Abstracto

Congreso de espectrometría de masas 2019: Análisis proteómico de los poros de transición de la permeabilidad mitocondrial en relación con la cardioprotección inducida por el preacondicionamiento metabólico - Ferko M1 - República Eslovaca Universidad Comenius, República Eslovaca

 Ferko M1           

Introducción: Los poros de transición de la permeabilidad mitocondrial (mPTP) están asociados con la regulación de la muerte celular, pero también desempeñan un papel fisiológico durante la homeostasis del calcio, la bioenergética y la señalización redox de las mitocondrias cardíacas. El preacondicionamiento metabólico (MPC) es un modelo cardioprotector experimental que ha demostrado una protección suficiente para compensar la energía mitocondrial del corazón en condiciones patológicas. Objetivo: El propósito es aclarar los componentes reguladores del complejo mPTP mediante análisis proteómico y utilizando espectrometría de masas. También nos hemos centrado en la creatina quinasa mitocondrial (mtCK) como uno de los reguladores propuestos de mPTP. Materiales y métodos: El análisis proteómico se realizó utilizando cromatografía líquida de alta resolución nano y espectrometría de masas (espectrómetro de masas iónico configurado con fuente de ionización por electrospray (ESI)). Las proteínas mitocondriales se separaron mediante electroforesis en gel 1D y digestión con tripsina en gel. Se utilizaron ratas Wistar macho para este estudio. Las mitocondrias del corazón se aislaron mediante centrifugación diferencial. La MPC se indujo durante 8 días utilizando una dosis única de estreptozotocina (65 mg/kg de peso corporal). A nivel de uso del análisis proteómico, nos hemos centrado en las proteínas que actualmente se consideran componentes estructurales y reguladores del mPTP. La abundancia de las proteínas investigadas en su conjunto fue significativamente menor en el grupo afectado por MPC (p = 0,048), se mantuvieron las expresiones de proteínas individuales expresadas por el parámetro de cambio de pliegue (analizado mediante el procedimiento TREAT (pruebas t relativas a un umbral)). Un resultado importante en términos de regulación cardioprotectora es que las proteínas mPTP identificadas restantes mantuvieron la expresión a nivel de mitocondrias sanas sin cambios significativos. El MPC ha podido preservar la actividad de mtCK, una de las enzimas clave en el metabolismo energético. El MPTP es un canal grande, no específico, que se abre a la IMM y se sabe que se forma en condiciones de estrés mitocondrial, como la sobrecarga mitocondrial de Ca2+ y el alto estrés oxidativo, lo que provoca la liberación de enormes cantidades de Ca2+ y proteínas proapoptóticas de las mitocondrias, lo que posteriormente conduce a la muerte celular. Debido al tamaño de sus poros, la apertura del mPTP también da como resultado el equilibrio de cofactores e iones a través de la IMM, incluida la liberación de Ca2+ acumulado. Esto conduce a una interrupción de los gradientes metabólicos entre las mitocondrias y el citosol, y se produce una afluencia concomitante de agua, lo que hace que las mitocondrias se hinchen hasta que la OMM finalmente se rompe. La interrupción de la OMM libera citocromo C y otras proteínas proapoptóticas, lo que potencialmente conduce a la muerte celular apoptótica. La apertura del mPTP juega un papel importante en la generación no solo de muerte celular apoptótica sino también de muerte celular necrótica, las cuales están implicadas en la etiología del infarto de miocardio. Actualmente se reconoce ampliamente que la apertura del mPTP es una causa importante de lesión por reperfusión y es un objetivo eficaz para la cardioprotección.Las mitocondrias desempeñan un papel fundamental en la vida y la muerte de las células. En los miocitos cardíacos sanos, su función principal es el suministro de ATP mediante fosforilación oxidativa para satisfacer los elevados requisitos energéticos del corazón latiendo. La glucólisis por sí sola no puede satisfacer estas demandas ni siquiera en reposo, y la