Các tế bào biểu mô loại II phế nang duy trì cân bằng năng lượng sinh học trong điều kiện thiếu oxy thông qua thích nghi về chuyển hóa và phân tử

American Journal of Physiology - Lung Cellular and Molecular Physiology - Tập 306 Số 10 - Trang L947-L955 - 2014
Robyn G. Lottes1, Danforth A. Newton1, Demetri D. Spyropoulos2, John E. Baatz1
1Department of Pediatrics, Medical University of South Carolina, Charleston, South Carolia; and
2Department of Pathology & Laboratory Medicine, Medical University of South Carolina, Charleston, South Carolia

Tóm tắt

Mặc dù nhiều bệnh lý phổi liên quan đến tình trạng thiếu oxy, sự suy giảm tế bào biểu mô loại II phế nang (ATII), và rối loạn chức năng hoạt chất bề mặt phổi, tác động của sự hạn chế O2 đến các con đường chuyển hóa cần thiết để duy trì năng lượng của tế bào trong các tế bào ATII vẫn chưa được nghiên cứu kỹ lưỡng. Bài báo này trình bày kết quả của các thử nghiệm có mục tiêu nhằm xác định các quá trình chuyển hóa cụ thể góp phần vào cân bằng năng lượng sử dụng các tế bào ATII nguyên phát và một dòng tế bào ATII mẫu, tế bào biểu mô phổi chuột 15 (MLE-15), được nuôi cấy trong điều kiện bình thường (normoxic) và thiếu oxy (hypoxic). Các tế bào MLE nuôi cấy trong điều kiện bình thường thể hiện tỷ lệ tiêu thụ O2 mạnh mẽ (OCR) kèm theo sự sản xuất ATP và sản xuất lactate ngoại bào hạn chế, cho thấy sự phụ thuộc vào phosphoryl hóa oxy hóa để sản xuất ATP. Việc không gắn kết dược lý của quá trình hô hấp đã làm tăng OCR trong các nền văn hóa bình thường lên 175% so với mức cơ bản, cho thấy khả năng dự trữ hô hấp đáng kể. Tuy nhiên, khi tiếp xúc với điều kiện thiếu oxy trong 20 giờ, mức tiêu thụ O2 cơ bản giảm còn 60% so với tỷ lệ bình thường, và các tế bào chỉ duy trì khoảng 50% khả năng dự trữ hô hấp bình thường, cho thấy sự ức chế chức năng ty thể, mặc dù mức ATP nội bào vẫn giữ gần mức bình thường. Hơn nữa, trong khi sự tiếp xúc với điều kiện thiếu oxy kích thích tổng hợp và lưu trữ glycogen trong MLE-15, tốc độ glycolysis (như được đo bằng sản xuất lactate) không được tăng đáng kể trong các tế bào, mặc dù có sự tăng cường biểu hiện của một số enzyme liên quan đến glycolysis. Những kết quả này chủ yếu được tái hiện trong các tế bào ATII nguyên phát của chuột, chứng minh rằng MLE-15 phù hợp để mô hình hóa chuyển hóa ATII. Khả năng của các tế bào ATII duy trì mức ATP trong điều kiện thiếu oxy mà không tăng cường glycolysis cho thấy rằng các tế bào này cực kỳ hiệu quả trong việc bảo tồn ATP để giữ cân bằng năng lượng sinh học trong điều kiện hạn chế O2.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1038/nm1102-1329b

10.1152/ajplung.1990.258.4.L134

10.1016/j.freeradbiomed.2010.01.015

10.1152/ajpendo.1984.246.5.E426

10.1203/00006450-199607000-00023

10.1021/ac900881z

10.1165/rcmb.2009-0307OC

10.1369/jhc.6A7129.2006

10.1152/ajplung.00486.2006

10.1128/MCB.05114-11

10.1016/j.injury.2011.05.037

10.1165/rcmb.2004-0202OC

10.2174/0929867311209066003

10.1152/ajplung.00285.2002

10.1128/MCB.23.24.9361-9374.2003

10.1165/rcmb.2011-0024OC

10.1016/j.biocel.2009.11.008

10.1165/rcmb.2004-0314OC

10.1002/1097-0177(20010201)220:2<175::AID-DVDY1101>3.0.CO;2-F

10.1111/j.1440-1843.2006.00800.x

Mason RJ, 1983, Am Rev Respir Dis, 127, S24

10.1152/ajpcell.1991.261.5.C727

10.1128/MCB.05124-11

10.1074/jbc.M509314200

10.1165/ajrcmb.21.6.3751

10.1371/journal.pone.0009644

10.1152/ajplung.1996.271.1.L70

10.2350/07-04-0257.1

Rhoades RA, 1978, Am J Physiol Endocrinol Metab Gastrointest Physiol, 235, E619

10.1152/ajplung.00302.2001

10.1152/ajplung.00146.2004

10.1074/jbc.M805927200

10.1513/pats.201103-032MW

10.1164/rccm.201009-1393PP

10.1152/ajpcell.00466.2007

Vadivel A, 2014, Am J Respir Cell Mol Biol, 50, 96, 10.1165/rcmb.2012-0250OC

10.1165/ajrcmb.25.5.4420

10.1165/rcmb.2003-0319OC

10.1096/fj.02-0445fje

Thông tin
Thông tin xuất bản

American Journal of Physiology - Lung Cellular and Molecular Physiology

Tập 306 Số 10

L947-L955

Thông tin tác giả