ミトコンドリアの機能と細胞内機能不全: 加齢と加齢関連疾患の関連性。

The International Journal of Biochemistry & Cell Biology. Nov, 2002  |  Pubmed ID: 12200032

ミトコンドリアは細胞内の複雑な多因子の役割を果たしています。その主な役割の ATP 生成に加えてカルシウムの細胞小器官の隔離、両方の生成、活性酸素種解毒。これらのすべての関数内のミトコンドリア膜間でプロトンの濃度勾配の中央の生物エネルギー パラメーターを通じて密接に連結です。呼吸鎖容量、基板供給、グルタチオンのレベル, 細胞質カルシウムと膜電位の微妙な変化には、老化と神経変性疾患に向かって素因の条件が発生します。これらの相互作用が不完全に理解され、このレビューでは私はいくつかのこの地域と加齢と加齢関連疾患の関連性が可能で現在研究の概要を示します。

バルビツール酸はミトコンドリア脱分極を誘導し、excitotoxic 神経細胞死を増強します。

The Journal of Neuroscience : the Official Journal of the Society for Neuroscience. Nov, 2002  |  Pubmed ID: 12417645

バルビツール酸塩は、麻酔薬、抗けいれん薬、および神経保護剤として広く使用されます。しかし、バルビツール酸塩はまたミトコンドリアの呼吸を禁じるかもしれないし、NMDA 受容体を介した神経毒性を増強するミトコンドリア阻害剤が知られています。ここでバルビツール酸が神経細胞のミトコンドリアと NMDA 受容体刺激に対する反応に及ぼす影響を検討するのにラット皮質文化を使用しました。別名セコバルビ タール、アモバルビ タール、およびチアミラール、バルビツール酸塩がテストそれぞれバルビツール酸塩濃度の臨床的および実験的 （100-300 microm) の使用に関連する NMDA 誘起ニューロン死を増強しました。焼入条件下でローダミン 123 を使用して、この濃度範囲におけるバルビツ レート デポラライズ神経細胞のミトコンドリアと NMDA 誘導ミトコンドリア脱分極を大幅に増幅を示した。バルビツール酸誘導ミトコンドリア脱分極はバルビツール酸電子十分に ATP 合成酵素の逆転が発生する輸送を阻害することによって行動することを示す、ATP 合成酵素の阻害剤オリゴマイシンによって増加しました。バルビツール酸塩は、同様に自由な細胞質カルシウム濃度に及ぼす NMDA 増幅。セルが非透過性バルビツール酸 n-グルコシド アモバルビ タールは、ミトコンドリア電位に影響を与えるまたは NMDA 神経毒性またはカルシウム応答を増強していません。しかし、すべて、バルビツール酸塩の NMDA 誘起カルシウム上昇と細胞死用います濃度で存在する場合を減衰します。全細胞パッチク研究は、これらの効果は NMDA 誘起電流の磁束用いますバルビツール酸濃度のブロックで生じる細胞膜でのアクションに起因するかもしれないことを示しました。一緒に、これらの調査結果はバルビツール酸 NMDA 神経毒性に及ぼす影響に反対する前のレポートの調整し、バルビツール酸に及ぼす神経細胞のミトコンドリアは機能的に重要であることを示します。神経細胞のミトコンドリアに及ぼすバルビツール酸塩のこれらの薬剤の実験的および臨床アプリケーションで考慮しなければなりません。

肝臓と脳ミトコンドリアのマトリックスの無料とトータルのカルシウム濃度の関係

The Journal of Biological Chemistry. May, 2003  |  Pubmed ID: 12660243

ミトコンドリアのカルシウム蓄積の 3 つの連続相を区別することができます: マトリックス デヒドロゲナーゼ規制 extramitochondrial の自由なカルシウムと最後に透過性遷移の活性化のバッファリングします。ラット肝臓と脳ミトコンドリアでこれらの無料のフェーズと合計マトリックス カルシウム濃度とリン酸濃度の関係を調べた。遅い、連続カルシウム注入ボーラス追加の過渡生物エネルギーの影響を避けるために採用されています。肝臓と脳ミトコンドリア透過性遷移で注入率の独立している正確なマトリックス カルシウム負荷を受けます。シトクロム c の放出透過性遷移に先行します。シクロスポリン A アセト酢酸の有無の積載能力を高めます。著しく定数無料マトリックス カルシウム濃度、合計マトリックス カルシウム 10 から少なくとも 500 nmol の蛋白質のカルシウム/mg に増加する 1-5 microM マトリックス ロード fura2-FF、によってをモニターしている観察された範囲。リン酸の増加と無料マトリックス カルシウムとマトリックス カルシウム積載量が減少しました。このように透過性遷移による重要なマトリックスの自由なカルシウム濃度はトリガーされません。Amplex 赤による過酸化水素検出率の役割をこのモデルでは透水性孔活性化における酸化ストレスに対して主張カルシウム注入中に減少しました。変数とバッファー内のマトリックスの自由なカルシウム濃度の推移合計マトリックス カルシウム/mg 蛋白質の 10 nmol でが発生しました。非晶質 Ca3 の溶解度積 (PO4) 2 で観測されたマトリックスの自由なカルシウム濃度では、一貫性のある、マトリックス pH 低マトリックスの自由なカルシウム濃度の維持に主要な役割を果たすことを提案します。

ミトコンドリアバイオエナジェティックスと培養小脳顆粒細胞における細胞質カルシウムの間の相互作用。

Cell Calcium. Oct-Nov, 2003  |  Pubmed ID: 12909085

ミトコンドリアは、ニューロンの死と生命のドラマでセンター ステージに移動しています。ミトコンドリアの膜電位は ATP を生成する、活性酸素種の生成、細胞に入るとカルシウムを隔離の細胞小器官の能力を制御します。これらの各プロセスの対話、および彼らのデコンボリューションは、これまで簡単です。培養小脳顆粒細胞オルガネラの休憩、刺激され、病態生理学的条件下で細胞内カルシウム恒常性維持における役割を研究する分離ミトコンドリアに関する知識が研究から得られるモデルを適用できますを提供します。特に、ミトコンドリアは NMDA と AMPA カイニン酸の選択的グルタミン酸受容体の excitotoxic 刺激に対する反応ニューロンの複雑な役割を果たします。この分野の研究の 1 つの目標は、ミトコンドリアのカルシウム蓄積応需型グルタミン酸で重要な役割を果たすようであるので、ミトコンドリア機能の変調器を神経保護剤として使用することがありますの可能な方法の手掛かりを提供することです。

