Métilén bulao jeung ferroptosis: beusi, peroksidasi lipid, jeung maotna sél

Ferroptosis nyaéta maotna sél alatan karuksakan mémbran. Lemak teu jenuh ganda dina mémbran ngalaman oksidasi dina réaksi ranté, mémbran gagal fungsina, tuluy sél maot. Beusi diperlukeun pikeun prosés kimiana. Éta kalimah ngamuat sakabéh konsépna, sarta sagala hal dina ieu artikel mangrupa uji kana salah sahiji bagianana.

Patarosan di dieu leuwih heureut: naon pangaruh métilén bulao kana éta ranté dina ékspérimén sél, jeung naon anu sabenerna ditémbongkeun ku hasilna. Jawaban pondokna nyaéta yén dina dua studi laboratorium, métilén bulao dina konsentrasi nanomolar ngurangan peroksidasi lipid mitokondria sarta ngajaga sél tetep hirup sanggeus dibéré pemicu anu biasana nyababkeun ferroptosis. Jawaban anu leuwih panjang leuwih penting, sabab unggal mata ranté diuji ku intervensi anu béda, sarta unggal intervensi boga watesan.

Ferroptosis dina hiji paragraf

Fosfolipid mémbran anu mawa buntut asam lemak teu jenuh ganda boga titik lemah: atom hidrogén anu gampang direbut. Sanggeus hiji radikal ngarebut salah sahijina, oksigén ngagabung jeung lipid, radikal peroksil lipid kabentuk, sarta éta radikal ngarebut hidrogén tina lipid saterusna. Réaksi tuluy sumebar sapanjang mémbran lamun euweuh anu ngeureunkeunana.

Pangeureun utama nyaéta énzim anu disebut GPX4, anu ngagunakeun glutation pikeun ngaréduksi peroksida lipid jadi alkohol lipid anu teu ngabahayakeun. Pemicu laboratorium nyerang pertahanan ieu dina titik-titik anu geus ditangtukeun. Erastin ngahalangan asupan sistin ngaliwatan sistem xc-minus, sahingga sél kakurangan sistein pikeun sintésis glutation. Butionin sulfoksimin langsung ngahalangan sintésis glutation. RSL3 ngahambat GPX4 sorangan. Katiluna nyésakeun peroksida anu teu dipiceun, tapi éta lumangsung dina léngkah anu béda, jadi hasil tina hiji pemicu teu otomatis lumaku pikeun pemicu séjén.

Ferroptosis béda jeung apoptosis dina ciri-ciri anu nangtukeunana. Teu aya kaskade kaspase jeung teu aya badan apoptotik. Agén pengkelat beusi saperti deferoksamin jeung agén pangjiret radikal saperti ferrostatin-1 neken ferroptosis. Ieu téh uji operasional anu dipaké ku panalungtik pikeun nyebut hiji maotna sél minangka ferroptotik, lain saukur nekrotik. Gambaran anu leuwih lega ngeunaan jalur maotna sél anu diatur nempatkeun ieu bédana dina kontéks, sarta cara sél ngatur beusi labil ngajelaskeun naha kelasi jadi kontrol anu kacida nangtukeunana.

Peran mitokondria, jeung naha éta diperdebatkeun

Panalungtikan awal ngalaporkeun yén sél tanpa DNA mitokondria tetep ngalaman ferroptosis, anu nunjukkeun yén mitokondria teu kudu aya. Panalungtikan saterusna manggihan yén ngurangan mitokondria, atawa ngahalangan réspirasi, bisa neken ferroptosis alatan kakurangan sistein, tapi henteu ferroptosis alatan panghambatan langsung GPX4. Duanana hasil bisa bener lamun kontribusi mitokondria gumantung kana pemicu, jinis sél, jeung tempat lumangsungna peroksidasi anu nangtukeun hasil ahir.

