Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tính đặc hiệu của sự bảo vệ thần kinh bởi các chất chống oxy hóa
Tóm tắt
Các loài oxy phản ứng (ROS) đóng vai trò quan trọng trong quá trình lão hóa và những bệnh liên quan đến tuổi tác như bệnh Parkinson và bệnh Alzheimer. Phần lớn sự sản xuất ROS trong điều kiện căng thẳng độc hại đến từ ti thể, và nhiều chất chống oxy hóa ngăn chặn sự tích tụ của ROS. Mục tiêu của nghiên cứu này là xem xét tính đặc hiệu của tương tác giữa các chất chống oxy hóa và sự sản xuất ROS trong các tế bào bị căng thẳng. Sử dụng thuốc nhuộm huỳnh quang để phát hiện ROS và các thuốc ức chế ti thể với các đặc tính đã biết, chúng tôi đã nghiên cứu sự sản xuất ROS dưới ba điều kiện mà ROS được sản xuất bởi ti thể: độc tính glutamate oxy hóa, hô hấp trạng thái IV được kích thích bởi oligomycin, và cái chết của tế bào do yếu tố hoại tử u gây ra. Chúng tôi đã chứng minh rằng có ít nhất bốn vị trí sản xuất ROS từ ti thể trong tế bào, bao gồm nhóm flavin mononucleotide (FMN) của phức hợp I và ba vị trí gắn ubiquinone trong các phức hợp I, II và III. Sự sản xuất ROS từ các vị trí này được điều chỉnh theo cách đặc hiệu cho loại tổn thương, và các vị trí này tiếp cận khác nhau với các chất chống oxy hóa thông thường. Sự ức chế sự tích tụ ROS bởi các chất chống oxy hóa khác nhau là đặc hiệu cho vị trí sản xuất ROS cũng như cho từng chất chống oxy hóa. Thông tin này có thể hữu ích trong việc tạo ra các can thiệp mới để làm chậm quá trình lão hóa hoặc điều trị các bệnh liên quan đến ROS.
Từ khóa
#oxy phản ứng #chất chống oxy hóa #ti thể #lão hóa #bệnh Parkinson #bệnh AlzheimerTài liệu tham khảo
Schriner SE, Linford NJ, Martin GM, Treuting P, Ogburn CE, Emond M, Coskun PE, Ladiges W, Wolf N, Van Remmen H, Wallace DC, Rabinovitch PS: Extension of murine life span by overexpression of catalase targeted to mitochondria. Science. 2005, 308: 1909-1911.
Wallace DC: A mitochondrial paradigm of metabolic and degenerative diseases, aging, and cancer: A dawn for evolutionary medicine. Annu Rev Genet. 2005, 39: 359-407.
Wilson DF, Erecinska M, Dutton PL: Thermodynamic relationships in mitochondrial oxidative phosphorylation. Annu Rev Biophys Bioeng. 1974, 3: 203-230.
Turrens JF, Alexandre A, Lehninger AL: Ubisemiquinone is the electron donor for superoxide formation by complex iii of heart mitochondria. Arch Biochem Biophys. 1985, 237: 408-414.
Genova ML, Ventura B, Giuliano G, Bovina C, Formiggini G, Parenti Castelli G, Lenaz G: The site of production of superoxide radical in mitochondrial complex i is not a bound ubisemiquinone but presumably iron-sulfur cluster n2. FEBS Lett. 2001, 505: 364-368.
Lambert AJ, Brand MD: Inhibitors of the quinone-binding site allow rapid superoxide production from mitochondrial nadh:Ubiquinone oxidoreductase (complex i). J Biol Chem. 2004, 279: 39414-39420.
Cino M, Del Maestro RF: Generation of hydrogen peroxide by brain mitochondria: The effect of reoxygenation following postdecapitative ischemia. Arch Biochem Biophys. 1989, 269: 623-638.
Liu Y, Fiskum G, Schubert D: Generation of reactive oxygen species by the mitochondrial electron transport chain. J Neurochem. 2002, 80: 780-787.
Kudin AP, Bimpong-Buta NY, Vielhaber S, Elger CE: Characterization of superoxide-producing sites in isolated brain mitochondria. J Biol Chem. 2004, 279: 4127-4135.
Morimoto BH, Koshland DE: Induction and expression of long- and short-term neurosecretory potentiation in a neural cell line. Neuron. 1990, 5: 875-880.
Reers M, Smiley ST, Mottola-Hartshorn C, Chen A, Lin M, Chen LB: Mitochondrial membrane potential monitored by jc-1 dye. Methods Enzymol. 1995, 260: 406-417.
LeBel CP, Ischiropoulos H, Bondy SC: Evaluation of the probe 2',7'-dichlorofluorescin as an indicator of reactive oxygen species formation and oxidative stress. Chem Res Toxicol. 1992, 5: 227-231.
Robinson KM, Janes MS, Beckman JS: The selective detection of mitochondrial superoxide by live cell imaging. Nat Protoc. 2008, 3: 941-947.
Patel M, Day BJ: Metalloporphyrin class of therapeutic catalytic antioxidants. Trends Pharmacol Sci. 1999, 20: 359-364.
Ohnishi T: Iron-sulfur clusters/semiquinones in complex i. Biochim Biophys Acta. 1998, 1364: 186-206.