酸化的 α-ケトグルタル酸脱水素酵素阻害微妙な標高のモノアミン酸化酵素 B を介してレベル スペア呼吸容量の損失の結果： パーキンソン病のための含意。

The Journal of Biological Chemistry. Nov, 2003  |  Pubmed ID: 12963742

加齢に伴う脳モノアミン酸化酵素 B (毛 B) と増加触媒作用の副産物としての活性酸素種の生産能力はパーキンソン病と関連神経変性に貢献できます。これを介して酸化ストレスの増加および/または独自にまたは内因や外因性神経毒性種との交流によるミトコンドリア機能障害があります。我々 はそれらの中に正常な老化が観察を模倣して、毛沢東-B の微妙に増加レベルを PC12 細胞株遺伝子組み換えドーパミンを作成しました。我々 の細胞で毛 B 活動の増加増加 H2O2 の生産で発生するが見つかりませんでした。これは、相関ためミトコンドリア複合体の減少は酸化に及ぼす基板の複雑な提供トリカルボン酸酵素 α-ケトグルタル酸デヒドロゲナーゼ (KGDH) と同様、両方の複雑な自体に直接酸化的損傷を伴うことがあります活動でした。KGDH の活動はパーキンソン病の脳で減少することが報告されて両方の複雑な。これらの in vitro のイベントは、カタラーゼ添加による可逆的です。重要なは、毛沢東 B 標高スペア最大ミトコンドリア酸素消費率に影響を与える前に通常、大幅に抑制することができます KGDH 閾値容量を廃止することが見つかりませんでした。我々 のデータは、微妙な標高の毛 B レベルを介して H2O2 生産増加のエネルギッシュなストレスに対処する能力のドーパミン作動性ニューロンの妥協することができます KGDH 酸化効果で起因できることをお勧めします。

生体エネルギーとトランスミッタ、孤立した神経終末をリリースします。

Neurochemical Research. Oct, 2003  |  Pubmed ID: 14570388

孤立した神経終末 （または synaptosome） は生理的環境と同様にタンパク質化学の促進調査とシナプス小胞のエキソサイトーシスおよびリカバリ ターゲットを提供する多数の神経毒の作用機構に関する研究の規制検討するミトコンドリアバイオエナジェティックスことができます準備が簡単なです。この短いレビューでは、神経ターミナル機能のこれらの側面にいくつかの洞察力を提供するかもしれない私たちの研究室から研究について説明します。

ミトコンドリアの膜電位と高齢化。

Aging Cell. Feb, 2004  |  Pubmed ID: 14965354

ミトコンドリア膜電位 (または protonmotive 力) 呼吸率、ATP 合成および活性酸素種の生成を制御中央生物エネルギーのパラメーターであると自体による電子輸送を制御され、プロトンをリークします。広範な研究の結果として、これらのパラメーターをどのように統合に関してコンセンサス浮上しています。この合意にもかかわらず、文学には矛盾した報告加齢の動物モデルでこれらのパラメーターを変更する範囲にはが含まれます。この資料は、批判的に基礎これらのレポートの数を調べます。

In Situ 呼吸およびグルタミン酸を継続的に公開されるプライマリ小脳顆粒神経文化におけるミトコンドリアの生物エネルギー状態。

The Journal of Biological Chemistry. Jul, 2004  |  Pubmed ID: 15166243

ミトコンドリア グルタミン酸 (応需型) に病理学的暴露中の神経細胞死における中心的な役割を再生します。In situ のミトコンドリアの詳細なエネルギー代謝を調査するには、メソッドを継続的に監視しながら、同時に細胞質カルシウムとミトコンドリア膜電位イメージング プライマリ小脳顆粒ニューロンの文化の呼吸を述べています。Coverslip 添付細胞はイメージング区域上流と下流の流れを介して酸素電極を用いた灌流しました。慢性のグルタミン酸の暴露の生体エネルギーの影響を調べた、ATP 供給と需要、プロトン リーク ミトコンドリア呼吸能力を慢性グルタミン酸露光中になど。10 ％ と 25 mM に於いて培地で活用細胞 54 ％ （ATP 生成、12% 5% ドライブのミトコンドリアのプロトンのリークと残留には 37% が nonmitochondrial だった） 受容体活性化の不在で呼吸能力の血清透析。グルタミン酸は当初ミトコンドリア呼吸 51 から 68 ％ が遅い減少するように容量の増加。15 ％ が非定常のミトコンドリアのプロトンのリークに起因だったに対しこの高められた呼吸の 85 ％ 増加の ATP 需要のためだったことが推定されました。N メチル-D-アスパラギン酸受容体活性化だけ高められた呼吸の 62 ％ に責任があった。Protonophore 呼吸制御細胞と同じ程度の刺激し、細胞死 3 h 以上のグルタミン酸の露出を調整すると、実行可能なセルの呼吸が根元近く残った。このミトコンドリア機能障害と関連していたがピルビン酸添加メディア セル グルタミン酸応需型から保護。我々 はその応需型これらの条件の下で締結、ATP の赤字のためではないまたは連結を解くこと。また、ミトコンドリア呼吸容量制御細胞のように同じを維持します。

スーパーオキシド レベルとグルタミン酸を継続的に公開される培養小脳顆粒細胞における遅延カルシウム規制緩和との関係。

Journal of Neurochemistry. Aug, 2004  |  Pubmed ID: 15255947

単一培養ラット小脳顆粒ニューロンのグルタミン酸低 KCl 中と細胞内 ca 2 + の規制緩和に継続的に公開されるスーパーオキシド レベル間の関係を調べた。規制された無料の細胞内 ca 2 + とミトコンドリアの偏光グルタミン酸存在下で維持する細胞増加は細胞内 ca 2 + 規制緩和の発症まで表示スーパーオキシドのレベルではありません。阻害剤ロテノンとアンチマイシン A の著しく増加のスーパーオキシド レベル無料の細胞内 ca 2 + に影響を与えないミトコンドリア由来の酸化ストレスは容易に検出可能です。強力な細胞性スーパーオキシド ジスムターゼ/カタラーゼ ミメティック マンガン テトラキス (N-ethylpyridinium-2yl) ポルフィリン MnTE PyP はスーパーオキシドの規制緩和に関連する増加を廃止が規制緩和自体に影響はありません。フリーラジカルのスカベン ジャー 4-ヒドロキシ-テンポとカタラーゼの組み合わせは、規制緩和を減らすためにも失敗します。Ca 2 + の恒常性の損失に続く核凝縮を受ける;この形態変化 MnTE-PyP によって抑制されないと増加エチジウム蛍光のアカウントすることはできません。ホスホリパーゼ A2 阻害剤に対する規制緩和を保護せずスーパーオキシドの規制緩和に関連する増加を減少させます。結論として、私たちの研究は NMDA 受容体活性化が規制緩和の発症までスーパーオキシドのレベルを増加しないよう規制緩和による NMDA 受容体を介した酸化ストレス原因ではないことを示します。さらに、スーパーオキシドの大半は、ミトコンドリアではなく、細胞質で作り出されます。

