មេទីឡែនប្លូ និងហ្វេរ៉ូបតូស៊ីស៖ ដែក ប៉េរ៉ុកស៊ីតកម្មលីពីត និងការស្លាប់កោសិកា

ហ្វេរ៉ូបតូស៊ីស គឺជាការស្លាប់កោសិកាដោយសារការខូចខាតភ្នាស។ ខ្លាញ់មិនឆ្អែតពហុក្នុងភ្នាសរងអុកស៊ីតកម្មតាមប្រតិកម្មខ្សែសង្វាក់ ភ្នាសបាត់បង់មុខងារ ហើយកោសិកាស្លាប់។ ប្រតិកម្មគីមីនេះត្រូវការដែក។ ប្រយោគនោះបង្ហាញពីគោលគំនិតទាំងមូល ហើយអ្វីៗទាំងអស់នៅក្នុងអត្ថបទនេះ គឺជាការសាកល្បងផ្នែកណាមួយនៃគោលគំនិតនោះ។

សំណួរនៅទីនេះមានវិសាលភាពចង្អៀតជាងនេះ៖ តើមេទីឡែនប្លូធ្វើអ្វីចំពោះខ្សែប្រតិកម្មនោះក្នុងការពិសោធន៍លើកោសិកា ហើយតើលទ្ធផលនោះពិតជាបង្ហាញអ្វី? ចម្លើយខ្លីគឺថា ក្នុងការសិក្សាមន្ទីរពិសោធន៍ពីរ មេទីឡែនប្លូនៅកំហាប់កម្រិតណាណូម៉ូលែរ បានកាត់បន្ថយប៉េរ៉ុកស៊ីតកម្មលីពីតក្នុងមីតូកុងឌ្រី និងរក្សាកោសិកាឱ្យនៅរស់ បន្ទាប់ពីការប្រើកត្តាបង្កដែលបើគ្មានការរារាំងទេ នឹងបណ្តាលឱ្យមានហ្វេរ៉ូបតូស៊ីស។ ចម្លើយលម្អិតសំខាន់ជាង ព្រោះតំណនីមួយៗក្នុងខ្សែប្រតិកម្មត្រូវបានសាកល្បងដោយការអន្តរាគមន៍ខុសៗគ្នា ហើយការអន្តរាគមន៍នីមួយៗមានដែនកំណត់របស់វា។

ហ្វេរ៉ូបតូស៊ីសក្នុងមួយកថាខណ្ឌ

ផូស្វូលីពីតក្នុងភ្នាសដែលមានកន្ទុយអាស៊ីតខ្លាញ់មិនឆ្អែតពហុ មានចំណុចខ្សោយមួយ៖ អាតូមអ៊ីដ្រូសែនដែលងាយត្រូវបានដកយក។ នៅពេលរ៉ាឌីកាល់មួយដកយកអាតូមមួយ អុកស៊ីសែនភ្ជាប់ទៅនឹងលីពីត រ៉ាឌីកាល់លីពីតប៉េរ៉ុកស៊ីលកើតឡើង ហើយរ៉ាឌីកាល់នោះដកយកអាតូមពីលីពីតបន្ទាប់។ ប្រតិកម្មនេះបន្តរាលដាលតាមភ្នាស លុះត្រាតែមានអ្វីមួយបញ្ឈប់វា។

យន្តការបញ្ឈប់សំខាន់គឺអង់ស៊ីមមួយហៅថា GPX4 ដែលប្រើគ្លុយតាធីយ៉ូនដើម្បីធ្វើរេដុកម្មលីពីតប៉េរ៉ុកស៊ីតឱ្យទៅជាអាល់កុលលីពីតដែលមិនបង្កគ្រោះថ្នាក់។ កត្តាបង្កក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍វាយប្រហារប្រព័ន្ធការពារនេះនៅចំណុចជាក់លាក់។ Erastin រារាំងការនាំស៊ីស្ទីនចូលតាមប្រព័ន្ធ xc-minus ដែលធ្វើឱ្យកោសិកាខ្វះស៊ីស្ទេអ៊ីនសម្រាប់សំយោគគ្លុយតាធីយ៉ូន។ Buthionine sulfoximine រារាំងការសំយោគគ្លុយតាធីយ៉ូនដោយផ្ទាល់។ RSL3 រារាំង GPX4 ផ្ទាល់។ សារធាតុទាំងបីធ្វើឱ្យប៉េរ៉ុកស៊ីតនៅសល់ដោយមិនត្រូវបានកម្ចាត់ ប៉ុន្តែវាធ្វើដូច្នេះនៅជំហានខុសៗគ្នា ដូច្នេះលទ្ធផលដែលបានពីកត្តាបង្កមួយ មិនអាចយកទៅអនុវត្តចំពោះកត្តាបង្កផ្សេងទៀតដោយស្វ័យប្រវត្តិបានទេ។

