Modifikácie proteínov mitochondrií ako potencionálne biomarkery ischemicko-reperfúzneho poškodenia myokardu

Modifikácie proteínov mitochondrií ako potencionálne biomarkery ischemicko-reperfúzneho poškodenia myokardu

Celkové hodnotenie
Vedecká práca: 
0
100%
Prevedenie (dizajn): 
0
100%
Diskusná interakcia: 
0
100%
ISBN: 978-80-972360-6-9

Modifikácie proteínov mitochondrií ako potencionálne biomarkery ischemicko-reperfúzneho poškodenia myokardu

Terézia Lysíková1 Anna Tomašcová2 Mária Bencúrová1 Peter Kaplán 1 Peter Račay1 Zuzana Tatarková1
1Ústav lekárskej biochémie, Jesseniova lekárska fakulta v Martine, Univerzita Komenského v Bratislave
2Biomedicínske centrum Martin, Jesseniova lekárska fakulta v Martine, Univerzita Komenského v Bratislave
terezka.pesulova@gmail.com

Ischemicko-reperfúzne (IR) poškodenie myokardu predstavuje stav, kedy je tkanivo srdca vystavené určitej perióde ischémie s následnou obnovou prítoku krvi, reperfúziou. Táto patológia je charakterizovaná celou radou zmien, ktoré nastávajú v tkanive, pričom jednotlivé mechanizmy sú navzájom prepojené, vytvárajú schému s postupnými krokmi, ktoré na seba navzájom nadväzujú a/alebo sa ovplyvňujú. Veľká časť zmien je lokalizovaná v mitochondriách, pričom tieto organely predstavujú nosný komponent pre prácu srdca. Najzávažnejšími sa javia zmeny na úrovni proteínov, ich interakcií proteín-proteín ako aj samotných posttranslačných modifikácií. Odrazom aktuálneho stavu vnútorného prostredia kardiomyocytov je zloženie proteómu, množstvo i vzájomná interakcia proteínov. Mitochondrie myokardu potkanov vo veku 6 mesiacov boli rozdelené na kontrolnú, ischemickú a ischemicko-reperfúznu skupinu. Zmeny v proteínových mapách mitochondrií boli hodnotené tromi základnými proteomickými prístupmi. 2D elekroforézou a následnou analýzou zmeny intenzity bolo identifikovaných v porovnaní s kontrolnou skupinou pri jedincoch po ischémií 57 pozmenených spotov a 84 signifikantne zmenených bolo detekovaných pri IR skupine. Vybrané proteíny boli identifikované hmotnostnou spektrometriou, pričom veľká časť modifikovaných proteínov je súčasťou bunkových procesov vedúcich k tvorbe energie, ATP. Ide o podjednotky enzýmových komplexov elektrónového transportného reťazca, glykolýzy a metabolizmu mastných kyselín v srdci. Vzájomné interakcie proteín-proteín odhalili prepojenie a silu/váhu metabolických dráh. Identifikované proteíny boli ďalej analyzované s využitím Western Blot analýzy a aplikáciou špecifických protilátok. Predpokladá sa, že identifikácia zmien v rámci proteómu mitochondrií môže predstavovať efektívny pokrok v rámci zlepšenia diagnostiky IR poškodenia, nakoľko kardiovaskulárne ochorenia stále predstavujú jednu z hlavných príčin morbidity a mortality vo svete. Štúdium molekulárnych mechanizmov ako aj potencionálne zvrátenie zmien, obnovenie mitochondriálnej homeostázy predstavuje sľubný posun v rámcií patológií srdca.

Poďakovanie: 

Práca bola podporená grantom VEGA 1/0004/19.

