高压氧气治疗揭示了猪心脏中的时空OXPHOS可塑性
Juliana Heidler1,2, Alfredo Cabrera-Orefice1, Ilka Wittig1
1Functional Proteomics, Institute of Cardiovascular Physiology, Faculty of Medicine, Goethe University Frankfurt, 60590 Frankfurt am Main, Germany.
PNAS nexus
|June 17, 2024
概括
心脏线粒体具有不同的能量代谢. 高压高氧 (HBO) 通过组装ATP合成酶,改善了纤维际线粒体的能量生产,揭示了心脏新陈代谢中氧气调节的可塑性.
科学领域:
- 心血管生理学心血管生理学
- 线粒体生物学 线粒体生物学
- 细胞的新陈代谢
背景情况:
- 心肌细胞在很大程度上依赖氧化酸化 (OXPHOS) 来产生ATP.
- 线粒体存在于心肌细胞内的亚sarcolemmal (SSM) 和interfibrillar (IFM) 亚群中,可能经历不同的氧气水平.
- 与SSM相比,IFM表现出较低的OXPHOS酶活性,这表明能量代谢受损.
研究的目的:
- 研究氧气供应对心肌细胞线粒体功能的影响.
- 为了确定氧气水平是否影响OXPHOS酶的活性和组合,特别是F1FO-ATP合成酶.
- 探索心脏能量代谢的时空可塑性.
主要方法:
- 从小猪心脏中分离和生物化学分析SSM和IFM.
- 在高压高氧 (HBO) 条件下对小猪进行通风.
- 复杂的分析和蛋白质组分析,以评估酶组合和丰度.
主要成果:
- 与SSM相比,IFM的电子运输链酶和F1FO-ATP合成酶活动明显低于SSM.
- 在IFM中,HBO治疗使OXPHOS酶活动正常化到SSM水平.
- 在IFM中,HBO增加了F1FO-ATP合成酶的组合,与改善的活动相关.
- HBO诱导了线粒体生物发生的基因转录,但蛋白质组分析显示变化很小.
结论:
- 心脏线粒体在其能量代谢中具有氧气调节的时空可塑性.
- F1FO-ATP合成酶的组装状态对氧气可用性敏感.
- 这种可塑性可能解释了心脏适应不同代谢需求的能力.