Studi anu jadi dasar ieu artikel nalungtik éta perdebatan ku panyilidik anu husus pikeun hiji kompartemén. MitoCLox nyaéta vérsi indikator peroksidasi lipid anu ditujukeun ka mitokondria: fluoresénsina robah nalika papanggih jeung radikal peroksil lipid di jero mitokondria. Dina fibroblas anu dibéré erastin, oksidasi panyilidik mitokondria muncul dina sél anu masih hirup saméméh maot, sarta béda-béda di sakuliah populasi. Urutan waktu éta penting. Peroksidasi anu miheulaan maotna sél bisa jadi panyababna. Peroksidasi anu diukur ngan dina sél paéh mah mangrupa sésa karuksakan. Pituduh pangiring ngeunaan uji peroksidasi lipid jeung naon anu dilaporkeun ku unggal panyilidik ngajelaskeun naha lokasi panyilidik nangtukeun harti hiji sinyal.

Pola anu sarua muncul dina modél kadua. Fibroblas ti saurang pasién anu boga neuropati optik turunan Leber, anu mawa mutasi kompléks I jeung tingkat dasar stres oksidatif anu leuwih luhur, maot ku ferroptosis nalika glutation dikurangan, sedengkeun fibroblas kontrol tahan. Oksidasi panyilidik mitokondria deui-deui muncul heula. Rincianna aya dina studi fibroblas ngeunaan peroksidasi lipid mitokondria dina ferroptosis.

Naon anu dirobah ku métilén bulao dina ieu ékspérimén

Métilén bulao nyaéta pamawa rédoks. Wangun anu kaoksidasi narima éléktron tina prosés kimia anu patali jeung NADH dina kompléks I, sarta wangun anu karéduksi nyumbangkeunana ka sitokrom c, anu ngalantarankeun éléktron ka kompléks IV. Ieu nyieun jalur pintas parsial anu ngaliwatan sabudeureun bagian ranté tempat éléktron biasana bocor ka oksigén jadi superoksida. Nu maca anu hayang gambaran lengkep ngeunaan pangoperan éléktron bisa ngamimitian tina kumaha métilén bulao mindahkeun éléktron ngaliwatan mitokondria.

Dina fibroblas paru anu dibéré erastin, métilén bulao dina 250 nanomolar ngajaga viabilitas dina pangukuran kalangsungan hirup sél, kitu ogé antioksidan anu ditujukeun ka mitokondria, SkQ1 jeung MitoTEMPO. Kontrol nangtukeun wates klaimna. Ferrostatin-1, alfa-tokoferol, jeung deferoksamin ogé ngajaga sél, anu mastikeun yén maotna sél téh ferroptotik. Analog SkQ1 tanpa gugus antioksidan henteu ngajaga sél, anu nuduhkeun peran kimia rédoks, lain akumulasi anu teu spésifik. Pangaruh ngajaga sél melemah nalika SkQ1 ngaleuwihan kira-kira 200 nanomolar, saluyu jeung sipat pro-oksidan antioksidan kuinon anu geus dipikanyaho dina jumlah anu leuwih luhur. Métilén bulao boga paripolah dosis anu dua sisi sarupa: ngajaga sél dina tingkat nanomolar anu handap dina wadah kultur ieu, tapi bisa ngahasilkeun hidrogén peroksida ngaliwatan siklus rédoks lamun konsentrasina ditingkatkeun atawa kakeunaan cahaya kuat. Kontéks dosis saperti ieu dibahas dina spésiés oksigén réaktif dina mitokondria.

Ékspérimén dina mitokondria anu diisolasi tuluy misahkeun sumber-sumber ROS. Nalika aya beusi fero, substrat anu nyayagikeun éléktron ka kompléks I dibarengan ku rotenon ngarangsang oksidasi panyilidik. Rotenon ngahalangan jalur sanggeus situs flavin, jadi pamawa di hulu tetep dina kaayaan karéduksi sarta ngabocorkeun éléktron ka oksigén tina flavin anu nyanghareup ka matriks. Substrat anu nyayagikeun éléktron ka kompléks III dibarengan ku antimisin A ngahasilkeun hidrogén peroksida anu loba, tapi henteu nyababkeun peroksidasi lipid. Sinyal ROS sacara sakabéh sarua, tapi lokasina béda jeung hasilna béda. SkQ1 jeung métilén bulao masing-masing neken peroksidasi anu dipicu ku kompléks I tanpa neken produksi hidrogén peroksida sorangan. Ieu nempatkeun pangaruhna sanggeus kabentukna ROS, dina léngkah peroksidasi lipid.

