Búlúù mẹ́tílínì àti fẹ́rọ́ptósísì: bí ìyípadà lípídì sí peroxide ṣe ń ṣẹlẹ̀

Fẹ́rọ́ptósísì jẹ́ ikú sẹ́ẹ̀lì tí ìbàjẹ́ àwọ̀ rẹ̀ ń fà. Àwọn ọ̀rá tó ní ọ̀pọ̀ ìsopọ̀ méjì nínú àwọn àwọ̀ sẹ́ẹ̀lì máa ń ṣe ìfèsì pẹ̀lú atẹ́gùn nínú ìfèsì alásopọ̀, àwọ̀ náà á kùnà, sẹ́ẹ̀lì náà á sì kú. Irin ṣe pàtàkì fún ìfèsì kẹ́míkà yìí. Gbólóhùn yẹn ni gbogbo èrò náà, gbogbo ohun tó sì wà nínú àpilẹ̀kọ yìí jẹ́ ìdánwò apá kan nínú rẹ̀.

Ìbéèrè tó wà níbí kéré sí i: kí ni búlúù mẹ́tílínì ń ṣe sí àlàkalẹ̀ yẹn nínú àwọn ìdánwò sẹ́ẹ̀lì, kí sì ni àbájáde náà fi hàn gan-an? Ìdáhùn ṣókí ni pé nínú ìwádìí yàrá méjì, búlúù mẹ́tílínì ní ìfojúsùn nanomolar dín ìyípadà lípídì mitokóńdíríà sí peroxide kù, ó sì jẹ́ kí àwọn sẹ́ẹ̀lì wà láàyè lẹ́yìn lílo àwọn ohun amúnibẹ̀rẹ̀ tí ì bá fa fẹ́rọ́ptósísì. Ìdáhùn tó gùn ṣe pàtàkì sí i, nítorí wọ́n fi ìgbésẹ̀ ìdásí tó yàtọ̀ dán ọ̀kọ̀ọ̀kan àwọn apá àlàkalẹ̀ náà wò, ìgbésẹ̀ kọ̀ọ̀kan sì ní ààlà rẹ̀.

Fẹ́rọ́ptósísì nínú ìpínrọ̀ kan

Phospholipid nínú àwọ̀ sẹ́ẹ̀lì tó ní ìrù ásíìdì ọ̀rá kan tó ní ọ̀pọ̀ ìsopọ̀ méjì ní ibi àìlágbára kan: àwọn átọ́mù hydrogen tí ó rọrùn láti jí. Nígbà tí ràdíkà kan bá jí ọ̀kan, atẹ́gùn á dara pọ̀ mọ́ lípídì náà, ràdíkà peroxyl lípídì á ṣẹ̀dá, ràdíkà yẹn á sì jí lọ́wọ́ lípídì tó tẹ̀ lé e. Ìfèsì náà ń tàn ká àwọ̀ sẹ́ẹ̀lì àyàfi tí ohun kan bá dá a dúró.

Ohun pàtàkì tó ń dá a dúró ni ẹnsáímù kan tí a ń pè ní GPX4, tó ń lo glutathione láti yí àwọn peroxide lípídì padà sí àwọn alcohol lípídì tí kò léwu. Àwọn ohun amúnibẹ̀rẹ̀ tí a ń lò nínú yàrá ń kọlu ìdábòbò yìí ní àwọn ibi tí a ti mọ̀. Erastin ń dí gbígbé cystine wọ inú sẹ́ẹ̀lì nípasẹ̀ ètò xc-minus, èyí tó ń mú kí sẹ́ẹ̀lì ṣàìní cysteine fún ṣíṣe glutathione. Buthionine sulfoximine ń dí ṣíṣe glutathione lọ́nà tààrà. RSL3 ń dènà GPX4 fúnra rẹ̀. Gbogbo àwọn mẹ́tẹ̀ẹ̀ta ń jẹ́ kí peroxide wà láìyọ ọ́ kúrò, ṣùgbọ́n wọ́n ń ṣe bẹ́ẹ̀ ní àwọn ìpele tó yàtọ̀, nítorí náà àbájáde láti inú ohun amúnibẹ̀rẹ̀ kan kò túmọ̀ sí pé yóò rí bẹ́ẹ̀ fún àwọn yòókù.

