Tutkijat löytävät molekyylimekanismeja mitokondrioiden toimintahäiriöiden takana kroonisessa sydämen vajaatoiminnassa

Tutkijat löytävät molekyylimekanismeja mitokondrioiden toimintahäiriöiden takana kroonisessa sydämen vajaatoiminnassa

Japanissa tehdyt tutkimukset ovat paljastaneet joitain molekyylimekanismeja mitokondrioiden toimintahäiriöstä kroonisessa sydämen vajaatoiminnassa.

Krooninen sydämen vajaatoiminta johtaa soluvoimaloiden toimintahäiriöihin, mikä johtuu osittain tärkeän energiantuotannon välituotteen liiallisesta kulutuksesta. Kompensoiva ravintolisä saattaa osoittautua lupaavaksi strategiaksi sydämen vajaatoiminnan hoidossa. Japanin Hokkaidon yliopiston tutkijat ja kollegat julkaisivat tulokset PNAS-lehdessä.

Mitokondriot ovat pieniä organelleja, joita löytyy melkein jokaisesta solusta, ja ne ovat vastuussa hiilihydraattien, rasvojen ja proteiinien muuntamisesta energiaksi biokemiallisten reaktioiden tehostamiseksi. Tiedetään, että krooninen sydämen vajaatoiminta liittyy mitokondrioiden toimintahäiriöihin, mutta kuinka tämä tapahtuu molekyylitasolla, on edelleen suurelta osin tuntematon.

Molekyylibiologi Hisataka Sabe (Hokkaidon yliopisto), sydän- ja verisuonitautien asiantuntijoista Shingo Takada (Hokkaidon yliopisto ja Hokusho) ja Shintaro Kinugawa (Kyushun yliopisto) ja heidän kollegansa koostuva tutkimusryhmä tutki kroonista sydämen vajaatoimintaa sairastavien hiirten biokemiallisia prosesseja estämällä kirurgisesti osan heidän sydämensä verenkierrosta. He tutkivat erityisesti sydänsoluja kuolleen kudoksen rajojen ulkopuolella.

He havaitsivat merkittävän vähennyksen sukkinyyli-CoA-nimisessä yhdisteessä, joka on solun trikarboksyylihapposyklin välittäjä. Tällä mitokondrioissa tapahtuvalla syklillä on tärkeä rooli orgaanisten molekyylien hajottamisessa energian vapauttamiseksi.

Lisätutkimukset paljastivat, että tämä sukkinyyli-CoA-tasojen lasku johtui ainakin osittain sen liiallisesta kulutuksesta mitokondrioiden oksidatiiviselle fosforylaatiolle välttämättömän hemin synteesiin. Tätä jälkimmäistä prosessia tarvitaan energiaa kuljettavien ja varastoivien molekyylien siirtämiseksi ja syntetisoimiseksi mitokondrioiden kautta.

5-aminolevuliinihapon (5-ALA) -nimisen yhdisteen lisääminen hiirten juomaveteen välittömästi sen jälkeen, kun verenkierto oli katkaistu osasta sydäntä, paransi merkittävästi heidän sydämensä toimintaa, juoksukykyä ja selviytymistä. Molekyylitasolla se paransi sydänlihaksen mitokondrioiden oksidatiivista fosforylaatiokykyä ja näytti palauttavan niiden sukkinyyli-CoA-tasot.

Lisätutkimusta tarvitaan muiden mitokondrioiden sukkinyyli-CoA-tasojen alentamiseen sydämen vajaatoiminnassa vaikuttavien tekijöiden selvittämiseksi. Tutkijat löysivät todisteita siitä, että sukkinyyli-CoA:ta voidaan ottaa liian paljon myös sydämen vajaatoiminnasta kärsivissä mitokondrioissa ketonien hajottamiseksi energialähteenä. Tarvitaan kuitenkin lisää tutkimusta ymmärtääkseen, miksi näin voi tapahtua ja onko näiden kahden välillä todella suora yhteys.

"Tuloksemme edistävät ymmärrystä kroonisessa sydämen vajaatoiminnassa esiintyvistä yksityiskohtaisista aineenvaihduntamuutoksista ja voivat osaltaan edistää taudin luonnollisemman ehkäisyn ja hoidon kehittämistä", tiimin jäsenet sanovat. "Lisäksi ravitsemuksellisten interventioiden yhdistelmä, joka voi korjata kroonisessa sydämen vajaatoiminnassa esiintyviä aineenvaihduntahäiriöitä - kuten tämä tutkimus osoittaa - ja tällä hetkellä käytettyjä terapeuttisia lääkkeitä, voisi olla erittäin tehokas tämän taudin hoidossa."

Lähde:

Hokkaidon yliopisto

Viite:

Takada, S., et ai. (2022) Succinyl-CoA-pohjainen energia-aineenvaihduntahäiriö kroonisessa sydämen vajaatoiminnassa. PNAS. doi.org/10.1073/pnas.2203628119.

.