Báo cáo khoa học: Calcium-induced contraction of sarcomeres changes the regulation of mitochondrial respiration in permeabilized cardiac cells

Calcium-induced contraction of sarcomeres changes the regulation of mitochondrial respiration in permeabilized cardiac cells

Tác giả: Tiia Anmann, Margus Eimre, Andrey V. Kuznetsov, Tatiana Andrienko, Tuuli Kaambre, Peeter Sikk, Evelin Seppet, Toomas Tiivel, Marko Vendelin, Enn Seppet, and Valdur A. Saks

Lĩnh vực: Sinh học Tế bào, Sinh lý học

Nội dung tài liệu: Nghiên cứu này khám phá mối liên hệ giữa sự co cơ của tế bào tim và sự điều hòa hô hấp của ty thể trong các tế bào cơ tim đã được làm permeabil hóa. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng kính hiển vi đồng tiêu và phân tích động học hô hấp của ty thể được kích thích bởi ADP, trong quá trình co cơ được gây ra bởi canxi trong các tế bào cơ tim đã làm permeabil hóa và các sợi cơ tim, cũng như trong các chế phẩm “ghost” (sau khi loại bỏ myosin có chọn lọc). Kết quả cho thấy sự co cơ mạnh mẽ của tế bào cơ tim, được gây ra bởi nồng độ canxi tự do lên tới 3 µM với sự hiện diện của ATP, đi kèm với sự thay đổi trong sắp xếp của ty thể và sự giảm đáng kể trong Km biểu kiến cho ADP và ATP ngoại sinh trong động học hô hấp của ty thể. Vmax của hô hấp tăng vừa phải (50%), đạt cực đại ở 0.4 µM canxi tự do và giảm ở nồng độ canxi cao hơn. Ở nồng độ canxi tự do cao, dòng ADP trực tiếp từ các ATPase đến ty thể bị giảm so với ở nồng độ canxi thấp. Những tác động này không liên quan đến quá tải canxi ty thể hoặc quá trình chuyển đổi tính thấm của ty thể, và không quan sát thấy trong các chế phẩm “ghost”. Nghiên cứu đề xuất rằng những thay đổi cấu trúc truyền từ bộ máy co cơ đến ty thể đã điều chỉnh các hạn chế khu vực trong khuếch tán các nucleotide adenine, do đó có thể tham gia tích cực vào việc điều hòa chức năng ty thể, ngoài tín hiệu trao đổi chất thông qua hệ thống creatine kinase.

Mục lục chi tiết:

• Giới thiệu
• Kết quả
• Phân tích hình ảnh kính hiển vi đồng tiêu của các tế bào cơ tim và sợi cơ tim đã làm permeabil hóa với sarcomere nguyên vẹn
• Ảnh hưởng của canxi tự do đến động học điều hòa hô hấp ở các sợi cơ tim bị làm tróc và sợi cơ tim “ghost”
• Các thí nghiệm về động học của quá trình hô hấp trong các sợi cơ tim bị làm tróc
• Ảnh hưởng của creatine lên động học điều hòa hô hấp của các sợi cơ tim bị làm tróc bởi ATP ngoại sinh
• Động học sản xuất ADP trong điều kiện không có (đường liền) và có (đường đứt nét) các chất nền hô hấp
• Động học điều hòa hô hấp của các sợi cơ tim đã làm permeabil hóa bởi ADP và ATP ngoại sinh và ảnh hưởng của natri axetat
• Ảnh hưởng của creatine lên động học điều hòa hô hấp của các sợi cơ tim bị làm tróc bởi ATP ngoại sinh
• Sự co cơ và hô hấp
• Thảo luận
• Quy trình thực nghiệm
• Động vật và chuẩn bị mô
• Các dung dịch
• Xác định tốc độ hô hấp của ty thể trong ty thể cô lập, tế bào cơ tim đã làm permeabil hóa và sợi cơ tim bị làm tróc và “ghost”
• Kính hiển vi đồng tiêu
• Xác định hoạt động ATPase và quá trình vận chuyển trực tiếp ADP đến ty thể
• Xác định nồng độ protein
• Phân tích kết quả thực nghiệm
• Tính toán nồng độ Ca2+ tự do
• Tài liệu tham khảo
• Phụ lục