Fẹ́rọ́ptósísì yàtọ̀ sí àpóptósísì nínú àwọn ànímọ́ tó ń sọ ohun tí ó jẹ́. Kò sí àlàkalẹ̀ caspase, kò sì sí àwọn àjákù sẹ́ẹ̀lì àpóptósísì. Àwọn nkan tó ń dì mọ́ irin, bí deferoxamine, àti àwọn nkan tó ń dẹ ràdíkà mú, bí ferrostatin-1, ń tẹ̀ ẹ́ mọ́lẹ̀. Èyí ni ìdánwò tí àwọn olùwádìí ń lò láti sọ pé ikú kan jẹ́ fẹ́rọ́ptósísì dípò nékrósísì lásán. Àwọn ọ̀nà ikú sẹ́ẹ̀lì tí ara ń ṣàkóso lápapọ̀ ń jẹ́ kí a lóye ìyàtọ̀ yìí dáadáa, bí àwọn sẹ́ẹ̀lì sì ṣe ń bójú tó irin tó rọrùn láti kópa nínú ìfèsì ń ṣàlàyé ìdí tí dídì mọ́ irin fi jẹ́ ìgbésẹ̀ àfiwé tó ṣe pàtàkì tó bẹ́ẹ̀.

Ibi tí mitokóńdíríà ti wọ̀ ọ́, àti ìdí tí àríyànjiyàn fi wà nípa rẹ̀

Ìwádìí àkọ́kọ́ ròyìn pé àwọn sẹ́ẹ̀lì tí kò ní DNA mitokóńdíríà ṣì ń ní fẹ́rọ́ptósísì, èyí tó dábàá pé mitokóńdíríà kò pọndandan. Ìwádìí tó tẹ̀ lé e rí i pé dídín mitokóńdíríà kù, tàbí dídènà ìmísí sẹ́ẹ̀lì, lè tẹ fẹ́rọ́ptósísì tí àìní cysteine ń fà mọ́lẹ̀, ṣùgbọ́n kì í ṣe èyí tí dídènà GPX4 ní tààrà ń fà. Àbájáde méjèèjì lè jẹ́ òótọ́ bí ipa mitokóńdíríà bá sinmi lórí ohun amúnibẹ̀rẹ̀, irú sẹ́ẹ̀lì, àti ibi tí ìyípadà sí peroxide tó pinnu àbájáde ti ń ṣẹlẹ̀.

Ìwádìí tí àpilẹ̀kọ yìí gbára lé lo ohun ìwádìí tó ń ṣiṣẹ́ ní apá kan pàtó nínú sẹ́ẹ̀lì láti yanjú àríyànjiyàn náà. MitoCLox jẹ́ ẹ̀yà ohun tó ń fi ìyípadà lípídì sí peroxide hàn, tí a ṣe láti dojú kọ mitokóńdíríà: ìtànṣán rẹ̀ máa ń yí padà nígbà tí ó bá pàdé àwọn ràdíkà peroxyl lípídì nínú mitokóńdíríà. Nínú àwọn sẹ́ẹ̀lì fibroblast tí a fi erastin sí, ìyípadà ohun ìwádìí mitokóńdíríà nípasẹ̀ atẹ́gùn farahàn nínú àwọn sẹ́ẹ̀lì tó ṣì wà láàyè kí wọ́n tó kú, kò sì jẹ́ bákan náà láàárín gbogbo àwọn sẹ́ẹ̀lì náà. Àkókò yẹn ṣe pàtàkì. Ìyípadà sí peroxide tó ṣáájú ikú lè jẹ́ ohun tó fa ikú náà. Ìyípadà sí peroxide tí a wọn nínú àwọn sẹ́ẹ̀lì tó ti kú nìkan jẹ́ àṣẹ́kù ìbàjẹ́. Ìtọ́sọ́nà ẹlẹgbẹ́ kan lórí àwọn ìdánwò ìyípadà lípídì sí peroxide àti ohun tí ohun ìwádìí kọ̀ọ̀kan ń fi hàn ṣàlàyé ìdí tí ibi tí ohun ìwádìí wà fi ń pinnu ohun tí àmì kan túmọ̀ sí.