ហ្វេរ៉ូបតូស៊ីសខុសពីអាប៉ូបតូស៊ីស តាមលក្ខណៈដែលកំណត់អត្តសញ្ញាណរបស់វា។ វាគ្មានលំដាប់ប្រតិកម្មកាស្ប៉ាស និងគ្មានសំណល់កោសិកាបែបអាប៉ូបតូស៊ីសទេ។ សារធាតុចាប់ដែកដូចជា deferoxamine និងសារធាតុចាប់រ៉ាឌីកាល់ដូចជា ferrostatin-1 អាចទប់ស្កាត់វាបាន។ នេះជាតេស្តជាក់ស្តែងដែលអ្នកស្រាវជ្រាវប្រើ ដើម្បីកំណត់ថាការស្លាប់កោសិកាជាហ្វេរ៉ូបតូស៊ីស មិនមែនគ្រាន់តែជានេក្រូស៊ីសទេ។ ទិដ្ឋភាពទូទៅនៃផ្លូវសញ្ញាការស្លាប់កោសិកាដែលមានការគ្រប់គ្រង ជួយឱ្យយល់ពីភាពខុសគ្នានេះ ហើយរបៀបដែលកោសិកាគ្រប់គ្រងដែកដែលងាយចូលរួមប្រតិកម្ម ពន្យល់ពីមូលហេតុដែលការចាប់ដែកជាតេស្តត្រួតពិនិត្យដ៏សំខាន់សម្រាប់ការសន្និដ្ឋាន។

តួនាទីរបស់មីតូកុងឌ្រី និងមូលហេតុដែលមានការជជែកវែកញែក

ការស្រាវជ្រាវដំបូងបានរាយការណ៍ថា កោសិកាដែលគ្មាន DNA មីតូកុងឌ្រីនៅតែឆ្លងកាត់ហ្វេរ៉ូបតូស៊ីស ដែលបង្ហាញថាមីតូកុងឌ្រីប្រហែលជាមិនចាំបាច់ទេ។ ការស្រាវជ្រាវក្រោយមកបានរកឃើញថា ការកាត់បន្ថយមីតូកុងឌ្រី ឬការរារាំងដំណើរដកដង្ហើមកោសិកា អាចទប់ស្កាត់ហ្វេរ៉ូបតូស៊ីសដែលបង្កដោយការខ្វះស៊ីស្ទេអ៊ីន ប៉ុន្តែមិនអាចទប់ស្កាត់ហ្វេរ៉ូបតូស៊ីសដែលបង្កដោយការរារាំង GPX4 ដោយផ្ទាល់បានទេ។ លទ្ធផលទាំងពីរអាចត្រឹមត្រូវ ប្រសិនបើការចូលរួមរបស់មីតូកុងឌ្រីអាស្រ័យលើកត្តាបង្ក ប្រភេទកោសិកា និងទីតាំងដែលប៉េរ៉ុកស៊ីតកម្មសំខាន់កើតឡើង។