ミトコンドリアのカルシウム輸送とストレージの統合。

Journal of Bioenergetics and Biomembranes. Aug, 2004  |  Pubmed ID: 15377857

カルシウム蓄積する分離ミトコンドリアの臨時の容量 40 年以上設立します。独立した取り込みおよび流出経路の異なるカイネティクスのトランスポート プロセスどちらかマトリックス無料カルシウム濃度を変調するまたは大量カルシウムのリン酸塩の存在下での一時ストアとして動作するデュアル機能のアカウントです。1 つのパズル無料カルシウム用いますカルシウムが in vitro でのメディアの可溶性まま 1 5 microM リン酸塩の存在下での地域でバッファリングされるらしいマトリックス以来の複雑なマトリックスのリン酸カルシウムの自然されています。キーは高架マトリックス pH および PO(4)(3-) 濃度と pH のサード力関係と思われます。これは我々 は今最終的に生理のミトコンドリアのカルシウム輸送の主要な特徴を説明するモデルを必要がありますアカウントに撮影。

カルパイン胸の谷間と分離ミトコンドリアからのアポトーシス誘導因子の放出を誘導します。

The Journal of Biological Chemistry. Feb, 2005  |  Pubmed ID: 15590628

アポトーシス誘導因子 (AIF) ミトコンドリアから核への転流は皮質ニューロンのグルタミン酸毒性のメカニズムに関与しているし、in vivo 次急性齧歯類脳傷害が観察されています。しかし、AIF の分配を核のメカニズムと時間のコースは非常に物議を醸すです。高架の細胞内カルシウム神経細胞死の最もユビキタスの特徴の一つであるため、この研究 AIF の卵割カルシウム活性化プロテアーゼ カルパインによるミトコンドリアからリリースを仲介する仮説を検証しました。前駆体と遺伝子組換えに関する AIF 成熟したフォームいた裂かアミノ末端近くカルパインによる in vitro での私は。切り捨てられた入札によってミトコンドリア外膜透過分離肝臓や脳ミトコンドリアからのシトクロム c の放出を誘発が AIF リリース アクティブ カルパインの存在下でのみ誘導されます。カルパインによる calpeptin の酵素阻害のプロテアーゼ活性がリリースのために必要であったことを示す、AIF のリリースを排除しました。拮抗薬であるシクロスポリンも抑制のカルシウム誘発 AIF リリース マウス肝ミトコンドリアからは、AIF のリリースにおける内因性ミトコンドリア カルパインの関与透過性遷移中 implicating 気孔 Calpeptin とミトコンドリア膜透過性遷移。AIF の開裂は直接ミトコンドリア内膜組成の純粋な脂質ベシクルとの関連付けを減少しました。一緒に取られて、これらの結果は、カルパイン処理に関連した AIF リリースの新しいメカニズムを定義する、胃酸の介在のための潜在的な分子のチェックポイントを識別します。

ミトコンドリアとカルシウム シグナル伝達します。

Cell Calcium. Sep-Oct, 2005  |  Pubmed ID: 16087232

取り込み、ストレージおよび分離ミトコンドリアからの ca 2 + 放出のキネティックのプロパティは、正確にそのままの細胞内小器官の挙動を予測します。左右対称にする最初の光景を見て、定常 ca 2 + の間で内膜独立した取り込みと排出経路間サイクリングようだが、非常に外部無料 ca 2 + 濃度とその活動合計マトリックス ca 2 + の広い範囲にわたって複雑なカルシウムのリン酸塩の溶解度によってクランプされて、流出経路に依存している、単一輸送の特徴的な動態 whereby ミトコンドリア可逆的に細胞内 ca 2 + 過渡標高隔離機構を提供します。非刺激条件下では、同じトランスポート プロセス マトリックス ca 2 + 濃度とそれゆえクエン酸サイクル アクティビティを調整できます。

急性のグルタチオンの枯渇小脳顆粒細胞におけるミトコンドリア ATP 輸出を制限します。

The Journal of Biological Chemistry. Nov, 2005  |  Pubmed ID: 16172117

虚血時の検出 GSH プールの減少ニューロン excitotoxic の損傷に敏感します。熱力学的解析は、部分的なグルタチオンの枯渇は、チオール酸化還元電位で酸化シフトを引き起こすことを予測します。急性の生物エネルギーの影響を調査するには、ニューロン蛍光共役を形成することにより GSH depletes monochlorobimane （mBCl） にさらされました。ニューロンは、肯定的なシフト チオールの酸化還元電位で同期共役形成と示した酸化・還元緑色蛍光タンパク質を導入しました。MBCl で 1 時間で扱われるニューロン内ミトコンドリア ATP 合成を阻害するオリゴマイシンの加算を hyperpolarize に失敗しました。減少した ATP の売り上げ高は、神経の酸素消費量 （Deltapsi(m)) と GSH mBCl 形成。 並列ミトコンドリア膜電位でを監視することによって確認されました。mBCl は、細胞の呼吸のミトコンドリアのプロトンの漏れや十分な解糖系と機能的な電子輸送チェーンを示唆して、最大の呼吸量に影響を与えない徐々 に減少しました。"4 の状態には"このアプローチ後 mBCl を投与した際の呼吸をさらに減少しなかった、アデニン ヌクレオチド輸送体阻害剤ボンクレキン酸によって真似できませんでした。細胞の ATP/ADP 比 mBCl によって減少し、, ミトコンドリア ATP エクスポート失敗一貫性のある、呼吸細胞質 ATP 需要増に原形質膜 Na(+) 応答できませんサイクリング;代わりに、ミトコンドリア無偏光化しました。MBCl の長時間ミトコンドリア障害後に細胞質カルシウムの規制が緩和による Deltapsi(m) の崩壊を誘発されます。このモデルでは神経の GSH 枯渇の初期生物エネルギー結果は、したがって、ミトコンドリア機能障害の他のフォームの前にある ATP 輸出の抑制です。