Àpẹẹrẹ kan náà farahàn nínú àwòṣe kejì. Àwọn fibroblast láti ara aláìsàn kan tó ní àrùn àjogúnbá iṣan ojú Leber, tí wọ́n ní ìyípadà apilẹ̀ àbùdá nínú àkójọpọ̀ I àti ìnira láti inú ìfèsì atẹ́gùn tó ga ju tẹ́lẹ̀, kú nípasẹ̀ fẹ́rọ́ptósísì nígbà tí glutathione dín kù, nígbà tí àwọn fibroblast àfiwé kọjú sí i. Ìyípadà ohun ìwádìí mitokóńdíríà nípasẹ̀ atẹ́gùn tún ṣáájú. Àwọn kúlẹ̀kúlẹ̀ wà nínú ìwádìí fibroblast nípa ìyípadà lípídì mitokóńdíríà sí peroxide nínú fẹ́rọ́ptósísì.

Ohun tí búlúù mẹ́tílínì yí padà nínú àwọn ìdánwò wọ̀nyí

Búlúù mẹ́tílínì jẹ́ olùgbé nínú ìfèsì redox. Ìrísí rẹ̀ tí ó ti ṣe ìfèsì oxidation ń gba àwọn ẹlẹ́ktrọ́nù láti inú ìfèsì kẹ́míkà tó ní ìsopọ̀ pẹ̀lú NADH ní àkójọpọ̀ I, ìrísí rẹ̀ tí ó ti ṣe ìfèsì reduction sì ń fún cytochrome c ní wọn, èyí tó ń pèsè wọn fún àkójọpọ̀ IV. Èyí ń ṣẹ̀dá ọ̀nà àbùjá kan fún apá àlàkalẹ̀ náà níbi tí àwọn ẹlẹ́ktrọ́nù ti sábà máa ń jó sí atẹ́gùn láti di superoxide. Àwọn òǹkàwé tó fẹ́ àwòrán kíkún nípa bí gbígbé ẹlẹ́ktrọ́nù ṣe ń ṣẹlẹ̀ yẹ kí wọ́n bẹ̀rẹ̀ pẹ̀lú bí búlúù mẹ́tílínì ṣe ń gbé àwọn ẹlẹ́ktrọ́nù gba inú mitokóńdíríà.

Nínú àwọn fibroblast ẹ̀dọ̀fóró tí a fi erastin sí, búlúù mẹ́tílínì ní 250 nanomolar pa agbára àwọn sẹ́ẹ̀lì láti wà láàyè mọ́ nínú ìwọ̀n ìwàláàyè sẹ́ẹ̀lì, pẹ̀lú àwọn nkan tó ń dènà ìfèsì atẹ́gùn tí a ṣe láti dojú kọ mitokóńdíríà, SkQ1 àti MitoTEMPO. Àwọn àfiwé ló ń ṣàlàyé ohun tí a lè sọ. Ferrostatin-1, alpha-tocopherol, àti deferoxamine náà dáàbò bò wọ́n, èyí tó jẹ́rìí pé ikú náà jẹ́ fẹ́rọ́ptósísì. Ẹ̀yà tó jọ SkQ1 ṣùgbọ́n tí kò ní ẹgbẹ́ kẹ́míkà tó ń dènà ìfèsì atẹ́gùn kò dáàbò bò wọ́n, èyí tó tọ́ka sí ìfèsì redox dípò ìkójọpọ̀ tí kò ní iṣẹ́ pàtó. Ìdábòbò dín kù nígbà tí SkQ1 kọjá bí 200 nanomolar, èyí tó bá ìwà tí a mọ̀ mu pé àwọn nkan quinone tó ń dènà ìfèsì atẹ́gùn lè mú ìfèsì atẹ́gùn pọ̀ sí i ní iye tó ga. Búlúù mẹ́tílínì ní ìwà oníhà méjì yìí gẹ́gẹ́ bí iye rẹ̀ ṣe rí: ó ń dáàbò bo àwọn sẹ́ẹ̀lì ní ìpele nanomolar kékeré nínú àwọn àwo ìdánwò wọ̀nyí, ó sì lè mú hydrogen peroxide jáde nípasẹ̀ àyíká redox tí a bá mú iye rẹ̀ ga sí i tàbí fi ìmọ́lẹ̀ tó lágbára sí i. Àlàyé irú èyí nípa iye nkan tí a lò wà nínú àwọn ẹ̀yà atẹ́gùn tó máa ń fèsì nínú mitokóńdíríà.

