Ferko M1
Introdução: Os poros de transição de permeabilidade mitocondrial (mPTPs) estão associados à regulação da morte celular, mas também desempenham um papel fisiológico durante a homeostasia do cálcio, a bioenergética e a sinalização redox das mitocôndrias cardíacas. O pré-condicionamento metabólico (MPC) é um modelo cardioprotetor experimental que demonstrou proteção suficiente para compensar a energia mitocondrial do coração em condições patológicas. Objectivo: O objectivo é esclarecer os componentes reguladores do complexo mPTP através de análise proteómica e espectrometria de massa. Focámo-nos também na creatina quinase mitocondrial (mtCK) como um dos reguladores mPTP propostos. Materiais e Métodos: A análise proteómica foi realizada utilizando cromatografia líquida nano de alta eficiência e espectrometria de massa (espectrómetro de massa de iões configurado com fonte de ionização por electrospray (ESI)). As proteínas mitocondriais foram separadas por eletroforese em gel 1D e digestão com tripsina em gel. Foram utilizados ratos Wistar machos para este estudo. As mitocôndrias cardíacas foram isoladas através de centrifugação diferencial. O MPC foi induzido durante 8 dias utilizando uma dose única de estreptozotocina (65 mg/kg de peso corporal). Ao nível da utilização da análise proteómica, concentrámo-nos nas proteínas actualmente consideradas como componentes estruturais e reguladores do mPTP. A abundância das proteínas investigadas como um todo foi significativamente menor no grupo afetado pelo MPC (p = 0,048), as expressões das proteínas individuais expressas pelo parâmetro de alteração de dobra foram mantidas (analisadas utilizando o procedimento TREAT (testes t relativos a um limiar) ). Um resultado importante em termos de regulação cardioprotectora é que as restantes proteínas mPTP identificadas mantiveram a expressão ao nível das mitocôndrias saudáveis, sem alterações significativas. O MPC conseguiu preservar a atividade da mtCK, uma das principais enzimas do metabolismo energético. O MPTP é um canal grande e inespecífico que se abre para o IMM e é conhecido por se formar sob condições de stress mitocondrial, como a sobrecarga mitocondrial de Ca2+ e o elevado stress oxidativo, que provoca a libertação de grandes quantidades de Ca2+ e proteínas pró -apoptóticas das mitocôndrias, levando subsequentemente à morte celular. Devido ao tamanho dos seus poros, a abertura do mPTP resulta também no equilíbrio de co-factores e iões através do IMM, incluindo a libertação de Ca2+ acumulado. Isto leva a uma interrupção dos gradientes metabólicos entre as mitocôndrias e o citosol, e ocorre um influxo concomitante de água, fazendo com que as mitocôndrias inchem até que o OMM eventualmente se rompa. A interrupção da OMM liberta citocinas e outras proteínas pró-apoptóticas, levando potencialmente à morte celular por apoptose. A abertura do mPTP desempenha um papel significativo na geração não só de morte celular apoptótica, mas também de morte celular necrótica, ambas implicadas na etiologia do enfarte do miocárdio. É hoje amplamente reconhecido que a abertura do mPTP é uma das principais causas de lesão de reperfusão e é um alvo eficaz para a cardioproteção.As mitocôndrias desempenham um papel crítico na vida e na morte das células. Em miócitos cardíacos saudáveis, a sua principal função é o fornecimento de ATP por fosforilação oxidativa para satisfazer as elevadas necessidades energéticas do coração a bater. A glicólise por si só é incapaz de satisfazer estas exigências, mesmo em repouso, e a inibição da fosforilação oxidativa, como acontece na anóxia ou na isquemia, leva ao comprometimento ou à paragem da função cardíaca normal. No entanto, latentes nas mitocôndrias, existem mecanismos que, quando ativados, convertem as mitocôndrias de organelos que suportam a vida celular naquelas que induzem ativamente a morte celular apoptótica e necrótica. A alteração da função, semelhante à conversão do Dr. Jekyll em Mr. Hyde, é mediada pela abertura de um poro inespecífico na membrana interna mitocondrial, conhecido como Poro de Transição de Permeabilidade Mitocondrial (MPTP). Nesta revisão, resumiremos brevemente o que se sabe sobre o mecanismo molecular do MPTP e porque é que este se abre após a reperfusão. Descreveremos, em seguida, as técnicas que foram utilizadas para medir a abertura dos poros no coração perfundido e como estas experiências levaram à proposição de que a extensão da abertura dos poros é um determinante crítico da lesão de reperfusão. Por fim, descreveremos como a inibição da abertura do MPTP é uma estratégia eficaz para proteger os corações contra lesões de reperfusão. Em condições fisiológicas normais, a membrana interna mitocondrial é impermeável a todos, exceto a alguns metabolitos e iões selecionados. No entanto, em condições de stress, um poro inespecífico conhecido como poro de transição de permeabilidade mitocondrial pode abrir-se na membrana interna mitocondrial, permitindo a passagem livre de qualquer molécula <1,5 kDa. Quando o MPTP abre, a barreira de permeabilidade da membrana interna rompe com duas consequências principais. Em primeiro lugar, embora todos os solutos de baixo peso molecular se movam livremente através da membrana, as proteínas não o fazem e, portanto, exercem uma pressão osmótica coloidal que faz com que as mitocôndrias inchem. Embora a implantação das cristas permita que a matriz se expanda sem romper a membrana interna, a membrana externa irá romper e levar à libertação de proteínas para o espaço intermembranar, como o citocromo c e outros fatores que desempenham um papel. papel crítico na morte celular por apoptose. Em segundo lugar, a membrana interna torna-se livremente permeável aos protões. Isto dissocia a fosforilação oxidativa, fazendo com que a ATPase transloque o protão inverta a direção e, portanto, hidrolise ativamente o ATP, em vez de o sintetizar. Em tais condições, as concentrações intracelulares de ATP diminuem rapidamente, levando à rutura da homeostasia iónica e metabólica e à ativação de enzimas degradantes, como as fosfolipases, nucleases e proteases. A menos que ocorra o fecho dos poros, estas alterações causarão danos irreversíveis na célula, resultando em morte necrótica. Mesmo que ocorra o encerramento, o inchaço mitocondrial e a rutura da membrana externa podem ser suficientes para desencadear a cascata apoptótica. Assim,não é de estranhar que o MPTP seja mantido firmemente fechado em condições fisiológicas normais e só seja activado em condições patológicas. O principal fator responsável pela abertura do MPTP é a sobrecarga mitocondrial de cálcio (isto é, quando a matriz mitocondrial [Ca2+] está muito aumentada), especialmente quando é acompanhada por stress oxidativo, depleção de nucleótidos de adenina, elevadas concentrações de fosfato e mitocondrial. Estas são exatamente as condições que o coração experimenta durante a reperfusão pós-isquémica, e há cada vez mais evidências de que a abertura do MPTP é crítica na transição de lesão de reperfusão reversível para irreversível. Resultados: Os resultados da análise proteómica em condições de MPC indicam o efeito positivo dos mecanismos regulados pelo mPTP presentes no estado de aumento do influxo de cálcio nas mitocôndrias, contribuindo assim para a manutenção da energia do miocárdio patologicamente afetado.
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