解説: ' 古いものと新しいデータは、新しい問題: ミトコンドリアの Deltapsi' H. テデスキによって。

Biochimica Et Biophysica Acta. Dec, 2005  |  Pubmed ID: 16242663

最近のレビュー [H.Tedeschi、古い、新しいデータを新しい問題: ミトコンドリアの Deltapsi、Biochim。理・生物物理。Acta Bioenerg。（2005 年）] によってミトコンドリアを生成 protonmotive 力の最初の定量的な見積もりを提供 30 年以上前の公演実験の妥当性を疑問視しています。この論評は、レビュー著者混乱トランス膜 pH 勾配の上の紙のデータを無視してからに由来するについて説明します。

イオノフォアと阻害剤を介したプラズマと培養神経細胞におけるミトコンドリア膜電位変化の同時モニタリング。

The Journal of Biological Chemistry. May, 2006  |  Pubmed ID: 16551630

天然および合成イオノホアが細胞の調査で広く悪用されますが、たとえば、自由な細胞質カルシウム濃度に影響を与えると in situ ミトコンドリア脱分極膜選択性の欠如の内在プラズマとミトコンドリア膜のイオン透過性に影響することを意味します。これらのプローブの蓄積は、両方のプラズマとミトコンドリア膜電位によって影響されるので同様のあいまいさ (通常「ミトコンドリアの膜の潜在的な指標」と呼ばれる）、蛍光膜下流側への陽イオンからの信号の解釈に影響します。いくつかのこれらの問題を解決するには、技術を開発してプラズマとミトコンドリア膜電位カチオン ・ アニオン性蛍光プローブを用いた単一セルの解像度での同時モニタリングを許可します。コンピューター プログラムを蛍光変化プラズマとミトコンドリアの電位変化の動的見積もりに変換説明します。この手法を悪用、初代培養ラット小脳顆粒細胞の濃度に依存した応答 ionomycin を表示: 低濃度はゆっくりと細胞膜を脱分極と、安定した上昇細胞質カルシウムを維持しながらのミトコンドリアの杵で nigericin を模倣します。Ionomycin の高濃度両方ミトコンドリア脱分極に先行カルシウム恒常性の確率的故障に原形質膜の脱分極の拡張率を誘導します。さらに、protonophore カルボニル シアン トリフルオロメトキシフェニルヒドラゾンをのみ選択的にマイクロモル以下の濃度でミトコンドリア脱分極します。次の呼吸鎖阻害 ATP 合成酵素の逆転を 26 によってミトコンドリア脱分極 mV。

脱共役蛋白の生理的調節。

Biochimica Et Biophysica Acta. May-Jun, 2006  |  Pubmed ID: 16725104

新規脱共役タンパク質の役割の巨大な関心にもかかわらず、まだ大きな不確実性の機構と規制に関してです。褐色脂肪組織から architypal 脱共役タンパク質 1 の規制は 20 年以上前に解明されました。このレビュー UCP1 の研究の利益を小説のさらの現在の調査に適用される可能性がのためのアプローチや条件の数を開発することを示唆しています。

ミトコンドリア依存性 Ca 2 + ハンドリング ハンチントン病線条体における: ヒストン脱アセチル化酵素阻害薬の効果。

The Journal of Neuroscience : the Official Journal of the Society for Neuroscience. Oct, 2006  |  Pubmed ID: 17065457

証拠は、その神経細胞の機能不全を示唆ハンティントンの病気 (HD) 線条体赤字ミトコンドリア機能および ca 2 + ハンドリングを伴います。しかし、ミトコンドリアと ca 2 + ハンドリングの関係は不完全そのまま HD 線条体細胞で研究されています。ヒストン脱アセチル化酵素 （HDAC） 阻害剤による治療 HD モデルにおける細胞死は減りますが、この有望な療法細胞機能に及ぼす影響はほとんど知られていません。ここでは、in situ の HD ミトコンドリアにおける ca 2 + ハンドリングの役割を探索するのに細胞内 ca 2 + とミトコンドリア膜電位のリアルタイム機能イメージングを使用します。今週の線条体 （STHdh） 不死化細胞と線条体ニューロン フルレングス変異 huntingtin (Htt) をする、トランスジェニック マウスから HD をモデルに使用されました。(1) アクティブ解糖作用 STHdh 細胞におけるミトコンドリアの阻害剤の効果だけでなく、処理ミトコンドリアの役割における ca 2 + をオクルード, (2) STHdh 細胞と線条体ニューロンの解糖系の不在で酸化処理、Htt は (トリコスタチン A または酪酸ナトリウムによる治療は、STHdh の割合が減少する HDAC の抑制剤による治療によって改善されるミトコンドリア依存 ca 2 + ハンドリングの赤字に関連付けられているフルの長さの変異体の表現 (3) リン酸化のエネルギー依存性 ca 2 + 批判的に依存していることを示す細胞の ca 2 + 恒常性 ca 2 + 後を失う-イオノフォアに挑戦と細胞内 ca 2 + の線条体ニューロンの NMDA と挑戦の修復を加速する)、および (4) ニューロンの NMDA 受容体活性化に異なる応答パターンと異なる平均体細胞領域を展示し、差動 subpopulation または機能的状態の特異性を示唆 HDAC の抑制剤による治療を受けます。したがって excitotoxic 刺激に対処するために神経細胞の能力を改善より効率的な ca 2 + ハンドリング、HDAC 阻害剤による誘導その神経保護を伴いますが示唆されました。

