Şîna metîlenê û ferroptoz: mekanîzmaya peroksîdasyona lîpîdan

Ferroptoz mirina hucreyê ye ku ji zirara membranê çêdibe. Rûnên pir-nenasyayî yên di membranan de di reaksiyoneke zincîrî de oksîde dibin, membran karê xwe nikare bike û hucre dimire. Ji bo vê kîmyayê hesin pêwîst e. Ev hevok hemû têgehê vedibêje, û her tiştê di vê gotarê de ceribandina beşeke wê ye.

Pirsa li vir tengtir e: şîna metîlenê di ceribandinên hucreyî de li vê zincîrê çi dike, û ew encam bi rastî çi nîşan dide? Bersiva kurt ew e ku di du lêkolînên laboratuwarê de, şîna metîlenê di asta nanomolar de peroksîdasyona lîpîdên mîtokondrîyan kêm kir û piştî tetîkkerên ku di rewşên din de dibin sedema ferroptozê, hucre zindî hiştin. Bersiva dirêjtir girîngtir e, ji ber ku her girêdana zincîrê bi destwerdaneke cuda hat ceribandin, û her destwerdan sînorên xwe hene.

Ferroptoz di yek paragrafê de

Fosfolîpîdeke membranê ku dûvikeke asîda rûn a pir-nenasyayî hildigire xalek lawaz heye: atomên hîdrojenê ku bi hêsanî tên standin. Dema radîkalek yekê distîne, oksîjen bi lîpîdê ve girê dibe, radîkaleke peroksîlê ya lîpîdê çêdibe, û ew radîkal ji lîpîda piştî wê distîne. Reaksiyon li dirêjahiya membranê belav dibe, heya ku tiştek wê rawestîne.

Sînyala sereke ya rawestandinê enzîmek bi navê GPX4 e, ku glutatyonê bi kar tîne da ku peroksîdên lîpîdan bi reduksîyonê veguherîne alkolên lîpîdî yên bêzirar. Tetîkkerên laboratuwarê li xalên diyarkirî êrîşî vê parastinê dikin. Erastin ketina sîstînê bi rêya sîstema xc-minus asteng dike, û bi vî awayî hucreyê ji sîsteîna pêwîst ji bo senteza glutatyonê bêpar dike. Buthionine sulfoximine senteza glutatyonê rasterast asteng dike. RSL3 xwe GPX4 asteng dike. Her sê dibin sedem ku peroksîd neyên rakirin, lê vê yekê di gavên cuda de dikin; ji ber vê yekê encamek bi tetîkkerekê nayê wê wateyê ku bixweber ji bo yên din jî derbasdar e.

Ferroptoz bi taybetmendiyên ku wê pênase dikin ji apoptozê cuda ye. Ne rêzika çalakkirina kaspazan heye û ne jî laşokên apoptotîk. Şelatkerên hesinê yên wekî deferoxamine û madeyên girtina radîkalan ên wekî ferrostatin-1 wê tepisînin; ev ew ceribandina pratîkî ye ku lêkolîner bi kar tînin da ku mirinekê ferroptotîk binav bikin, ne tenê nekrotîk. Dîmena berfirehtir a rêyên mirina hucreyî ya rêkûpêkkirî vê cudahiyê dixe çarçoveyê, û awayê ku hucre hesinê labîl birêve dibin rave dike ka çima şelasyon kontrola ewqas diyarker e.

Cihê mîtokondrîyan û sedema nîqaşa li ser wê

Xebatên destpêkê ragihandin ku hucreyên bê DNA ya mîtokondrîyan jî dikevin ferroptozê, ku ev yek tê wê wateyê ku mîtokondrî ne şert in. Xebatên paşîn dîtin ku kêmkirina mîtokondrîyan, an astengkirina respirasyonê, dikare ferroptoza ji kêmbûna sîsteînê bitepisîne, lê ne ya ji astengkirina rasterast a GPX4. Her du encam dikarin rast bin heke beşdariya mîtokondrîyan bi tetîkkerê, cureya hucreyê û cihê ku peroksîdasyona diyarker lê diqewime ve girêdayî be.