Lẹ́yìn náà, àwọn ìdánwò pẹ̀lú mitokóńdíríà tí a ti yà sọ́tọ̀ ya àwọn orísun ROS sọ́tọ̀. Níwájú irin ferrous, àwọn nkan tí ń pèsè fún àkójọpọ̀ I pẹ̀lú rotenone mú ìyípadà ohun ìwádìí nípasẹ̀ atẹ́gùn pọ̀ sí i. Rotenone ń dí ọ̀nà náà lẹ́yìn ibi flavin, nítorí náà àwọn olùgbé tó wà ṣáájú rẹ̀ ṣì wà ní ìrísí reduction, wọ́n sì ń jẹ́ kí àwọn ẹlẹ́ktrọ́nù jó sí atẹ́gùn láti flavin tó dojú kọ matrix. Àwọn nkan tí ń pèsè fún àkójọpọ̀ III pẹ̀lú antimycin A mú ọ̀pọ̀ hydrogen peroxide jáde, ṣùgbọ́n wọn kò fa ìyípadà lípídì sí peroxide. Àmì ROS lápapọ̀ kan náà, ibi tó yàtọ̀, àbájáde tó yàtọ̀. SkQ1 àti búlúù mẹ́tílínì kọ̀ọ̀kan tẹ ìyípadà sí peroxide tí àkójọpọ̀ I ń fà mọ́lẹ̀ láìtẹ ṣíṣe hydrogen peroxide fúnra rẹ̀ mọ́lẹ̀. Èyí fi iṣẹ́ wọn sí lẹ́yìn ìṣẹ̀dá ROS, ní ìpele ìyípadà lípídì sí peroxide.

Apá irin tó pọ̀ jù àti àmì láti lipofuscin

Ìwádìí kejì béèrè ìbéèrè náà láti ẹ̀gbẹ́ irin. Àwọn sẹ́ẹ̀lì iṣan ọkàn H9c2 tí a fi ferric ammonium citrate ní ìfojúsùn tó kéré ju millimolar sí ní ROS mitokóńdíríà, ìyípadà lípídì mitokóńdíríà sí peroxide, lẹ́yìn náà fẹ́rọ́ptósísì, tí ìkójọpọ̀ nkan aláwọ̀ kan tó jọ lipofuscin tẹ̀ lé láàárín 24 hours. Lipofuscin jẹ́ àṣẹ́kù àwọn lípídì àti protein tó ti ṣe ìfèsì oxidation, tó ní irin, tó sì ń tan ìmọ́lẹ̀ fúnra rẹ̀ nígbà tí a bá fi ìmọ́lẹ̀ tó yẹ sí i; ó máa ń kójọ bí ọjọ́ orí ṣe ń pọ̀ sí i. Bí ó ṣe yára farahàn níbí so ìyípadà sí peroxide tí irin ń fa lójijì pọ̀ mọ́ àmì ọjọ́ ogbó tí a ti mọ̀ dáadáa. Búlúù mẹ́tílínì ní ìpele nanomolar àti SkQ1 kọ̀ọ̀kan dènà ìyípadà sí peroxide, ikú, àti ìkójọpọ̀ nkan aláwọ̀ náà. Mitokóńdíríà ọkàn tí a ti yà sọ́tọ̀ jẹ́rìí sí àpẹẹrẹ náà: rotenone pẹ̀lú irin ferrous fa ìyípadà sí peroxide àti àmì tó jọ ti nkan aláwọ̀, àwọn nkan méjèèjì sì dí i. Gbogbo àlàkalẹ̀ náà wà nínú ìwádìí irin tó pọ̀ jù nínú àwọn sẹ́ẹ̀lì iṣan ọkàn H9c2. Apá nkan aláwọ̀ nínú àlàyé yìí bá lipofuscin àti àwọn àmì ọjọ́ ogbó sẹ́ẹ̀lì mu.