ការសិក្សាដែលជាមូលដ្ឋាននៃអត្ថបទនេះ បានពិនិត្យការជជែកវែកញែកនោះដោយប្រើសារធាតុស៊ើបវាស់ដែលមានភាពជាក់លាក់ចំពោះផ្នែកខាងក្នុងកោសិកា។ MitoCLox គឺជាសារធាតុរាយការណ៍ប៉េរ៉ុកស៊ីតកម្មលីពីតមួយប្រភេទដែលតម្រង់ទៅមីតូកុងឌ្រី៖ វាប្តូរលក្ខណៈពន្លឺហ្វ្លុយអូរ៉េសង់ នៅពេលវាជួបរ៉ាឌីកាល់លីពីតប៉េរ៉ុកស៊ីលនៅក្នុងមីតូកុងឌ្រី។ ក្នុងកោសិកាហ្វ៊ីប្រូប្លាសដែលបានប៉ះពាល់នឹង erastin អុកស៊ីតកម្មនៃសារធាតុស៊ើបវាស់ក្នុងមីតូកុងឌ្រីបានលេចឡើងនៅក្នុងកោសិកាដែលនៅរស់ មុនពេលស្លាប់ ហើយកម្រិតនេះមិនស្មើគ្នាទេក្នុងចំណោមកោសិកាទាំងអស់។ លំដាប់ពេលវេលានោះសំខាន់។ ប៉េរ៉ុកស៊ីតកម្មដែលកើតមុនការស្លាប់ អាចជាមូលហេតុមួយ។ ប៉េរ៉ុកស៊ីតកម្មដែលវាស់ឃើញតែក្នុងកោសិកាស្លាប់ គឺជាសំណល់នៃការខូចខាត។ មគ្គុទ្ទេសក៍បន្ថែមអំពី តេស្តប៉េរ៉ុកស៊ីតកម្មលីពីត និងអ្វីដែលសារធាតុស៊ើបវាស់នីមួយៗរាយការណ៍ ពន្យល់ពីមូលហេតុដែលទីតាំងរបស់សារធាតុស៊ើបវាស់កំណត់អត្ថន័យនៃសញ្ញា។

លំនាំដូចគ្នានេះបានលេចឡើងក្នុងគំរូទីពីរ។ កោសិកាហ្វ៊ីប្រូប្លាសពីអ្នកជំងឺដែលមានជំងឺសរសៃប្រសាទភ្នែកតំណពូជ Leber ដែលមានមុយតាស្យុងកុំផ្លិច I និងកម្រិតស្ត្រេសអុកស៊ីតកម្មមូលដ្ឋានខ្ពស់ជាង បានស្លាប់ដោយហ្វេរ៉ូបតូស៊ីសនៅពេលគ្លុយតាធីយ៉ូនត្រូវបានបន្ថយ ខណៈកោសិកាហ្វ៊ីប្រូប្លាសក្នុងក្រុមត្រួតពិនិត្យអាចទប់ទល់បាន។ អុកស៊ីតកម្មនៃសារធាតុស៊ើបវាស់ក្នុងមីតូកុងឌ្រីបានកើតឡើងមុនម្តងទៀត។ ព័ត៌មានលម្អិតមាននៅក្នុង ការសិក្សាលើកោសិកាហ្វ៊ីប្រូប្លាសអំពីប៉េរ៉ុកស៊ីតកម្មលីពីតក្នុងមីតូកុងឌ្រីក្នុងហ្វេរ៉ូបតូស៊ីស។

អ្វីដែលមេទីឡែនប្លូបានផ្លាស់ប្តូរក្នុងការពិសោធន៍ទាំងនេះ

មេទីឡែនប្លូជាសារធាតុផ្ទេរអុកស៊ីតកម្ម-រេដុកម្ម។ ទម្រង់អុកស៊ីតកម្មរបស់វាទទួលអេឡិចត្រុងពីប្រតិកម្មគីមីដែលភ្ជាប់នឹង NADH នៅកុំផ្លិច I ហើយទម្រង់រេដុកម្មរបស់វាប្រគល់អេឡិចត្រុងទាំងនោះទៅស៊ីតូក្រូម c ដែលបញ្ជូនបន្តទៅកុំផ្លិច IV។ នេះបង្កើតផ្លូវវាងមួយផ្នែកជុំវិញផ្នែកនៃខ្សែសង្វាក់ ដែលតាមធម្មតាអេឡិចត្រុងលេចធ្លាយទៅអុកស៊ីសែន ហើយបង្កើតស៊ុបពែរ៉ុកស៊ីត។ អ្នកអានដែលចង់យល់ពីដំណើរផ្ទេរទាំងមូល គួរចាប់ផ្តើមពី របៀបដែលមេទីឡែនប្លូផ្ទេរអេឡិចត្រុងតាមមីតូកុងឌ្រី។