ハンチントン病におけるミトコンドリア機能障害: トランスジェニック マウスからの分離と上皮内のミトコンドリアのエネルギー代謝。

Journal of Neurochemistry. Apr, 2007  |  Pubmed ID: 17394466

ミトコンドリア機能障害はハンティントンの病気 (HD) 病態への関与と考えられています。ここで別の HD トランスジェニック (R6/2, YAC128 と Hdh150 ノックで) とそのまま HD 線条体ニューロンの in situ 呼吸パラメーターの最初の決意を持って野生型の同腹仔から分離された前脳ミトコンドリアの生物エネルギー行動を比較します。Ca 2 + 評価-分離ミトコンドリアによって安定した ca 2 + の積載-注入。ミトコンドリアは R6/2 マウス (12-13 週) から、12 ヶ月 YAC128、ないヘテロまたはホモ Hdh150 ノックイン マウス (15-17 週) が展示増加 ca 2 +-積載量それぞれの野生型の同腹仔と比較した場合。そのまま線条体ニューロンにおける in situ ミトコンドリア高呼吸コントロールを表示します。また、中程度の式 (Hdh150 ノックでアレル) でフルレングスの変異 huntingtin の無刺激ニューロンにおけるミトコンドリア呼吸は著しく損なわれません。ただし、刺激とエネルギーを求めて挑戦されたとき (NMDA 受容体活性化における ca 2 + のミトコンドリアの役割を強調するピルビン酸ベースのメディアに-処理)、Hdh150 ニューロンは ca 2 + をより傷つきやすい-その野生型の同腹仔からニューロンより規制緩和。これらの結果は HD ミトコンドリア機能携帯電話のコンテキストで評価することの重要性を強調します。

培養神経細胞内のミトコンドリアとグルタミン酸応需型におけるその役割のエネルギー代謝。

Journal of Neuroscience Research. Nov, 2007  |  Pubmed ID: 17455297

グルタミン酸による NMDA 受容体の活性化の病理は脳卒中後の神経細胞死への主要コントリビューターです。受容体活性化によってミトコンドリアを蓄積ニューロンにカルシウムの大規模な流入を引き起こします。支持された仮説は読み込まれてカルシウムのミトコンドリアが損傷し、最終的にニューロンを殺した活性酸素種を生成することです。このレビューではこの仮説は赤字による ATP 生成に果たした役割に重点を批判的に再検討です。培養神経細胞における in situ ミトコンドリアの生物エネルギー状態を監視する新しい技術が開発されています。これらのテクニックのグルタミン酸応需型モデルに適用する強化された活性酸素種結果の原因細胞質カルシウム恒常性 (遅延カルシウム規制緩和、[DCD])、失敗したが、ミトコンドリア ATP 生成を損傷、DCD その事前の酸化的損傷を容易にするのではなくであることを示唆します。この穏やかなミトコンドリア脱共役の神経保護効果に関する現在の仮説への影響。

酸化ストレスではなく、呼吸の予備容量を調節するグルタミン酸応需型ミトコンドリア複合体の部分の呼吸抑制後ロテノンを私は。

The Journal of Neuroscience : the Official Journal of the Society for Neuroscience. Jul, 2007  |  Pubmed ID: 17611283

部分的な抑制のミトコンドリア ロテノンによって私は齧歯動物でパーキンソン病の側面を再現した複雑な呼吸。仮説そのロテノン強化神経細胞死のですに起因する酸化ストレスはラット小脳顆粒細胞の初代培養を用いた急性グルタミン酸応需型モデルでテストされました。として少し 5 nM ロテノン ミトコンドリア活性酸素の増加 (O2 ○-) レベルと増強作用グルタミン酸誘発細胞内 ca 2 + 規制緩和、壊死による細胞死の不可逆的な初期。ただし、強力なセル下流 O2 ○-トラップ マンガン テトラキス (N-ethylpyridinium-2yl) ポルフィリン阻害剤の影響を防ぐために失敗しました。ロテノン添加の生物エネルギーの結果は、細胞の呼吸を監視することによって定量化されました。NMDA 受容体グルタミン酸活性使用 in situ ミトコンドリアの完全呼吸能力と目グルタミン酸刺激呼吸の 80 ％ であった細胞の ATP 需要の増大に起因します。ロテノン 20 nM 抑制基底とカルボニル シアン化物 p trifluoromethoxyphenylhydrazone 刺激細胞の呼吸と呼吸不全グルタミン酸存在下で引き起こされます。オリゴマイシンによる ATP 合成酵素阻害もグルタミン酸存在下で毒性がかなり低かった。我々 は結論セルの脆弱性、ロテノン モデルの部分的な錯体では欠乏これら特定の条件下で酸化ストレスではなく、呼吸の予備容量によって主に決定されます。

ミトコンドリア Dna およびグルタミン酸による壊死・ アポトーシス ・ トレランスの中に培養小脳神経細胞の膜電位。

The Journal of Neuroscience : the Official Journal of the Society for Neuroscience. Aug, 2007  |  Pubmed ID: 17670970

アポトーシスと壊死神経細胞傷害の発症と密接に関連するミトコンドリアのエネルギー代謝の障害が示されています。ここでは、人口の単一のセルと後続の統計分析のための応答のキャラクタリゼーションように単一細胞蛍光 tetramethylrhodamine メチル ・ エステル （TMRM） デルタ psi(m) またはデルタ ・ psi(p) での変更の結果としての解釈、自動化された計算モデルを開発しました。壊死傷害による長期グルタミン酸励起をトリガー デルタ psi(p) と神経細胞 NADPH と ATP レベルの急激な減少の損失に密接に関連付けされたデルタ psi(m) の急速な相性または二相性の損失で起因しました。TMRM 蛍光の小さな、可逆的減少、過渡グルタミン酸励起によって誘起される遅延アポトーシス損傷、続くデルタ psi (p) を使用して確認、デルタ psi(m) の持続的な過分によって-敏感な陰イオン プローブ DiBAC2(3)。このデルタ psi(m) の過分極は神経細胞のグルコース取り込み、NADPH の可用性、および ATP レベルの大幅な増加に密接に関連付けされました。デルタ psi(m) またはデルタ psi(p) 単一細胞レベルでの変更の統計的解析は 2 つの主要な相関関係を明らかにした;それらのデルタ psi(p) のより顕著な消極性グルタミン酸入力励起アポトーシスの初期段階をより迅速に表示するニューロンとニューロンのグルタミン酸励起が長く生き残った後にデルタ psi(m) のより顕著な過分極を表示しました。実際、過渡グルタミン酸励起 （18 ％） に耐性があったそれらのニューロンはデルタ ・ psi(m) で最も大幅な増加を示した。デルタ psi(m) の過分極 excitotoxic 負傷中に増加したグルコース取り込み、NADPH 可用性と生存の応答に関連付けられてであることが示唆されました。