Ohun tí àwọn ìdánwò ìwàláàyè sẹ́ẹ̀lì kò fi hàn

Ìwọ̀n agbára sẹ́ẹ̀lì láti wà láàyè bí CellTiterBlue ń fi iye àwọn sẹ́ẹ̀lì nínú àwo tó ṣì ń ṣe àwọn iṣẹ́ ìyípadà kẹ́míkà wọn hàn lẹ́yìn tí a bá fi ohun amúnibẹ̀rẹ̀ àti nkan tí a ń dán wò fún ìdábòbò sí wọn. Ìyẹn jẹ́ ìdánwò ìlànà kan nínú ètò tí a ti ṣàlàyé. Kì í ṣe àbájáde ìtọ́jú. Kò sí ọ̀kan nínú àwọn ìdánwò wọ̀nyí tó fún aláìsàn ní iye nkan kan, tó wọn àbájáde àrùn, tàbí tó fi ìwọ̀n iye tí ìtọ́jú lè ṣiṣẹ́ láìléwu múlẹ̀ nínú ara.

Ààlà mẹ́rin yẹ kí a sọ ní kedere. Àkọ́kọ́, irú àwọn sẹ́ẹ̀lì náà kò pọ̀: àwọn fibroblast ẹ̀dọ̀fóró tí a ti yí ìwà wọn padà, àwọn fibroblast àkọ́kọ́ láti awọ ara, pẹ̀lú ìlà sẹ́ẹ̀lì kan tó ní àrùn mitokóńdíríà, àti ìlà sẹ́ẹ̀lì iṣan ọkàn eku kan, pẹ̀lú mitokóńdíríà ọkàn eku tí a ti yà sọ́tọ̀. Bí wọ́n ṣe rọrùn láti fèsì yàtọ̀ láti ìlà kan sí òmíràn, a sì mọ̀ọ́mọ̀ yan ìlà LHON tó rọrùn láti farapa ju bó ṣe sábà rí lọ. Èkejì, àwọn ohun amúnibẹ̀rẹ̀ jẹ́ ipò tó le gan-an tí a ṣẹ̀dá nínú yàrá: dídí gbígbé nkan tàbí ṣíṣe rẹ̀ pátápátá, àti iye irin tí kò sí àsopọ̀ ara tí yóò pàdé lójijì. Ẹ̀kẹta, a kò lè yí ìfojúsùn padà sí iye fún ènìyàn nípa ìsọdipúpọ̀. Nanomolar nínú omi tí a fi ń dàgbà sẹ́ẹ̀lì kì í ṣe iye fún ènìyàn. Bí búlúù mẹ́tílínì ṣe ń pín káàkiri, ìyípadà rẹ̀ sí ìrísí tí kò ní àwọ̀ nípasẹ̀ reduction nínú ẹ̀jẹ̀ àti àsopọ̀ ara, ìfarahàn sí ìmọ́lẹ̀, àti ìyàtọ̀ foliteji kọjá àwọ̀ sẹ́ẹ̀lì jẹ́ àwọn ohun tó wà láàárín àwo ìdánwò àti ènìyàn. Ẹ̀kẹrin, àwọn ohun ìwádìí ń fi ohun tó ṣẹlẹ̀ ní apá tí wọ́n wà nìkan hàn. Ìyípadà MitoCLox nípasẹ̀ atẹ́gùn fi hàn pé àwọn ràdíkà lípídì mitokóńdíríà ṣẹ̀dá; kò fi hàn pé a dènà fífọ́ àwọ̀ òde sẹ́ẹ̀lì, tó ṣeé ṣe kó jẹ́ ìṣẹ̀lẹ̀ tó parí rẹ̀, ní tààrà dípò pé a yẹra fún un ní ìpele tó ṣáájú.

Nítorí náà, ohun tí a lè sọ láìṣàṣejù ni èyí: nínú àwọn àwòṣe wọ̀nyí, ROS láti àkójọpọ̀ I pẹ̀lú irin ń fa ìyípadà lípídì mitokóńdíríà sí peroxide tó ṣáájú fẹ́rọ́ptósísì, búlúù mẹ́tílínì ní ìfojúsùn kékeré sì ń dá apá yẹn dúró. Ohunkóhun tó kọjá apá yẹn nílò àwọn ìdánwò mìíràn nínú ẹranko, lẹ́yìn náà nínú ènìyàn.