Lêkolîna ku bingeha vê gotarê ye bi probeke taybet ji bo beşeke hucreyê li vê nîqaşê nêrî. MitoCLox guhertoyeke raporkera peroksîdasyona lîpîdan e ku mîtokondrîyan dike hedef: dema di hundirê mîtokondrîyan de bi radîkalên peroksîlê yên lîpîdan re rûbirû dibe, floresansa wê diguhere. Di fîbroblastên ku erastin li wan hatibû sepandin de, oksîdasyona proba mîtokondrîyan berî mirinê di hucreyên hê zindî de xuya bû, û di nav koma hucreyan de ne yekreng bû. Ev rêza demî girîng e. Peroksîdasyona berî mirinê sedemeke gengaz e. Peroksîdasyona ku tenê di hucreyên mirî de tê pîvandin bermayî ye. Rêbereke pêvek li ser ceribandinên peroksîdasyona lîpîdan û tiştê ku her prob rapor dike rave dike ka çima cihê probê diyarker e ji bo wateya sînyalekê.

Heman şêwe di modelek duyem de jî xuya bû. Fîbroblastên ji nexweşekî bi newropatiya optîk a mîrasî ya Leber, ku mutasyoneke kompleksa I û streseke oksîdatîf a bingehîn a bilindtir hildigirin, dema glutatyon kêm bû bi ferroptozê mirin, lê fîbroblastên kontrolê li ber xwe dan. Oksîdasyona proba mîtokondrîyan dîsa pêşî çêbû. Hûrgilî di lêkolîna fîbroblastan a li ser peroksîdasyona lîpîdên mîtokondrîyan di ferroptozê de de ne.

Şîna metîlenê di van ceribandinan de çi guherand

Şîna metîlenê hilgireke redoksê ye. Forma wê ya oksîdekirî elektronan ji kîmyaya girêdayî NADH ya li kompleksa I qebûl dike, û forma wê ya reduksîyonkirî wan dide sîtokrom c, ku elektronan dide kompleksa IV. Ev rêyeke derbasbûnê ya qismî li dora beşa zincîrê çêdike ku elektron bi gelemperî ji wê ber bi oksîjenê ve diherikin û superoksîd çêdikin. Xwendevanên ku dîmena tevahî ya vê veguhestinê dixwazin divê bi awayê ku şîna metîlenê elektronan di mîtokondrîyan de diguhêze dest pê bikin.

Di fîbroblastên pişikê yên ku erastin li wan hatibû sepandin de, şîna metîlenê di 250 nanomolar de, li kêleka antîoksîdanên hedefgirtî yên mîtokondrîyan SkQ1 û MitoTEMPO, di pîvaneke zindîmayîna hucreyan de zindîbûn parast. Kontrol îdiayê diyar dikin. Ferrostatin-1, alpha-tocopherol û deferoxamine jî parastin peyda kirin, ku ev yek piştrast dike ku mirin ferroptotîk bû. Analoga SkQ1 ya bê koma antîoksîdan parastin peyda nekir, ku ev yek kîmyaya redoksê nîşan dide, ne kombûneke ne-taybet. Li ser nêzîkî 200 nanomolar SkQ1, parastin lawaz bû; ev bi reftara naskirî ya pro-oksîdan a antîoksîdanên kînonê di barên bilindtir de li hev tê. Şîna metîlenê jî heman reftara dozê ya du-rûyî heye: di van qabên hucreyî de di astên nizm ên nanomolar de parastin peyda dike, lê dema asta wê bilindtir dibe an ronahiya xurt lê tê dayîn, bi çerxa redoksê dikare peroksîda hîdrojenê çêbike. Çarçoveya dozê ya vî rengî di cureyên oksîjena reaktîf ên di mîtokondrîyan de de tê vegotin.

Paşê ceribandinên li ser mîtokondrîyên veqetandî çavkaniyên ROS ji hev cuda kirin. Dema hesinê ferro li wir hebû, substratên ku kompleksa I xwedî dikin bi rotenone re oksîdasyona probê teşwîq kirin. Rotenone li piştî cihê flavînê rêyê asteng dike, ji ber vê yekê hilgirên berî wê di rewşa reduksîyonkirî de dimînin û ji flavîna ber bi matrîksê ve elektronan ber bi oksîjenê ve diherikînin. Substratên ku kompleksa III xwedî dikin bi antimycin A re gelek peroksîda hîdrojenê çêkirin, lê peroksîdasyona lîpîdan çênekirin. Heman sînyala giştî ya ROS, cihê cuda, encama cuda. SkQ1 û şîna metîlenê her yekê peroksîdasyona ku ji kompleksa I çêdibû tepisand, bêyî ku xwe hilberîna peroksîda hîdrojenê bitepisînin; ev yek nîşan dide ku bandora wan piştî çêbûna ROS, di gava peroksîdasyona lîpîdan de ye.

