Biru metilena lan ferroptosis: mekanisme peroksidasi lipid

Ferroptosis yaiku patine sel amarga karusakan membran. Lemak ora jenuh majemuk ing membran ngalami oksidasi ing reaksi berantai, membran ora bisa nindakake fungsine, banjur sel mati. Wesi dibutuhake kanggo proses kimia iki. Ukara kasebut ngrangkum kabeh konsepe, lan kabeh sing dirembug ing artikel iki minangka uji marang salah siji bagean saka konsep kasebut.

Pitakon ing kene luwih mligi: apa sing ditindakake biru metilena marang rantai kasebut ing eksperimen sel, lan apa sing sejatine dituduhake dening asil kasebut. Wangsulan cekake yaiku, ing rong panaliten laboratorium, biru metilena kanthi konsentrasi nanomolar nyuda peroksidasi lipid mitokondria lan njaga sel tetep urip sawise kena pemicu sing tanpa intervensi kasebut nyebabake ferroptosis. Wangsulan sing luwih dawa luwih wigati, amarga saben mata rantai diuji nganggo intervensi sing beda, lan saben intervensi duwe watesan.

Ferroptosis ing siji paragraf

Fosfolipid membran sing nggawa buntut asam lemak ora jenuh majemuk duwe titik ringkih: atom hidrogen sing gampang direbut. Sawise radikal ngrebut siji atom hidrogen, oksigen kaiket ing lipid, radikal peroksil lipid kawangun, banjur radikal kasebut ngrebut hidrogen saka lipid sabanjure. Reaksi iki terus sumebar ing sadawane membran yen ora ana sing mandhegake.

Sing utamane mandhegake reaksi iki yaiku enzim sing diarani GPX4, sing nggunakake glutation kanggo ngreduksi peroksida lipid dadi alkohol lipid sing ora mbebayani. Pemicu laboratorium nyerang pertahanan iki ing titik-titik sing wis ditemtokake. Erastin ngalangi mlebune sistin liwat sistem xc-minus, saengga sel kekurangan sistein kanggo sintesis glutation. Buthionine sulfoximine langsung ngalangi sintesis glutation. RSL3 nyandhet GPX4 dhewe. Katelune ndadekake peroksida tetep ora disingkirake, nanging tumindake ana ing tahapan sing beda, mula asil saka siji pemicu ora kanthi otomatis ditrapake marang pemicu liyane.

Ferroptosis beda karo apoptosis ing sipat-sipat sing dadi ciri penentune. Ora ana kaskade kaspase lan ora ana badan apoptotik. Pengkelat wesi kayata deferoxamine lan agen panjebak radikal kayata ferrostatin-1 nyandhet proses iki. Iki minangka uji operasional sing digunakake peneliti kanggo nemtokake manawa patine sel iku kalebu ferroptosis, dudu mung nekrosis. Gambaran sing luwih jembar babagan jalur patine sel sing diatur menehi konteks kanggo prabédan iki, lan cara sel nangani wesi labil nerangake kenapa kelasi dadi kontrol sing nemtokake.

Perane mitokondria, lan kenapa peran kasebut dadi padudon

Panaliten wiwitan nglaporake manawa sel tanpa DNA mitokondria isih ngalami ferroptosis, sing nuduhake manawa mitokondria ora mesthi dibutuhake. Panaliten sabanjure nemokake manawa nyuda jumlah mitokondria, utawa ngalangi respirasi, bisa nyandhet ferroptosis amarga kekurangan sistein, nanging ora amarga panyandhetan GPX4 kanthi langsung. Loro asil kasebut bisa padha bener yen sumbangan mitokondria gumantung marang pemicu, jinis sel, lan panggonan dumadine peroksidasi sing nemtokake.