ក្នុងកោសិកាហ្វ៊ីប្រូប្លាសសួតដែលបានប៉ះពាល់នឹង erastin មេទីឡែនប្លូនៅកំហាប់ 250 ណាណូម៉ូលែរ បានរក្សាភាពរស់នៃកោសិកា តាមលទ្ធផលតេស្តការរស់រានរបស់កោសិកា ដូចគ្នានឹងសារធាតុប្រឆាំងអុកស៊ីតកម្មដែលតម្រង់ទៅមីតូកុងឌ្រី SkQ1 និង MitoTEMPO ដែរ។ តេស្តត្រួតពិនិត្យកំណត់វិសាលភាពនៃការអះអាង។ Ferrostatin-1, alpha-tocopherol និង deferoxamine ក៏បានការពារកោសិកាដែរ ដែលបញ្ជាក់ថាការស្លាប់នោះជាហ្វេរ៉ូបតូស៊ីស។ សារធាតុស្រដៀង SkQ1 ដែលគ្មានក្រុមប្រឆាំងអុកស៊ីតកម្ម មិនបានការពារកោសិកាទេ ដែលចង្អុលទៅតួនាទីនៃប្រតិកម្មអុកស៊ីតកម្ម-រេដុកម្ម ជាជាងការប្រមូលផ្តុំដោយមិនជាក់លាក់។ ការការពារថយចុះនៅពេល SkQ1 មានកំហាប់លើសប្រហែល 200 ណាណូម៉ូលែរ ដែលស្របនឹងលក្ខណៈជំរុញអុកស៊ីតកម្មដែលគេស្គាល់របស់សារធាតុប្រឆាំងអុកស៊ីតកម្មប្រភេទគីណូន នៅពេលមានបរិមាណខ្ពស់ជាងនេះ។ មេទីឡែនប្លូមានឥរិយាបថពីរបែបតាមកម្រិតបរិមាណដូចគ្នា៖ វាការពារកោសិកានៅកំហាប់ណាណូម៉ូលែរទាបក្នុងចានពិសោធន៍ទាំងនេះ ហើយអាចបង្កើតអ៊ីដ្រូសែនប៉េរ៉ុកស៊ីតតាមវដ្តអុកស៊ីតកម្ម-រេដុកម្ម នៅពេលកំហាប់ត្រូវបានបង្កើន ឬនៅពេលប៉ះពន្លឺខ្លាំង។ បរិបទនៃកម្រិតបរិមាណប្រភេទនេះត្រូវបានពន្យល់ក្នុង ប្រភេទអុកស៊ីសែនដែលមានប្រតិកម្មក្នុងមីតូកុងឌ្រី។

បន្ទាប់មក ការពិសោធន៍លើមីតូកុងឌ្រីដែលបានញែកចេញ បានបែងចែកប្រភព ROS។ នៅពេលមានដែកហ្វេរ៉ូ ស៊ុបស្ត្រាតដែលផ្គត់ផ្គង់ទៅកុំផ្លិច I រួមជាមួយ rotenone បានជំរុញអុកស៊ីតកម្មនៃសារធាតុស៊ើបវាស់។ Rotenone រារាំងនៅចំណុចក្រោយទីតាំងហ្វ្លាវីន ដូច្នេះសារធាតុផ្ទេរនៅចំណុចមុននោះនៅតែស្ថិតក្នុងសភាពរេដុកម្ម ហើយអេឡិចត្រុងលេចធ្លាយទៅអុកស៊ីសែនពីហ្វ្លាវីនដែលបែរទៅម៉ាទ្រីស។ ស៊ុបស្ត្រាតដែលផ្គត់ផ្គង់ទៅកុំផ្លិច III រួមជាមួយ antimycin A បានបង្កើតអ៊ីដ្រូសែនប៉េរ៉ុកស៊ីតយ៉ាងច្រើន ប៉ុន្តែមិនបានជំរុញប៉េរ៉ុកស៊ីតកម្មលីពីតទេ។ សញ្ញា ROS សរុបដូចគ្នា ប៉ុន្តែទីតាំងខុសគ្នា និងលទ្ធផលខុសគ្នា។ SkQ1 និងមេទីឡែនប្លូ សុទ្ធតែបានទប់ស្កាត់ប៉េរ៉ុកស៊ីតកម្មដែលជំរុញដោយកុំផ្លិច I ដោយមិនទប់ស្កាត់ការផលិតអ៊ីដ្រូសែនប៉េរ៉ុកស៊ីតផ្ទាល់ទេ។ នេះកំណត់ថាសកម្មភាពរបស់វាស្ថិតនៅក្រោយការបង្កើត ROS គឺនៅជំហានប៉េរ៉ុកស៊ីតកម្មលីពីត។