Beşa barê zêde yê hesinê û nîşana lîpofûsînê

Lêkolîneke duyem ji aliyê hesinê ve li pirsê nêrî. Kardîomîosîtên H9c2 yên ku li ber ferric ammonium citrate di asta submillimolar de hatin hiştin, pêşî ROS ên mîtokondrîyan, paşê peroksîdasyona lîpîdên mîtokondrîyan û dû re ferroptoz pêş xistin; piştî wê, di nav 24 hours de pîgmenteke mîna lîpofûsînê kom bû. Lîpofûsîn bermayiya xwe-floresan û hesin-hilgira lîpîd û proteînên oksîdekirî ye ku bi temenê re kom dibe, û xuyabûna wê ya bilez li vir peroksîdasyona akût a ku hesin çêdike bi nîşankereke kevn û naskirî ya pîrbûnê ve girê dide. Şîna metîlenê di asta nanomolar de û SkQ1 her yekê pêşî li peroksîdasyonê, mirinê û kombûna pîgmentê girt. Mîtokondrîyên dil ên veqetandî ev şêwe piştrast kirin: rotenone bi hesinê ferro re peroksîdasyon û sînyaleke mîna ya pîgmentê çêkirin, û her du madeyan ew asteng kirin. Rêza tevahî di lêkolîna barê zêde yê hesinê di kardîomîosîtên H9c2 de de hatiye raporkirin. Aliyê pîgmentê yê vê çîrokê bi lîpofûsîn û nîşankerên pîrbûna hucreyî re tê nirxandin.

Ceribandinên zindîmayîna hucreyan çi nîşan nadin

Pîvana zindîbûnê ya wekî CellTiterBlue rapor dike ka piştî tetîkkerekê bi parêzgereke namzet re, çend hucre di qabekê de ji aliyê metabolîk ve çalak dimînin. Ev ceribandina mekanîzmayekê di sîstemeke diyarkirî de ye. Ne encameke dermankirinê ye. Di tu yek ji van ceribandinan de dozek ji nexweşekî re nehat dayîn, pîvaneke encama nexweşiyê nehat pîvandin, an jî navbereke dermankirinê di laşekî de nehat diyarkirin.

Çar sînor hêjayî gotineke eşkere ne. Yekem, cureyên hucreyan sînordar in: fîbroblastên pişikê yên transformekirî, fîbroblastên çermê yên seretayî ku rêzeke hucreyî ya nexweşiya mîtokondrîyan jî di nav de ye, û rêzeke kardîomîosîtên mişkê mezin, tevî mîtokondrîyên dilê mişkê mezin ên veqetandî. Hesasiyet li gorî rêza hucreyî diguherî, û rêza LHON ji ber hilbijartina di sêwirana ceribandinê de bi awayekî neasayî hesas bû. Duyem, tetîkker rewşên tund ên laboratuwarê ne: astengkirina tevahî ya veguhestinê an sentezê, û barên hesinê ku tu tevn di rewşeke akût de bi wan re rûbirû nabe. Sêyem, konsantrasyon bi pirjimarîkirinê nayê veguhestin. Asta nanomolar di navgîna çandina hucreyan de dozeke mirovî nîne, û belavbûna şîna metîlenê, reduksîyona wê bo forma wê ya bêreng di xwîn û tevnan de, rûbirûbûna bi ronahiyê û potansiyela membranê hemû di navbera qabekê û kesekî de cih digirin. Çarem, prob beşa xwe rapor dikin. Oksîdasyona MitoCLox nîşan dide ku radîkalên lîpîdên mîtokondrîyan çêbûne; nîşan nade ku rasterast pêşî li şikestina membrana plazmayê, bûyera dawî ya gengaz, hatiye girtin, ne ku bi destwerdanekê di gavên berê de ji wê hatiye dûrketin.

Ji ber vê yekê îdiaya rastgo ev e: di van modelan de, ROS ên ji kompleksa I bi hesinê re peroksîdasyona lîpîdên mîtokondrîyan çêdikin ku berî ferroptozê diqewime, û şîna metîlenê di konsantrasyonên nizm de wê beşê qut dike. Her tiştê ji wê beşê wêdetir pêdivî bi ceribandinên cuda di heywanan de û paşê di mirovan de heye.