Bagian kaleuwihan beusi jeung petunjuk lipofusin

Studi kadua nalungtik patarosan ieu tina sisi beusi. Kardiomiosit H9c2 anu kakeunaan amonium sitrat feri dina konsentrasi submilimolar ngahasilkeun ROS mitokondria, ngalaman peroksidasi lipid mitokondria, tuluy ferroptosis, anu dituturkeun ku akumulasi pigmén siga lipofusin dina 24 jam. Lipofusin nyaéta sésa lipid jeung protéin anu kaoksidasi, ngandung beusi, sarta boga autofluoresénsi, anu ngumpul nalika umur nambahan. Munculna anu gancang di dieu ngahubungkeun peroksidasi akut anu dipicu ku beusi jeung pananda sepuh anu geus lila dipikawanoh. Métilén bulao dina konsentrasi nanomolar jeung SkQ1 masing-masing nyegah peroksidasi, maotna sél, jeung akumulasi pigmén. Mitokondria jantung anu diisolasi mastikeun pola ieu: rotenon ditambah beusi fero nyababkeun peroksidasi jeung sinyal siga pigmén, sarta duanana agén ngahalangan éta prosés. Runtuyan lengkepna dilaporkeun dina studi kaleuwihan beusi dina kardiomiosit H9c2. Sisi pigmén dina ieu bahasan patali jeung lipofusin jeung pananda sepuh sél.

Naon anu henteu ditémbongkeun ku uji kalangsungan hirup sél

Pangukuran viabilitas saperti CellTiterBlue ngalaporkeun sabaraha sél dina wadah kultur anu tetep aktip sacara métabolik sanggeus dibéré pemicu jeung calon agén pelindung. Éta téh uji hiji mékanisme dina sistem anu geus ditangtukeun. Éta lain hasil pangobatan. Teu aya hiji ogé tina ieu ékspérimén anu méré dosis ka pasién, ngukur hasil ahir panyakit, atawa netepkeun rentang terapeutik dina awak.

Aya opat watesan anu kudu disebutkeun sacara écés. Kahiji, jinis sélna kawates: fibroblas paru anu geus ditransformasi, fibroblas kulit primér kaasup hiji galur sél panyakit mitokondria, sarta hiji galur kardiomiosit beurit, ditambah mitokondria jantung beurit anu diisolasi. Sénsitipitas béda-béda antargalur, sarta galur LHON ngahaja dipilih lantaran kacida rentanna. Kadua, pemicuna mangrupa kaayaan ékstrim laboratorium: panghalangan lengkep transpor atawa sintésis, jeung beban beusi anu moal disanghareupan ku jaringan mana waé sacara akut. Katilu, konsentrasi teu bisa dikonvérsi ku cara dikalikeun wungkul. Konsentrasi nanomolar dina médium kultur lain dosis pikeun manusa. Distribusi métilén bulao, réduksina jadi wangun anu teu warnaan dina getih jeung jaringan, paparan cahaya, sarta poténsial mémbran, kabéh jadi faktor anu ngabédakeun wadah kultur jeung jalma. Kaopat, panyilidik ngalaporkeun kaayaan komparteménna sorangan. Oksidasi MitoCLox némbongkeun yén radikal lipid mitokondria kabentuk; éta henteu némbongkeun yén peupeusna mémbran plasma, anu sigana mangrupa kajadian pamungkas, dicegah sacara langsung, lain dihindarkeun ku intervensi di hulu.

Jadi klaim anu jujur nyaéta kieu: dina ieu modél, ROS anu asalna tina kompléks I babarengan jeung beusi nyababkeun peroksidasi lipid mitokondria anu miheulaan ferroptosis, sarta métilén bulao dina konsentrasi handap megatkeun éta bagian runtuyan. Naon waé anu ngalangkungan éta bagian merlukeun ékspérimén anu béda dina sato, tuluy dina manusa.