Zdroje: 

Diskusia

Rada by som sa opýtala, ako boli posunuté spoty pre PDHA1 medzi jednotlivými vzorkami. Bolo to tak, že kontrolná vzorka mala jeden spot a tie ischemické tri ďalšie? A bol rozdiel medzi ischemickou a ischemicko-reperfúznou vzorkou? PDH má tri seríny (293, 300, 232), ktoré keď sú fosforylované pyruvát dehydrogenázami kinázami, PDH je inhibovaná a je preferovaný glykolytický metabolizmus. Tieto seríny PDK kinázy fosforylujú najmä v hypoxii, preto si myslím, že ste ich identifikovali v ischemických vzorkách, ale veľmi by ma zaujímalo, či po následnej reperfúzii niektorý z tých spotov opäť zmizol. Keby ste si to chceli overiť na Western blote, existujú aj protilátky voči pSer293-PDH, pSer300-PDH, pSer232-PDH a k nim total PDH.
A dalo by sa z Vašich výsledkov odhadnúť, ako sa zmenil metabolizmus pri ischémii a ischémii-reperfúzii?

Dobrý deň, ďakujem veľmi pekne za otázku. Na všetkých troch géloch (kontrola, ischémia, ischémia-reperfúzia) sme identifikovali tri spoty. Po IR ale bola zaznamenaná výrazná zmena intenzity v porovnaní s kontrolnou skupinou. V rámci Western Blot analýzy sa momentálne venujeme predovšetkým proteínom komplexov dýchacieho reťazca, ďakujeme ale za podnetný nápad pre ďalšiu analýzu. Meraním aktivity enzýmov ETC môžeme na základe našich výsledkov hodnotiť, že aktivita bola znížená, pričom najvýraznejší rozdiel bol zaznamenaný v aktivite enzýmov komplexov I a II. Z doterajších výsledkov teda môžeme hodnotiť, že dochádza k deprivácií aktivity komplexov ETC po ischémií a IR avšak zhodnotenie metabolizmu bude vyžadovať štúdium ďalších dráh ako je napríklad metabolizmus mastných kyselín.

Ďakujem za odpoveď! :)

Ospravedlňujem sa za nežiadúce nakopírovanie komentáru v dôsledku pomalej reakcie PC na webovú stránku. V skutočnosti mám len jednu otázku.

Je dokázané, že v závislodti od dĺžky a rozsahu ischémie môže následná reperfúzia zvyšovať tvorbu rektívnych foriem kyslíka. Zachytili ste vo vašej práci zvýšenú expresiu antioxidačných enzýmov, čo by poukazovalo práve na túto skutočnosť? ďakujem

Ďakujem za otázku. Posledné štúdie v rámci problematiky ischemicko-reperfúzneho poškodenia myokardu naozaj uvádzajú, že najmasívnejšia akumulácia reaktívnych foriem kyslíka (ROS) nastáva na začiatku ischémie, a následne, ich výrazný vzostup bol pozorovaný v prvých minútach reperfúzie, počas reoxygenácie. Mitochondrie ako hlavný producent ROS predstavujú aj primárny cieľ pre ich škodlivé účinky. Tieto organely sú taktiež dôležitým nosným komponentom pre prácu srdca, narušenie ich funkcie má výrazný dopad na činnosť srdca. Antioxidačné enzýmy sa nám žiaľ nepodarilo identifikovať avšak poškodenie komplexov dýchacieho reťazca (ETC) vyúsťuje do tvorby ROS a teda dochádza k zníženej aktivite enzýmov ETC. Pri ischémií bola zistená signifikantná zmena v aktivite MnSOD, bola znížená , pri IR nebola zaznamenaná štatisticky významná zmena. Zmeny v rámci komplexov ETC sme dokázali najmä pri komplexe I, pričom literatúra uvádza, že práve tento komplex je negatívne zasiahnutý ako prvý. Ďalším dôkazom vzniku ROS je ROS-indukované poškodenia v rámci kardiolipínu. Kardiolipín je popisovaný ako kľúčový fosfolipid vnútornej mitochondriálnej membrány a je uspôsobený pre generovanie eletrochemického gradientu, ktorý je využívaný pre produkciu ATP. V rámci našej práce sme taktiež dokázali túto skutočnosť. Zaznamenali sme taktiež zmenu aktivity ATP-ázy, ktorá predstavuje depléciu ATP teda zníženú funkčnosť ox. fosforylácie.

ďakujem za vyčerpávajúcu odpoveď