Dopad mírné hypoxie na mitochondriální metabolismus

Abstract

Mitochondrial diseases are a large group of disorders caused by nuclear or mitochon- drial DNA mutations. They are mainly caused by defects in the oxidative phosphory- lation system, which is the source of ATP for almost every organism, or damage to the mitochondrial structure. In some mitochondrial diseases, a positive effect of hypoxia, i.e., low oxygen concentration, was observed in both in vitro and in vivo. When cells are incubated under atmospheric oxygen pressure, they are exposed to oxygen con- centration many times higher than the physiological norm. By incubating them under conditions of atmospheric hypoxia, they are brought closer to the physiological state. In this work, the effect of mild hypoxia (1 % O2) on skin fibroblasts of patients with inherited metabolic disorders caused by mutations in the nuclear genes COQ8A, PDSS2, UQCRC2, and PMM2 was investigated. The parameters studied were the po- larographically measured respiration of digitonin-permeabilized skin fibroblasts and the flux of calcium cations measured fluorescently using the membrane-impermeable fluorescent probe CalciumGreen™-5N. The measurements were performed in parallel in real-time on an Oroboros-O2k equipped with a Fluo Smart-Module. As expected, higher respiration was measured in fibroblasts from patients with mu-...

Mitochondriální onemocnění jsou rozsáhlou skupinou poruch způsobených mutacemi jak jaderné, tak mitochondriální DNA. Jedná se zejména o poškození systému oxidační fosforylace, který je zdrojem ATP pro téměř všechny organismy, nebo poškození struk- tury mitochondrií. U některých mitochondriálních onemocnění byl in vitro i in vivo pozorován pozitivní vliv hypoxie, tedy nízké koncentrace kyslíku. Jsou-li buňky inku- bovány za atmosférického tlaku kyslíku, pak jsou vystaveny násobně vyšší koncentraci kyslíku, než je fyziologická norma. Inkubací za podmínek atmosférické hypoxie se tak buňky dostanou blíže fyziologickému stavu. V rámci této práce byl zkoumán vliv mírné hypoxie (1 % O2) na kožní fibroblasty pacientů s dědičnými poruchami metabolismu způsobenými mutacemi v jaderných genech COQ8A, PDSS2, UQCRC2 a PMM2. Zkoumanými veličinami byly polaro- graficky měřená respirace digitoninem permeabilizovaných kožních fibroblastů a tok vápenatých kationtů měřený fluorescenčně s využitím membránami neprůchodnou flu- orescenční sondou CalciumGreen™-5N. Měření byla provedena paralelně v reálném čase na přístroji Oroboros-O2k opatřeným Fluo Smart modulem. Dle očekávání u fibroblastů pacientů s mutacemi...