誘導性変化成人中脳ドーパミンニューロンのグルタチオンのレベルの線条変性の結果します。

The Journal of Neuroscience : the Official Journal of the Society for Neuroscience. Dec, 2007  |  Pubmed ID: 18094238

パーキンソン病は、中脳 (SN) における中脳ドーパミンニューロンの優遇の損失によって特徴付けられる神経変性疾患です。パーキンソン病の脳では SN レベルの総グルタチオン (グルタチオンおよびグルタチオンジスルフィド) の著しい減少発生ミトコンドリア複合体の損失の前に私は （CI） 活動、線条体ドーパミンのレベル、または病気に関連付けられている中脳ドーパミン作動性神経変性を発生、早い検出可能な生化学的変更の 1 つ。以前の in vitro データ当研究室からは、長引く枯渇ドーパミン グルタチオンの結果ことミトコンドリア複合体の選択的障害で私はリバーシブル チオールの酸化イベントを介して活動を示唆しています。線条システムに及ぼすグルタチオンのレベルの in vivo でのドーパミンの枯渇に対処するには、遺伝子組み換えトランスジェニック マウス γ-グルタミル システイン リガーゼの式で、レート制限酵素グルタチオンの de novo 合成でことができますアフィニ ティーの SN を含め、カテコラミン作動性ニューロンでの downregulated ライン作成。精製ドーパミン線条体シナプトソームの分離の小説の方法は、ドーパミンのグルタチオンの枯渇以前 in vitro でのこの変更の結果として発生することを証明したミトコンドリアのイベントの影響を研究する使用されました。ドーパミン グルタチオンの枯渇結果で選択的な可逆的チオール酸化依存ミトコンドリア複合私は続いて、線条の年齢関連神経変性によって阻害された.これは SN ドーパミンニューロン内グルタチオンの枯渇が直接持っていることを示唆ミトコンドリア複合体上の影響は活動増加一酸化関連のチオール基の酸化と年齢に関連するドーパミン SN セル損失を介して。

一般的な欧州ハプロによって H と T を生じる生物エネルギー差の実験的評価

Gene. Mar, 2008  |  Pubmed ID: 18280061

一般的な欧州ハプロ、重要な連合を示しているし、提案ハプロ グループ H 軸受ミトコンドリア ハプロ グループ t. 軸受に比べて異なる生物エネルギー容量があることにつながっている両方敗血症と精子の運動性ひと集団における後生存の研究ただし、このような関連付けの妥当性は核遺伝子または他の要因の非ランダムな影響がないことを前提とします。ここでは、ハプロ グループ H またはハプロ グループ T 培養 A549 ひと肺癌細胞核背景に同一のミトコンドリアをきょくひ transmitochondrial カンキツを構築することによって核遺伝子の任意の差異の影響を削除します。我々 生物エネルギー容量を比較、結合効率ミトコンドリアのこれらの細胞から分離され、ミトコンドリアのセル内にこれらの haplogroups ミトコンドリアバイオエナジェティックスに影響を与えるという仮説として重要な実験を保持します。ミトコンドリア分離ミトコンドリアやミトコンドリア内のセルを使用して、これらの haplogroups 軸受の機能的に重要な生物エネルギー相違がなかったことを発見します。

毛 B 標高マウス脳内アストロ サイトのパーキンソン病の病理結果します。

PloS One. 2008  |  Pubmed ID: 18286173

モノアミン酸化酵素 B の増加 (毛 B) 年齢関連パーキンソン病 (PD) と関連付けられている神経変性に貢献するかもしれない。毛 B 阻害剤デプレニル、長年 antiparkinsonian 療法、コンサートでドーパミンの前駆体 L-DOPA に現在臨床的に使用されます。デプレニル治療だけでは PD が関連付けられている死亡率に対する保護ではないことを示唆的臨床症候性患者に目標とされました。ただし、ドーパミン損失です少なくとも 60 ％ 時間 PD による対症的検出されて、したがってこれらの患者における毛 B 阻害の効果の欠如役割毛-B のしるこドーパミン損失で否定していません。直接年齢関連標高アストログリア毛-B の早期開始の役割または PD の進行を評価するため, 毛 B レベルは特にアストログリア大人の動物の内誘発されることができる遺伝子組み換えのトランスジェニック マウスを作成しました。高架のアストロ サイト毛 B ものまね年齢関連して (SN) 同じ主に人間の条件で影響を受ける神経細胞のサブセットは中脳におけるドーパミンニューロンの特定、選択的、進歩的な損失の増加をもたらした。これはだった私が活動するミトコンドリア複合体の選択的減少を含む他関連の PD の変化によって同行し、ミトコンドリア酸化ストレスの増加します。グローバルのアストログリオーシスと一緒に、ローカル ミクログリアの活性化、SN 内を観察しました。これらの病態は自発運動の低下と相関。重要なは、これらのイベントも PD 誘導神経毒 MPTP の不在でが発生しました。私たちのデータ昇格自体によってマウス アストロ サイト毛 B の毛 B 直接病神経病理の複数の側面に関与している可能性がありますが示す PD のいくつかの表現型を誘発することを示します。機械論的にこれは膜の増加を伴うことがあります dopaminochrome するドーパミン作動性ニューロン内ドーパミン酸化できるし下流のカタラーゼは、ミトコンドリア複合体との相互作用を介して私は、することができます結果増加のミトコンドリア活性酸素。私たち誘導型アストロ サイト毛-B トランスジェニック新規モデル開始と PD 病理学と関連付けられているいくつかの主要な機能の進行に関与する経路を探索および薬物治療のテストを提供します。

回路のミッチェルのプロトンの 40 年： 小さな灰色の細胞に少し灰色本から。

Biochimica Et Biophysica Acta. Jul-Aug, 2008  |  Pubmed ID: 18423395

ピーター ・ ミッチェル '彼 chemiosmotic 仮説を敷設彼最初少し灰色の' 出版以来 40 年以上です。プロトン ポンプの分子メカニズムについてのアイデアはかなり以来進化するいると 'プロトン回路を介して結合' の彼のコンセプト著しく先見の明のままそして、この著者や他の多くの研究のキャリアのためのインスピレーションを提供しています。このレビューはどのようにプロトン回路褐色脂肪と人生とニューロン、エルキュール ・ ポアロの '小さな灰色の細胞' の死の捜査へのカルシウム輸送を介して、小さな灰色の本から続いているの個人的なアカウントです。