inhibición de la fosforilación oxidativa, como ocurre en la anoxia o la isquemia, conduce al deterioro o la detención de la función cardíaca normal. Sin embargo, latentes en las mitocondrias, existen mecanismos que, cuando se activan, convierten las mitocondrias de orgánulos que sustentan la vida celular en aquellos que inducen activamente la muerte celular apoptótica y necrótica. El cambio de función, similar a la conversión del Dr. Jekyll en Mr. Hyde, está mediado por la apertura de un poro no específico en la membrana interna mitocondrial, conocido como el poro de transición de permeabilidad mitocondrial (MPTP). En esta revisión, resumiremos brevemente lo que se sabe sobre el mecanismo molecular del MPTP y por qué se abre tras la reperfusión. A continuación, describiremos las técnicas que se utilizaron para medir la apertura de los poros en el corazón perfundido y cómo estos experimentos llevaron a la proposición de que el grado de apertura de los poros es un determinante crítico de la lesión por reperfusión. Finalmente, describiremos cómo la inhibición de la apertura de MPTP es una estrategia eficaz para proteger a los corazones contra la lesión por reperfusión. En condiciones fisiológicas normales, la membrana interna mitocondrial es impermeable a todos, excepto a unos pocos metabolitos e iones seleccionados. Sin embargo, en condiciones de estrés, un poro no específico conocido como el poro de transición de permeabilidad mitocondrial puede abrirse en la membrana interna mitocondrial, permitiendo el paso libre de cualquier molécula de <1,5 kDa. Cuando se abre MPTP, la barrera de permeabilidad de la membrana interna se rompe con dos consecuencias importantes. En primer lugar, aunque todos los solutos de bajo peso molecular se mueven libremente a través de la membrana, las proteínas no lo hacen y, por lo tanto, ejercen presión osmótica coloidal que hace que las mitocondrias se hinchen. Aunque el despliegue de las crestas permite que la matriz se expanda sin alterar la membrana interna, la membrana externa se romperá y conducirá a la liberación de proteínas en el espacio intermembrana como el citocromo c y otros factores que desempeñan un papel crítico en la muerte celular apoptótica. En segundo lugar, la membrana interna se vuelve libremente permeable a los protones. Esto disocia la fosforilación oxidativa, lo que hace que la ATPasa que transloca el protón invierta la dirección y, por lo tanto, hidrolice activamente el ATP, en lugar de sintetizarlo. En tales condiciones, las concentraciones intracelulares de ATP disminuyen rápidamente, lo que conduce a la alteración de la homeostasis iónica y metabólica y a la activación de enzimas degradantes como las fosfolipasas, nucleasas y proteasas. A menos que se produzca el cierre de los poros, estos cambios causarán un daño irreversible a la célula, lo que resultará en muerte necrótica. Incluso si se produce el cierre, la hinchazón mitocondrial y la ruptura de la membrana externa pueden ser suficientes para poner en marcha la cascada apoptótica. Por lo tanto,No es de extrañar que el MPTP se mantenga firmemente cerrado en condiciones fisiológicas normales y solo se active en condiciones patológicas. El factor clave responsable de la apertura del MPTP es la sobrecarga de calcio mitocondrial (es decir, cuando la matriz mitocondrial [Ca2 +] aumenta mucho), especialmente cuando se acompaña de estrés oxidativo, agotamiento de nucleótidos de adenina, altas concentraciones de fosfato y despolarización mitocondrial. Estas son exactamente las condiciones que experimenta el corazón durante la reperfusión postisquémica, y existe una evidencia creciente de que la apertura del MPTP es crítica en la transición de una lesión por reperfusión reversible a una irreversible. Resultados: Los resultados del análisis proteómico en condiciones de MPC indican el efecto positivo de los mecanismos regulados por mPTP presentes en el estado de mayor entrada de calcio en las mitocondrias, contribuyendo así al mantenimiento de la energía del miocardio patológicamente afectado.