii orgánov. Najmä myokard sa v podmienkach patologickej záťaže vyznačuje zvýšenými energetickými nárokmi. Na charakterizáciu energetického deficitu v podmienkach zníženej utilizácie kyslíka bol navrhnutý experimentálny model akútneho streptozotocínom (STZ) indukovaného diabetes mellitus (D). Vzhľadom na to, že mitochondrie zohrávajú zásadnú úlohu v metabolizme kyslíka je potrebné sledovať ich výkonnosť s ohľadom na ochorenia, ktoré sa vyznačujú zvýšenou spotrebou energie, akým je aj sledovaný model D [1].

Zamerali sme sa na rozšírenie poznatkov o kľúčových signálnych dráhach spojených s reguláciou otvárania mitochondriálnych pórov prechodnej permeability (mPTP) a signalizácie ROS v podmienkach D ovplyvnených metabolickým modulátorom dichlóracetátom (DCA).

Na experimenty boli použité samce potkanov kmeňa Wistar (n=24) vo veku 12-15 týždňov a s hmotnosťou 323 ± 28 g. Akútny 8-dňový D model indukovaný jednou dávkou STZ (65 mg/kg i.p.) bol vystavený DCA podávanej zvieratám v dávke (150 mg/kg a 75 mg/kg i.p.) 60 minút a 15 minút pred excíziou srdca. Izolované srdcové mitochondrie sme analyzovali kvantitatívnou LC-MS/MS proteomickou analýzou.

Odhalili sme signifikantne up-regulovaný proteín aminooxidáza A (AOFA) v D mitochondriách, čo svedčí o oxidačnom poškodení. DCA u diabetických zvierat (D+DCA) znížil expresiu AOFA a stimuloval tioredoxín závislú peroxidovú reduktázu (PRDX3), proteín s antioxidačnou funkciou. Skupina D preukázala najvyššiu agregovanú abundanciu mPTP proteínov. D podmienky vykazovali  zvýšenú rezistenciu mitochondrií voči vápnikovému preťaženiu prostredníctvom regulácie mPTP, a to i napriek zaznamenanej zvýšenej hladine proteínu napäťovo závislého anión-selektívneho kanálu (VDAC1). Na rozdiel od toho, podmienky D+DCA ovplyvnili hladiny ROS a down-regulovali VDAC1 a VDAC3 v porovnaní so skupinou D.

Výsledok kombinovaného účinku D+DCA reprezentuje originálny nález, kde DCA pôsobí ako efektor regulácie vychytávania vápnika a produkcie ROS. Dosiahnuté výsledky napomohli rozšíriť dostupné poznatky o mitochondriálnych signálnych dráhach v srdci potkana, ktoré môžu viesť ku kardioprotekcii pri zníženej utilizácii kyslíka indukovanej D.

Poďakovanie: 

Táto práca bola podporená grantami: APVV 15-0119, APVV 19-0540; VEGA 2/0121/18, VEGA 2/0141/18, VEGA 1/0016/20, VEGA 1/0775/21 a KEGA 041UK-4/2020

Zdroje: 

[1] Andelova N, Waczulikova I, Talian I, Sykora M, Ferko M. mPTP Proteins Regulated by Streptozotocin-Induced Diabetes Mellitus Are Effectively Involved in the Processes of Maintaining Myocardial Metabolic Adaptation. Int J Mol Sci. 2020 Apr 9;21(7):2622. doi: 10.3390/ijms21072622