Panaliten sing dadi dhasar artikel iki nyinaoni padudon kasebut nganggo probe sing mligi kanggo kompartemen tartamtu. MitoCLox yaiku versi indikator peroksidasi lipid sing ditargetake menyang mitokondria: fluoresensine owah nalika ketemu radikal peroksil lipid ing njero mitokondria. Ing fibroblas sing diwenehi erastin, oksidasi probe mitokondria katon ing sel sing isih urip sadurunge mati, lan ora seragam ing saindenging populasi sel. Urutan wektu kasebut wigati. Peroksidasi sing kedadeyan sadurunge patine sel bisa dadi panyebabe. Peroksidasi sing mung diukur ing sel sing wis mati minangka sisa karusakan. Pandhuan panyerta babagan uji peroksidasi lipid lan apa sing dilaporake saben probe ngrembug kenapa panggonane probe nemtokake makna sawijining sinyal.

Pola sing padha katon ing model kapindho. Fibroblas saka pasien kanthi neuropati optik herediter Leber, sing nggawa mutasi kompleks I lan duwe stres oksidatif dhasar luwih dhuwur, mati amarga ferroptosis nalika glutation dikurangi, dene fibroblas kontrol tahan. Oksidasi probe mitokondria maneh kedadeyan luwih dhisik. Rinciane ana ing panaliten fibroblas babagan peroksidasi lipid mitokondria ing ferroptosis.

Apa sing diowahi biru metilena ing eksperimen iki

Biru metilena yaiku pembawa redoks. Wujud sing teroksidasi nampa elektron saka proses kimia sing gegandhengan karo NADH ing kompleks I, lan wujud sing tereduksi menehi elektron kasebut marang sitokrom c, sing banjur nyalurake menyang kompleks IV. Iki nggawe jalur alternatif parsial sing ngliwati bagean rantai panggonan elektron biasane bocor menyang oksigen lan ngasilake superoksida. Pamaca sing pengin gambaran lengkap babagan alih elektron iki bisa miwiti saka kepriye biru metilena mindhah elektron liwat mitokondria.

Ing fibroblas paru-paru sing diwenehi erastin, biru metilena ing konsentrasi 250 nanomolar njaga viabilitas ing pangukuran kaslametan sel, semono uga antioksidan sing ditargetake menyang mitokondria, SkQ1 lan MitoTEMPO. Kontrol-kontrol kasebut nemtokake wates pratelan iki. Ferrostatin-1, alpha-tocopherol, lan deferoxamine uga nglindhungi sel, sing negesake manawa patine sel kasebut kalebu ferroptosis. Analog SkQ1 tanpa gugus antioksidan ora nglindhungi sel, sing nuduhake manawa kimia redoks sing nduweni peran, dudu akumulasi sing ora spesifik. Perlindhungan suda ing konsentrasi SkQ1 luwih saka kira-kira 200 nanomolar, selaras karo sipat prooksidan antioksidan kuinon ing kadar luwih dhuwur sing wis dingerteni. Biru metilena duwe sipat dosis sing uga bisa menehi loro efek: nglindhungi ing kadar nanomolar sing sithik ing wadah kultur iki, lan bisa ngasilake hidrogen peroksida liwat siklus redoks nalika kadare luwih dhuwur utawa kena cahya sing kuwat. Konteks dosis kaya iki dirembug ing spesies oksigen reaktif ing mitokondria.

Eksperimen nganggo mitokondria sing diisolasi banjur mbedakake sumber-sumber ROS. Nalika ana wesi fero, substrat sing nyuplai kompleks I bebarengan karo rotenone ngrangsang oksidasi probe. Rotenone ngalangi aliran ing sisih sawise situs flavin, mula pembawa elektron ing sisih sadurunge tetep tereduksi lan elektron bocor menyang oksigen saka flavin sing madhep matriks. Substrat sing nyuplai kompleks III bebarengan karo antimycin A ngasilake hidrogen peroksida sing akeh, nanging ora nyurung peroksidasi lipid. Sinyal ROS sakabèhé padha, panggonane beda, asile beda. SkQ1 lan biru metilena saben-saben nyandhet peroksidasi sing disurung kompleks I tanpa nyandhet produksi hidrogen peroksida dhewe. Iki nuduhake manawa tumindake ana sawise pambentukan ROS, yaiku ing tahapan peroksidasi lipid.

