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

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.