Hipoksi-Reoksijenasyon ile İndüklenen Kardiyak Mitokondriyal Disfonksiyon

Amaç: Hücrelerin azalan oksijen konsantrasyonuna verdikleri yanıt hipoksinin şiddeti ve süresine göre değişiklik göstermektedir. Bu konuda oldukça fazla çalışma yapılmış olmasına karşın, hipoksi ile indüklenen fonksiyonel yanıtların altında yatan mekanizmalar büyük ölçüde aydınlatılamamıştır.Bu çalışmada, kardiyak kökenli HL-1 hücrelerinin, uzun süreli (48 saat) kesintisiz hipoksiye verdikleri yanıtta mitokondrinin hücresel enerji ve reaktif oksijen türevleri (ROS) dengesindeki rolü araştırılmıştır.Gereç ve Yöntem: Bu çalışmada memeli atriyum kökenli hücre serisi HL-1 hücrelerinde uzun süreli hipokside (48 saat, %1 O2 ) ve normoksik (48 saat, %21 O2 ) şartlarda kültür edilmiştir. Normoksik kontrol ve hipoksik hücrelerden mitokondri membran potansiyeli ve ROS miktarı floresan boyalar ilekonfokal mikroskopta ölçülmüş, GAPDH protein seviyeleri western blot yöntemi ile belirlenmiştir.Bulgular: Sonuçlarımıza göre, kardiyak HL-1 hücrelerinde 48 saat hipoksi bazal mitokondri membran potansiyeli ve oksijenli solunum kapasitesini değiştirmedi. Bununla birlikte hipoksik hücrelerin reoksijenasyon sırasında ortamdan tekrar oksijen uzaklaştırılmasına olan mitokondriyaldepolarizasyon yanıtları normoksik kontrol hücrelere göre yavaştı. Hipoksik hücrelerde bazal ROS miktarında artış gözlenirken, hidrojen peroksite olan yanıtlar normoksik kontrol grubuna göre azaldı. GAPDH protein seviyesinde gruplar arası bir fark saptanmadı.Sonuç: Bu sonuçlar, uzun süreli hipoksi ile indüklenen mitokondriyal oksidatif fosforilasyon kenetindeki kalıcı disfonksiyonun hücresel ROS artışından sorumlu olabileceğini düşündürmektedir.

Hypoxia-Reoxygenation Induced Cardiac Mitochondrial Dysfunction

Objectives: Cellular response to low oxygen tension is altered by severity and duration of hypoxia. Although the subject has been studied extensively, mechanisms leading to hypoxia-reoxygenation demage remain undefined. Here, we investigated the effect of long term continuous hypoxia (48 hours) on cardiac derived HL-1 cells, mainly the role of mitochondria in cellular energy and reactive oxygen species homeostasis. Materials and Methods: In this study, mammalian atrium derived HL-1 cells were cultured either in long term hypoxia (48 hours, 1% O2 ) or in normoxia (48 hours, 21% O2 ) conditions. Mitochondrial membrane potential and reactive oxygen species (ROS) level was measured using florescent dyes in a confocal microscope. GAPDH protein levels were detected by western blotting in normoxic control and hypoxic cells. Results: Present results demonstrate that, 48 hours of hypoxia did not alter baseline mitochondrial membrane potential and its oxidative respiration capacity in cardiac HL-1 cells. The mitochondrial depolarization response to in reoxygenation period of oxygen deprived cells was slower in hypoxic cells. In hypoxic cells, basal ROS levels were higher whereas hydrogen peroxide response was smaller when compared with the normoxic control group. GAPDH protein levels were unaltered between groups. Conclusion: Present results indicate that, persistent mitochondrial oxidation phosphorylation uncoupling may lead to an over production of ROS.