Bagean eksperimen kakehan wesi lan pituduh saka lipofusin

Panaliten kapindho nliti pitakon kasebut saka sisih wesi. Kardiomiosit H9c2 sing kena ferric ammonium citrate ing konsentrasi submillimolar ngalami pambentukan ROS mitokondria, peroksidasi lipid mitokondria, banjur ferroptosis, sing diterusake kanthi akumulasi pigmen kaya lipofusin sajrone 24 jam. Lipofusin yaiku sisa lipid lan protein sing teroksidasi, ngemot wesi, lan duwe autofluoresensi, sing nglumpuk saya akeh nalika umur saya tuwa. Muncule kanthi cepet ing eksperimen iki nggandhengake peroksidasi akut sing disurung wesi karo tandha penuaan sing wis umum dingerteni. Biru metilena lan SkQ1 ing konsentrasi nanomolar saben-saben nyegah peroksidasi, patine sel, lan akumulasi pigmen kasebut. Mitokondria jantung sing diisolasi negesake pola iki: rotenone bebarengan karo wesi fero nyurung peroksidasi lan sinyal kaya pigmen, lan loro agen kasebut ngalangi proses iki. Urutan lengkap kasebut dilaporake ing panaliten kakehan wesi ing kardiomiosit H9c2. Sisih pigmen saka katrangan iki gegandhengan karo lipofusin lan tandha penuaan sel.

Apa sing ora dituduhake dening uji kaslametan sel

Pangukuran viabilitas kayata CellTiterBlue nuduhake pira sel ing wadah kultur sing tetep aktif sacara metabolik sawise diwenehi pemicu lan calon agen pelindhung. Iki minangka uji mekanisme ing sistem sing wis ditemtokake. Iki dudu asil pangobatan. Ora ana eksperimen kasebut sing menehi dosis marang pasien, ngukur asil penyakit, utawa netepake rentang terapeutik ing awak.

Ana papat watesan sing kudu disebutake kanthi cetha. Kapisan, jinis sele winates: fibroblas paru-paru sing ditransformasi, fibroblas kulit primer kalebu siji galur kanthi penyakit mitokondria, lan galur kardiomiosit tikus, ditambah mitokondria jantung tikus sing diisolasi. Sensitivitas beda-beda miturut galur, lan galur LHON pancen dipilih amarga rentan banget. Kapindho, pemicune minangka kondisi ekstrem laboratorium: transportasi utawa sintesis diblokir kanthi lengkap, lan beban wesi sing ora bakal diadhepi jaringan kanthi akut. Katelu, konsentrasi ora bisa diowahi dadi dosis mung kanthi perkalian. Konsentrasi nanomolar ing medium kultur dudu dosis kanggo manungsa. Distribusi biru metilena, reduksine dadi wujud tanpa werna ing getih lan jaringan, paparan cahya, lan potensial membran kabeh dadi faktor ing antarane eksperimen ing wadah kultur lan panggunaane ing wong. Kaping papat, probe nglaporake kedadeyan ing kompartemene dhewe. Oksidasi MitoCLox nuduhake manawa radikal lipid mitokondria kawangun; iki ora nuduhake manawa pecahing membran plasma, sing kamungkinan dadi kedadeyan pungkasan, dicegah kanthi langsung utawa kasil diendhani amarga intervensi ing tahapan sadurunge.

Mula pratelan sing jujur yaiku: ing model-model iki, ROS sing asale saka kompleks I bebarengan karo wesi nyurung peroksidasi lipid mitokondria sing kedadeyan sadurunge ferroptosis, lan biru metilena ing konsentrasi sithik medhot bagean rantai kasebut. Pratelan apa wae sing ngluwihi bagean kasebut mbutuhake eksperimen liyane ing kewan, banjur ing manungsa.