Kardioprotektívna stimulácia proteínov dýchacieho reťazca srdcových mitochondrií a mPTP v stave zníženej kyslíkovej utilizácie

Kardioprotektívna stimulácia proteínov dýchacieho reťazca srdcových mitochondrií a mPTP v stave zníženej kyslíkovej utilizácie

Celkové hodnotenie

Vedecká práca
100%
Prevedenie (dizajn)
100%
Diskusná interakcia
100%
PoužívateľVedecká prácaDizajnDiskusná interakcia
Bc. Daniela Máčalová100%100%100%
RNDr. Matúš Sýkora100%100%-
Mgr. Lukáš Kunštek100%100%-
RNDr Barbara Szeiffová Bačová PhD100%100%-
ISBN: ISBN 978-80-972360-7-6

Kardioprotektívna stimulácia proteínov dýchacieho reťazca srdcových mitochondrií a mPTP v stave zníženej kyslíkovej utilizácie

Natália Andelová1 , Lukáš Kunštek , Iveta Waczulíková2 , Ivan Talian3 , Táňa Ravingerová , 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

Mitochondriálna dysfunkcia sa javí ako efektívny cieľ kardioprotektívnej terapie, ktorej prejavom je zabezpečenie energetickej udržateľnosti a zlepšenie prežívania myokardu. Preconditioning (PC) ako jedna z foriem neinvazívnej kardioterapie je účinným nástrojom na zvýšenie tolerancie voči myokardiálnej záťaži. Pochopenie mechanizmov signálnych dráh a kardioprotektívnych procesov na úrovni srdcových mitochondrií pomocou proteomických analýz ponúka nové možnosti štúdia ich terapeutického potenciálu. Stav zníženej utilizácie kyslíka v srdcových mitochondriách vyvolaný akútnym streptozotocínovým diabetes mellitus (D) je možné prirovnať k stavu čiastočnej alebo úplnej absencie kyslíka pri ischemickom PC. Procesy inhibície otvárania mitochondriálnych pórov prechodnej permeability (mPTP) a zabezpečenia procesu oxidačnej fosforylácie, ktoré vedú k udržaniu adekvátnej produkcie ATP predstavujú výhodnú kardioprotektívnu stratégiu. Podrobná proteomická analýza komplexov dýchacieho reťazca srdcových mitochondrií spoločne s mPTP hrá dôležitú úlohu pri identifikácii kardioprotektívnej kompenzácie a zaistení prežitia akútne diabetického pseudohypoxického myokardu.

Izolované srdcové mitochondrie potkana kmeňa Wistar boli podrobené kvantitatívnej label-free LC-MS / MS proteomickej analýze so zameraním na mPTP a proteíny komplexov dýchacieho reťazca. Model D (65 mg/kg i.p.) bol vystavený metabolickému regulátoru dichlóracetátu (DCA), ktorý podporuje aktiváciu pyruvátdehydrogenázy inhibíciou pyruvátdehydrogenázovej kinázy, čo umožňuje zmeniť metabolizmus glukózy a tak potvrdiť alebo vyvrátiť zapojenie molekulových mechanizmov, ktoré súvisia s anaérobnou glykolýzou a udržaním energetiky mitochondrií. Dichlóracetát bol zvieratám podávaný v dvoch dávkach (150 mg/kg a 75 mg/kg i.p.) 60 a 15 minút pred excíziou srdca.

Získané výsledky preukázali štatisticky významnú stimuláciu proteínov dýchacieho reťazca komplexu I a komplexu II (p < 0,0001) v D skupine v porovnaní so zdravou kontrolnou skupinou (K). U diabetických zvierat, ktorým bol podaný DCA, pozorujeme u komplexov I, III a V dýchacieho reťazca udržanie expresií na úrovni diabetických mitochondrií, v prípade komplexu II (p=0,001) a komplexu IV (p=0,036) nastal signifikantný pokles.  Abundantnosť mPTP proteínov ako celku bola v D skupine vyššia v porovnaní s K skupinou (p < 0,001) aj v porovnaní s D skupinou po aplikácii DCA (p < 0,01). K najviac abundantným mPTP proteínom patria ADT1, ATP5I, ATPA a ATPB.

Naše zistenia preukazujúce stimuláciu proteínov tvoriacich komplexy dýchacieho reťazca srdcových mitochondrií a mPTP naznačujú výhodnosť zabezpečenia energie využitím glykolytického metabolizmu počas zníženej schopnosti využívať kyslík navodenej akútnou formou D. Dosiahnuté výsledky môžu byť užitočné pri prípadnej terapii PC, ktorého princíp je spojený s krátkymi hypoxickými impulzami.

Poďakovanie: 

Táto práca bola podporená grantmi APVV-15-0119; VEGA 2/0121/18; VEGA 2/0141/18, APVV-19-0540 a ITMS 26230120009.

Zdroje: 

Diskusia

Dobry den,
Zaujimalo by ma ako ste analyzovali data. V prezentaci uvadzate p-hodnoty ale nikde som sa nedocital ako ste ich ziskali, akych statistickych testov sa tykaju. Taktiez sa chcem opytat k obr 1. Aka bolo variabilita sledovanej expresie, kedze v grafe neprezentujete ziadne chybove usecky.

Dobrý deň,
ďakujem za pripomienku aj otázku v jednom. Z analýz proteomických dát a aj iných parametrov na daných experimentálnych modeloch sa nám použitím 2-faktorovej Anova ukazuje prítomnosť interakcie medzi faktormi „Diabetes“ a látkou „DCA“. Pre proteomické analýzy sme navrhli experimentálny dizajn so 6 biologickými replikátmi v skupine, každá vzorka pripravovaná duplicitne a analyzovaná v 2 „runoch“ – tento dizajn sa nám ukázal ako optimálny na dostatočnú elimináciu vplyvu technickej chyby (spolu 24 analýz v skupine). Na získanie p-hodnoty prezentovaných zmien expresií proteínov sme zvolili testovanie hypotézy o nulovom rozdiele tzv. emPAI hodnôt v logaritmickej škále použitím t-testu. Následne sme pre každý individuálny proteín 2-faktorovou Anova s opakovaním overili efekt faktora „treatment“, faktora „run“ a vzájomnú interakciu, čím sa nám potvrdilo, že na danej signifikantnej zmene v expresii proteínu sa podieľal len efekt experimentálnej skupiny a nie vplyv variability medzi „runmi“. Analýzou zhody sme overovali rozdiely medzi 2 experimentálnymi skupinami v prípade porovnávania skupiny ako celku (ako to bolo aj v prípade komplexov dýchacieho reťazca tvorených viacerými identifikovanými podjednotkami (Obr.1)), ktoré máme vyjadrené ako priemer ± 95% limit zhody. Pre množstvo údajov tieto výsledky neuvádzame. Pre zjednodušenie interpretácie na dosiahnutie fold change pre komplexy dýchacieho reťazca sme teda použili rovnaký postup ako pre individuálne proteíny, a to testovanie hypotézy o nulovom rozdiele emPAI hodnôt v logaritmickej škále použitím t-testu. Na sledovanie vzájomných interakcií v rámci skupín sme zvolili Pearsonove korelačné heatmapy. Signifikantné korelácie sme neuviedli.