___

  • Liu B, Tewari AK, Zhang L, et al. Proteomicanalysis of protein tyrosine nitration afteri schemiareperfusio ninjury:mitochondria as themajortarget. Biochim Biophys Acta 2009;1794:476-485.
  • Solaini G, Harris DA. Biochemicaldysfunction in heart mitochondria exposed to ischaemia and reperfusion. Biochem J. 2005;390:377-394.
  • Semenza GL.Hypoxia-induciblefactor 1: masterregulator of O2 homeostasis. CurrOpinGenet Dev. 1998;8:588-594.
  • Semenza GL, Roth PH, Fang HM, et al. Transcriptional regulation of genesencoding glycolytic enzymes by hypoxia-induciblefactor 1. J BiolChem 1994;269:23757-23763.
  • Semenza GL, Jiang BH, Leung SW, et al. Hypoxia response elements in thealdolase A, enolase 1, andlactatedehydrogenase A gene promoterscontain essential binding sitesfor hypoxia-inducible factor 1.J BiolChem 1996;271:32529-32537.
  • Ebert BL, Firth JD, Ratcliffe PJ. Hypoxia and mitochondrial inhibitorsregulate expression of glucose transporter-1 viadistinctCis-actingsequences. J Biol Chem 1995;270:29083-29089.
  • Turrens JF. Mitochondrial formation of reactive oxygen species. J Physiol 2003;552:335-344.
  • Papandreou I, Cairns RA, Fontana L, et al. HIF-1 mediates adaptation to hypoxia by actively downregulating mitochondrial oxygen consumption. Cell Metab. 2006;3:187-197.
  • Chandel NS, McClintock DS, Feliciano CE, et al. Reactive oxygen species generated at mitochondrial Complex III stabilize hypoxia-inducible factor-1alpha during hypoxia: a mechanism of O2 sensing. J Biol Chem. 2000;275:25130-25138.
  • Chandel NS, Maltepe E, Goldwasser E, et al. Mitochondrial reactive oxygen species trigger hypoxia-induced transcription. Proc Natl Acad Sci. 1998;95:11715-11720.
  • Baracca A, Chiaradonna F, Sgarbi G, et al. Mitochondrial Complex I decrease is responsible for bioenergetic dysfunction in K-ras transformed cells. Biochim Biophys Acta 2010;1797:314-323.
  • Şimşek G, Vaughan-Jones RD, Swietach P, et al. Recovery from hypoxiainducedinternalization of cardiacNa+/H+ exchanger 1 requires an adequate intracellular store of anti-oxidants. J Cell Physiol 2018.
  • Claycomb WC, Lanson NA, Stallworth BS, et al. HL‐1 cells: Acardiac muscle cell line that contracts and retains phenotypic characteristics of the adult cardiomyocyte. Proc Natl Acad Sci U S A. 1998;95:2979-2984.
  • Jezek P, Plecitá-Hlavatá L. Mitochondrial reticulum network dynamics in relation to oxidative stress, redox regulation, and hypoxia. Int J Biochem Cell Biol. 2009;41:1790-1804.
  • Skarka L, Ostadal B. Mitochondrial membra nepotential in cardiacmyocytes. Physiol Res 2002;51:425-434.
  • Halestrap AP, Pasdois P. The role of the mitochondrial permeabilitytransition pore in heartdisease. Biochim Biophys Acta. 2009;1787:1402-1415.
  • Sridharan V, Guichard J, Li CY, et al. O(2)-sensing signal cascade: clamping of O(2) respiration, reduced ATP utilization, and inducible fumarate respiration. Am J Physiol Cell Physiol. 2008;295:C29-37.
  • Ganitkevich V, Reil S, Schwethelm B, et al. Dynamic Responses of Single Cardiomyocytesto GradedIschemia Studiedby Oxygen Clamp in On-Chip Picochambers. Circ Res. 2006;99:165-171.
  • Chen Q, Moghaddas S, Hoppel CL, et al. Reversibleblockade of electron transport during ischemia protects mitochondria and decreases myocardial in jury followingreperfusion. J Pharmacol Exp Ther. 2006;319:1405-1412.
  • Chen CH, Budas GR, Churchill EN, et al. Activation of aldehyde dehydrogenase-2 reduces ischemic damag eto the hear. Science. 2008;321:1493-1495.
  • Lesnefsky EJ, Gudz TI, Migita CT, et al. Ischemic injury to mitochondrial electron transport in the aging heart: damage to the iron-sulfur protein subunit of electron transport complex III. Arch Biochem Biophys 2001;385:117-128.
  • Lesnefsky EJ, Slabe TJ, Stoll MS, et al. Myocardial ischemia selectively depletes cardiolipin in rabbit heart subsarcolemmal mitochondria. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2001;280:H2770-2778.
  • Görlach A, Dimova EY, Petry A, et al. Reactive oxygen species, nutrition, hypoxia and diseases: Problems solved? Redox Biology. 2015;6:372-385.
Ankara Üniversitesi Tıp Fakültesi Mecmuası-Cover
  • Başlangıç: 1947
  • Yayıncı: Erkan Mor
Sayıdaki Diğer Makaleler