Geromel V, Kadhom N, Cebalos-Picot I, Ouari O, Polidori A, Munnich A, Rotig A, Rustin P: Superoxide-induced massive apoptosis in cultured skin fibroblasts harboring the neurogenic ataxia retinitis pigmentosa (narp) mutation in the atpase-6 gene of the mitochondrial DNA. Hum Mol Genet. 2001, 10: 1221-1228.
Sian J, Dexter DT, Lees AJ, Daniel S, Agid Y, Javoy-Agid F, Jenner P, Marsden CD: Alterations in glutathione levels in parkinson's disease and other neurodegenerative disorders affecting basal ganglia. Ann Neurol. 1994, 36: 348-355.
Murphy TH, Baraban JM: Glutamate toxicity in immature cortical neurons precedes development of glutamate receptor currents. Brain Res. 1990, 57: 146-150.
Tan S, Sagara Y, Liu Y, Maher P, Schubert D: The regulation of reactive oxygen species production during programmed cell death. J Cell Biol. 1998, 141: 1423-1432.
Li Y, Trush MA: Diphenyleneiodonium, an nad(p)h oxidase inhibitor, also potently inhibits mitochondrial reactive oxygen species production. Biochem Biophys Res Commun. 1998, 253: 295-299.
Holland PC, Clark MG, Bloxham DP, Lardy HA: Mechanism of action of the hypoglycemic agent diphenyleneiodonium. J Biol Chem. 1973, 248: 6050-6056.
McCoy MK, Martinez TN, Ruhn KA, Szymkowski DE, Smith CG, Botterman BR, Tansey KE, Tansey MG: Blocking soluble tumor necrosis factor signaling with dominant-negative tumor necrosis factor inhibitor attenuates loss of dopaminergic neurons in models of parkinson's disease. J Neurosci. 2006, 26: 9365-9375.
Schulze-Osthoff K, Bakker AC, Vanhaesebroeck B, Beyaert R, Jacob WA, Fiers W: Cytotoxic activity of tumor necrosis factor is mediated by early damage of mitochondrial functions. Evidence for the involvement of mitochondrial radical generation. J Biol Chem. 1992, 267: 5317-5323.
St-Pierre J, Buckingham JA, Roebuck SJ, Brand MD: Topology of superoxide production from different sites in the mitochondrial electron transport chain. J Biol Chem. 2002, 277: 44784-44790.
Wong GH, Elwell JH, Oberley LW, Goeddel DV: Manganous superoxide dismutase is essential for cellular resistance to cytotoxicity of tumor necrosis factor. Cell. 1989, 58: 923-931.
Taylor ER, Hurrell F, Shannon RJ, Lin TK, Hirst J, Murphy MP: Reversible glutathionylation of complex i increases mitochondrial superoxide formation. J Biol Chem. 2003, 278: 19603-19610.
Lee AC, Fenster BE, Ito H, Takeda K, Bae NS, Hirai T, Yu ZX, Ferrans VJ, Howard BH, Finkel T: Ras proteins induce senescence by altering the intracellular levels of reactive oxygen species. J Biol Chem. 1999, 274: 7936-7940.
Martinez B, Perez-Castillo A, Santos A: The mitochondrial respiratory complex i is a target for 15-deoxy-delta12,14-prostaglandin j2 action. J Lipid Res. 2005, 46: 736-743.
Reynolds IJ, Hastings TG: Glutamate induces the production of reactive oxygen species in cultured forebrain neurons following nmda receptor activation. Journal of Neuroscience. 1995, 15: 3318-3327.
Shen D, Dalton TP, Nebert DW, Shertzer HG: Glutathione redox state regulates mitochondrial reactive oxygen production. J Biol Chem. 2005, 280: 25305-25312.
Gunter TE, Pfeiffer DR: Mechanisms by which mitochondria transport calcium. Am J Physiol. 1990, 258: C755-786.
Zhang JG, Fariss MW: Thenoyltrifluoroacetone, a potent inhibitor of carboxylesterase activity. Biochem Pharmacol. 2002, 63: 751-754.
Pitkanen S, Robinson BH: Mitochondrial complex i deficiency leads to increased production of superoxide radicals and induction of superoxide dismutase. J Clin Invest. 1996, 98: 345-351.
Rustin P, Rotig A: Inborn errors of complex ii--unusual human mitochondrial diseases. Biochim Biophys Acta. 2002, 1553: 117-122.
Ishii N, Fujii M, Hartman PS, Tsuda M, Yasuda K, Senoo-Matsuda N, Yanase S, Ayusawa D, Suzuki K: A mutation in succinate dehydrogenase cytochrome b causes oxidative stress and ageing in nematodes. Nature. 1998, 394: 694-697.
Nishikawa T, Edelstein D, Du XL, Yamagishi S, Matsumura T, Kaneda Y, Yorek MA, Beebe D, Oates PJ, Hammes HP, Giardino I, Brownlee M: Normalizing mitochondrial superoxide production blocks three pathways of hyperglycaemic damage. Nature. 2000, 404: 787-790.
Sun F, Huo X, Zhai Y, Wang A, Xu J, Su D, Bartlam M, Rao Z: Crystal structure of mitochondrial respiratory membrane protein complex ii. Cell. 2005, 121: 1043-1057.