オルガネラ輸送の瞬時速度ベクトルの計測： ミトコンドリア輸送と生体エネルギー転換海馬ニューロン。

Biophysical Journal. Sep, 2008  |  Pubmed ID: 18757564

障害者輸送ニューロンと生物エネルギーの赤字の軸索と樹状突起におけるミトコンドリアの病理組織学的に重要な神経変性疾患であること認識ますます。輸送と生体エネルギーの関係を研究するには、我々 は何我々 の知識に培養細胞内のオルガネラ速度を定量化する手法を開発しました。目的は、光線力学的酸化成果物の蛍光励起による誘発最小限に抑えながら測定の運動と生物エネルギー パラメーターを組み合わせることでした。シーケンシャル蛍光画像からの速度の決定が容易ではありません、ここでは「オプティカル フロー」、グレースケール画像のグレー値の流れのこの問題への応用を説明。フォトン ショット ノイズ低光レベル蛍光顕微鏡で発生する原則に基づいて、我々 は説明し、ここ蛍光蛋白質を表現する細胞小器官の速度ベクトルを測定するために、オプティカル フローに基づいて、堅牢なメソッドを検証します。このメソッドは、分離や形状、画像内のオブジェクトのない前提とエッジの動きを検出することにより画像のペアからの瞬時速度の決定を備えています。オプティカル フロー ミトコンドリア チオールの酸化還元状態の単一ミトコンドリア アッセイと組み合わせて mitochondrially ターゲットの酸化・還元緑色蛍光タンパク質とミトコンドリア膜電位の測定による tetramethylrhodamine メチルによって使用されました。培養海馬神経細胞を休息のミトコンドリアの人口は分析されました。ミトコンドリアより酸化チオール レドックス状態で下の膜電位を持っているより小さいとわかった。これらのミトコンドリアは、平均よりももっと運動です;しかし、ミトコンドリア運動のみ若干観察生物エネルギー パラメーターに依存しているし、は最高のミトコンドリアのサイズに相関します。

さら--そうカルシウム ポーター。

Nature Cell Biology. Nov, 2008  |  Pubmed ID: 18978830

酸化ストレスとエネルギー危機ニューロンの機能不全で。

Annals of the New York Academy of Sciences. Dec, 2008  |  Pubmed ID: 19076430

ミトコンドリア機能障害は特にの中枢神経系の細胞死の多くの形態の関与です。ミトコンドリア同時アデノシンを生成する必要があります 5'-三リン酸 (ATP) のセル隔離の過剰な細胞質カルシウムと両方生成しスーパーオキシド フリーラジカルを解毒。電子輸送チェーンとプロトン回路は同時に空気中のこれら 3 つのボールを保つこと中央です。我々 病的グルタミン酸濃度の上昇モデル グルタミン酸毒性にさらさ培養神経細胞における in situ ミトコンドリアのエネルギー代謝を調べた結果、従来のビューはミトコンドリアと最終的には、セルの損害賠償酸化ストレスの増加の結果の読み込み、ミトコンドリアのカルシウムを改定いたしました。代わりに、中心的な役割これらの条件下でミトコンドリアおよび細胞の ATP の制限によって発電容量再生されます。ナトリウムとカルシウムの N メチル-D-アスパラギン酸受容体を介して入力する細胞に大規模なエネルギッシュな負荷を課すし、in situ のミトコンドリアの全体の呼吸器系の容量を使用できます。この結果、ささやかな制限もミトコンドリア容量 ― 電子輸送チェーン阻害剤ロテノン、パーキンソン病のモデルのようになどの低濃度によって引き起こされるで;低濃度脱共役いわゆる神経保護軽度脱共役仮説をテストするには、;または、既存の酸化ストレス--応需型グルタミン酸を大幅増強します。我々 の調査結果は ATP の発電容量を大幅に制限するの有害な結果は無視できるレベルそのままニューロンにおけるミトコンドリア活性酸素ラジカルの影響を上回るために老化関連変性疾患における神経保護役割を提供する穏やかな脱共役が発生する可能性の再評価につながる可能性があります。

AIF と複雑な脳の欠乏したミトコンドリア活性酸素種の規制。

Free Radical Biology & Medicine. Apr, 2009  |  Pubmed ID: 19280713

アポトーシス誘導因子 (AIF)-欠乏ハーレクイン (Hq) マウスを受ける神経変性の複合体 I レベルと活動の 40-50 ％ 削減に関連付けられています。我々 がする仮説を AIF、複雑な私は脳ミトコンドリアによって活性酸素種 (ROS) 生産を規制します。複雑な酸化 Hq 脳ミトコンドリア分離私は基板野生型 （WT） 基底の ROS の生産は、H2O2 除去と比較すると違いが表示なしまたは ROS 生産刺激の複合によっては阻害剤ロテノンまたは 1-メチル-4-phenylpyridinium。対照的に、私は約 50 ％ で複雑な II 基板コハク酸酸化 Hq ミトコンドリアによって減衰された複雑な逆電子移動によって引き起こされる ROS 生産。H2O2 リリース in situ ミトコンドリアからの基底とロテノン誘導率, グルコース代謝 Hq、WT シナプトソーム間差はなかったもシナプトソーム、脳ミトコンドリアまたはホモジュネートで検出された生体内の蛋白質の酸化的カルボニル変更のレベルをしました。AIF は直接 ROS 脳ミトコンドリアから放出を調節しないいないが示唆されました。さらに、彼らはミトコンドリアのコハク酸の酸化によって生産 ROS のとは対照的に、ROS リリース in situ シナプトソーム ミトコンドリアや複雑な酸化分離脳ミトコンドリアからと私は基板を示す複合体の量に比例していない私は。これらの知見は、複雑な私は生理 ROS 生産に少ない以前よりも提案の脳ミトコンドリアによって寄与こと重要の可能性を高めます。

ミトコンドリアのカルシウム関数と中枢神経系の機能不全。

Biochimica Et Biophysica Acta. Nov, 2009  |  Pubmed ID: 19298790

蓄積、格納およびカルシウムをリリースする分離脳ミトコンドリアの機能は広範囲に特徴づけられています。そのままニューロンへの外挿は、ミトコンドリア近傍陽イオンの濃度は 'セットでの取り込みと排出バランス、カルシウムとリン酸の複合体として格納して細胞質の無料カルシウム膜イオン ポンプを下げたときゆっくり、陽イオンを解放であった点' 上記上がったとき in situ のミトコンドリアは可逆的にカルシウム蓄積だろう予測につながった。陽イオンが過剰に蓄積透過性遷移ニューロンの破滅的な結果での活性化につながると予想されました。これらの予測の各そのままニューロンを確認されているとグルタミン酸応需型とストロークに関連する細胞のカルシウムのオーバー ロードで透過性遷移の説得力のある証拠は、神経変性疾患は、可能な欠陥ではミトコンドリアのカルシウム処理できたが最も集中的に調査したハンチントン病です。この短いレビューではミトコンドリアのカルシウム輸送に関連する神経細胞の生存にこれらの条件であることの証拠説明します。