Tip 2 Diyabetik Hastalarda 24 Saatlik Ritim Monitörizasyonunda Paroksismal Atriyal Fibrilasyon Sıklığını Belirlemede CHA2 DS2 VASC Skorunun ve Diabetes Mellitusla İlgili Demografik ve Klinik Faktörlerin Rolü

Neslihan Başçıl TÜTÜNCÜ, Mehmet Bülent ÖZİN, Kerem Can YILMAZ, Özlem TURHAN İYİDİR, Orçun ÇİFTCİ, Suzan KESKİN, Lala RAMAZANOVA, Yusuf BOZKUŞ, Emir KARAÇAĞLAR, İbrahim Haldun MÜDERRİSOĞLU, Mustafa YILMAZ

Böbrek Malignitelerini Karakterizasyon ve Derecelemede Bilgisayarlı Tomografi Ne Kadar Yetkin: Bizim Deneyimimiz

Ayşegül Gürsoy ÇORUH, Derya GÖKMEN, Elif PEKER, Cemil YAĞCI, Kayhan Çetin ATASOY, Zehra AKKAYA

Retrospective Evaluation of Endoscopic Treatment Outcomes in Biliary Leak After Hepatobiliary Surgery: Single Center Experience

Fatih KARAAHMET, Murat KEKİLLİ

Tiroidektomi Sonrasında Cerrah Açısından Hoş Olmayan Bir Sürpriz: İstemeden Yapılan Paratiroidektomi

Yıldız OKUTURLAR, Hürriyet TURGUT, Mustafa Gökhan ÜNSAL, Süleyman BÜYÜKAŞIK, Halil ALIŞ, Cevher AKARSU, Ahmet Cem DURAL, Muhammet Ferhat ÇELİK

SGLT2 İnhibitörü Dapagliflozinin Hiperglisemi-Aracılı Kalp Fonksiyon Bozukluğu Üzerindeki Etkisinin Moleküler Temellerinin İncelenmesi

Erkan TUNCAY, Yusuf OLĞAR, Belma TURAN, Sinan DEĞİRMENCİ, Ayşegül DURAK, Naci ERTÜRK, Muhammet Talha AKBAŞ, Mehmet Cihangir DENİZ, Muhammed Furkan ERCİYAS, Burak Tahir YAZAR, Mustafa Salih YILMAZ, Ahmet AYGÜN

Hipoksi-Reoksijenasyon ile İndüklenen Kardiyak Mitokondriyal Disfonksiyon

Gül ŞİMŞEK, Hilmi Burak KANDİLCİ

Hipopatiroidizm ve Psödohipoparatiroidi Nedeni ile Çocuk Endokronoloji Polikliniğine Başvuran Hastaların Değerlendirmesi

Eda MENGEN, Pınar KOCAAY

Kavernöz Sinüs Tutulumu Gösteren Multipl Myelom Hastası

Nursel YURTTUTAN, Deniz TUNCEL, Buket Tuğan YILDIZ, Şerife ÇÖKLÜ

Sağlık Bakanlığı ve Üniversite Hastanelerinde Sunulan Sağlık Hizmetlerinin Farklı Bir Bakış Açısı İle Değerlendirilmesi

Atilla ARAL, Özden ŞAHBAZ, Tuğba DENGE

Geriatrik Hastalarda Üst Gastrointestinal Sistem Endoskopisinin Etkinlik ve Güvenilirliğinin Değerlendirilmesi

Metin UZMAN, Zeynep GÖKTAŞ, Ferdane PİRİNÇÇİ SAPMAZ, Muhammet Yener AKPINAR, Yaşar NAZLIGÜL, Evrim Kahramanoğlu Aksoy