ផ្នែកសិក្សាអំពីដែកលើសកម្រិត និងតម្រុយពីលីប៉ូហ្វូស៊ីន

ការសិក្សាទីពីរបានពិនិត្យសំណួរនេះពីជ្រុងនៃដែក។ កោសិកាសាច់ដុំបេះដូង H9c2 ដែលបានប៉ះពាល់នឹង ferric ammonium citrate នៅកំហាប់ក្រោមកម្រិតមីលីម៉ូលែរ បានកើត ROS ក្នុងមីតូកុងឌ្រី ប៉េរ៉ុកស៊ីតកម្មលីពីតក្នុងមីតូកុងឌ្រី បន្ទាប់មកហ្វេរ៉ូបតូស៊ីស ហើយបន្តដោយការប្រមូលផ្តុំសារធាតុពណ៌ស្រដៀងលីប៉ូហ្វូស៊ីនក្នុងរយៈពេល 24 ម៉ោង។ លីប៉ូហ្វូស៊ីនគឺជាសំណល់លីពីត និងប្រូតេអ៊ីនដែលបានរងអុកស៊ីតកម្ម មានផ្ទុកដែក និងបញ្ចេញពន្លឺហ្វ្លុយអូរ៉េសង់ដោយខ្លួនឯង ដែលប្រមូលផ្តុំតាមអាយុ។ ការលេចឡើងយ៉ាងឆាប់រហ័សរបស់វានៅទីនេះ ភ្ជាប់ប៉េរ៉ុកស៊ីតកម្មស្រួចស្រាវដែលជំរុញដោយដែក ទៅនឹងសូចនាករភាពចាស់មួយដែលគេស្គាល់ជាទូទៅ។ មេទីឡែនប្លូនៅកំហាប់ណាណូម៉ូលែរ និង SkQ1 សុទ្ធតែបានទប់ស្កាត់ប៉េរ៉ុកស៊ីតកម្ម ការស្លាប់ និងការប្រមូលផ្តុំសារធាតុពណ៌។ មីតូកុងឌ្រីបេះដូងដែលបានញែកចេញបានបញ្ជាក់លំនាំនេះ៖ rotenone រួមជាមួយដែកហ្វេរ៉ូបានជំរុញប៉េរ៉ុកស៊ីតកម្ម និងសញ្ញាស្រដៀងសារធាតុពណ៌ ហើយសារធាតុទាំងពីរបានរារាំងវា។ លំដាប់ទាំងមូលត្រូវបានរាយការណ៍ក្នុង ការសិក្សាអំពីដែកលើសកម្រិតក្នុងកោសិកាសាច់ដុំបេះដូង H9c2។ ផ្នែកដែលទាក់ទងនឹងសារធាតុពណ៌នេះ គួរអានរួមជាមួយ លីប៉ូហ្វូស៊ីន និងសូចនាករភាពចាស់របស់កោសិកា។

អ្វីដែលតេស្តការរស់រានរបស់កោសិកាមិនបង្ហាញ

លទ្ធផលតេស្តភាពរស់ ដូចជា CellTiterBlue រាយការណ៍ពីចំនួនកោសិកាក្នុងចានពិសោធន៍ដែលនៅតែមានសកម្មភាពមេតាបូលីស បន្ទាប់ពីការប្រើកត្តាបង្ក រួមជាមួយសារធាតុដែលកំពុងត្រូវបានសាកល្បងថាអាចការពារបាន។ នោះជាការសាកល្បងយន្តការមួយក្នុងប្រព័ន្ធដែលបានកំណត់ច្បាស់។ វាមិនមែនជាលទ្ធផលនៃការព្យាបាលទេ។ គ្មានការពិសោធន៍ណាមួយក្នុងចំណោមនេះបានផ្តល់សារធាតុទៅអ្នកជំងឺ វាស់លទ្ធផលជំងឺ ឬកំណត់ជួរកម្រិតដែលអាចប្រើសម្រាប់ការព្យាបាលក្នុងរាងកាយឡើយ។

មានដែនកំណត់បួនដែលត្រូវបញ្ជាក់ឱ្យច្បាស់។ ទីមួយ ប្រភេទកោសិកាមានវិសាលភាពចង្អៀត៖ កោសិកាហ្វ៊ីប្រូប្លាសសួតដែលបានបម្លែង កោសិកាហ្វ៊ីប្រូប្លាសស្បែកបឋម រួមទាំងខ្សែពូជកោសិកាមួយពីជំងឺមីតូកុងឌ្រី និងខ្សែពូជកោសិកាសាច់ដុំបេះដូងកណ្តុរមួយ ព្រមទាំងមីតូកុងឌ្រីបេះដូងកណ្តុរដែលបានញែកចេញ។ ភាពងាយរងផលប៉ះពាល់ខុសគ្នាតាមខ្សែពូជកោសិកា ហើយខ្សែពូជ LHON ត្រូវបានជ្រើសរើសដោយចេតនា ព្រោះវាងាយរងគ្រោះខ្លាំងជាងធម្មតា។ ទីពីរ កត្តាបង្កជាលក្ខខណ្ឌខ្លាំងបំផុតក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍៖ ការរារាំងការដឹកជញ្ជូន ឬការសំយោគទាំងស្រុង និងបរិមាណដែកដែលគ្មានជាលិកាណាមួយនឹងជួបប្រទះភ្លាមៗ។ ទីបី កំហាប់មិនអាចបម្លែងទៅបរិមាណសម្រាប់មនុស្សដោយគ្រាន់តែគុណនឹងចំនួនណាមួយទេ។ កំហាប់ណាណូម៉ូលែរក្នុងមជ្ឈដ្ឋានបណ្តុះកោសិកាមិនមែនជាកម្រិតបរិមាណសម្រាប់មនុស្សទេ ហើយការចែកចាយមេទីឡែនប្លូ ការធ្វើរេដុកម្មរបស់វាទៅជាទម្រង់គ្មានពណ៌ក្នុងឈាម និងជាលិកា ការប៉ះពន្លឺ និងប៉ូតង់ស្យែលភ្នាស សុទ្ធតែជាកត្តាដែលបំបែកស្ថានភាពក្នុងចានពិសោធន៍ពីស្ថានភាពក្នុងមនុស្ស។ ទីបួន សារធាតុស៊ើបវាស់រាយការណ៍តែពីផ្នែកដែលវាស្ថិតនៅ។ អុកស៊ីតកម្ម MitoCLox បង្ហាញថារ៉ាឌីកាល់លីពីតក្នុងមីតូកុងឌ្រីបានកើតឡើង។ វាមិនបង្ហាញថា ការបែកភ្នាសប្លាស្មា ដែលទំនងជាព្រឹត្តិការណ៍ចុងក្រោយ ត្រូវបានទប់ស្កាត់ដោយផ្ទាល់ ឬត្រូវបានបញ្ចៀសតាមរយៈការរារាំងនៅជំហានមុននោះទេ។

ដូច្នេះ ការអះអាងដែលស្មោះត្រង់ចំពោះភស្តុតាងគឺ៖ ក្នុងគំរូទាំងនេះ ROS ដែលកើតពីកុំផ្លិច I រួមជាមួយដែក ជំរុញប៉េរ៉ុកស៊ីតកម្មលីពីតក្នុងមីតូកុងឌ្រី ដែលកើតមុនហ្វេរ៉ូបតូស៊ីស ហើយមេទីឡែនប្លូនៅកំហាប់ទាបរារាំងផ្នែកនោះ។ អ្វីដែលលើសពីផ្នែកនោះ ត្រូវការការពិសោធន៍ផ្សេងទៀតលើសត្វ ហើយបន្ទាប់មកលើមនុស្ស។