急性グルタミン酸応需型の細胞質のカルパイン活性化とカルシウム規制緩和のリアルタイム可視化。

Journal of Neurochemistry. Aug, 2009  |  Pubmed ID: 19493161

カルパイン （EC 3.4.22） プロテアーゼ活性化カルシウム蛋白を介して （DCD） 規制緩和 Na の excitotoxic に貢献する遅延が示唆されたが +/2 + 交換 3 (NCX3) 細胞質カルパイン活性化 DCD に関連している決してされて視覚化リアルタイムで。カルパイン蛍光共鳴エネルギー伝達基板に同時にイメージ カルパイン活性化とカルシウムでの規制緩和ライブ皮質ニューロンを採用しました。蛍光共鳴エネルギー移動のカルパイン阻害剤感受性低下は DCD の連続グルタミン酸 (100 microM) 公開されるニューロンの発生後 5 分 +/-39 で観察されました。カルパインによる calpeptin の抑制は DCD、DCD のような可逆カルシウム立面図またはアルファ スペクトリン処理目 90% 抑制にもかかわらず細胞死からの回復の発症を遅らせるかないです。NCXs KB R7943 DCD と次の 90 分のグルタミン酸の露出はみられなかった重要な NCX3 胸の谷間に時間延長 NCX 拮抗グルタミン酸露光中に逆転。堅牢なカルパイン活性化急性グルタミン酸毒性による投与がカルシウム恒常性の持続的な損失の後にのみ発生することが示唆されました。NCX3 または他のカルパインの処理基板です皮質ニューロンの急性毒性の主な原因となる可能性がないです。ただし、要因としてまたは穏やかなグルタミン酸侮辱に応えてカルパインの役割は除外されません。

孤立した大脳神経終末マイクログラム スケールでの生物エネルギー解析: スペア呼吸能力と確率のミトコンドリア障害。

Journal of Neurochemistry. May, 2009  |  Pubmed ID: 19519782

シナプス神経終末 （シナプトソーム) は、ATP の神経伝達物質開口放出と回復およびイオンの恒常性を必要とする、その結果豊富ミトコンドリアで備わっています。用語 '障害' の正確な定義はありませんがゆらぐミトコンドリア機能障害は様々 な神経変性疾患に関与しています。これらのストレス以上全体の人口の平均されるときシナプトソームの呼吸容量内にもかかわらず、この研究では、我々 電子輸送複合体の部分的な制限 I と II シナプトソームを可能な欠陥模倣する関連付けられたパーキンソンのハンティントンの病気それぞれ、個々 の端末にミトコンドリア脱分極強化されたプロトン現在の使用率の条件下での感受性を高める仮説をテストします。我々 は、まずプレート ベース呼吸とシナプトソーム蛋白質のマイクログラム量のみを必要とする解糖アッセイの変更を使用して、第二に蛍光イメージングと単一シナプトソームの統計的解析法の改良開発 2 つの小説の手法を組み合わせます。ための最適な基板の電源状態が定義されているマウス大脳シナプトソーム内上皮内のミトコンドリアとイオンのエネルギッシュな要求にサイクリングと活動電位発火プラズマ膜でさらに決定されます。

セルラー モデル高架毛 B: 関連性パーキンソン病の代謝制御解析。

Neurotoxicity Research. Oct, 2009  |  Pubmed ID: 19526285

我々 は以前、TCA サイクル酵素 α-ケトグルタル酸デヒドロゲナーゼ (KGDH) の予備の呼吸容量は完全にドーパミン細胞モデル システムにおける毛 B 活動のレベルを上げる時に廃止された実証 (クマー et al., J 生物 Chem 278:46432-46439, 2003年）。毛沢東-B カタラーゼの媒介増加もし、アコニターゼで両方のミトコンドリアの複合体の直接酸化阻害を結果に登場します。貢献を解明するためには、これらのコンポーネントのそれぞれを代謝呼吸制御としての毛沢東 B 昇格のスペア呼吸能力に影響を発揮我々 は代謝呼吸制御の解析を行った。KGDH、に加えて我々 評価活動と基板を介した呼吸複合体の類、ピルビン酸デヒドロゲナーゼ (PDH)、コハク酸脱水素酵素 (SDH) およびミトコンドリア アコニターゼ不在で、セル コントロール対特定と混合基板条件私たち毛 B からミトコンドリアにおける複素固有阻害剤の存在を昇格します。この研究からのデータし、KGDH 毛 B による阻害に最も敏感ですコンプレックス カタラーゼ 31p-f-9 このセルラー PD モデル システムにおけるミトコンドリア代謝の運命を決定する際に役立つ可能性ことを示します。

酸素拡散の補正と定量的なマイクロプレートベースの呼吸計測

Analytical Chemistry. Aug, 2009  |  Pubmed ID: 19555051

変更された細胞培養マイクロプレートを用いた呼吸計測は、スループットの増加と各アッセイに必要な生物学的物質の減少を提供しています。プレートベースの呼吸計では、拡散現象の範囲に影響を受けやすいです。O（2）試料、大気中のO（2）測定体積にリークによって消費されている。酸素はまた、中に溶解し、一般的にマイクロ材料として用いられるポリスチレンを介して受動的に拡散する。したがって、そのような呼吸チャンバーの壁はわずかO（2）に透過ではありませんが、ガスのかなりの量を格納します。 O（2）壁や測定体積のバイアス実際に応じて測定した酸素消費速度との間のフラックス[O（2）]グラデーション。我々は、測定された[O（2）]から生物学的酸素消費率をdeconvoluteするためにコンパートメントモデルベースの​​補正アルゴリズムを記述します。我々は、タツノオトシゴXF24細胞外フラックスアナライザーで動作するようにアルゴリズムを最適化します。補正アルゴリズムは、生物学的にXF24 V7の細胞培養プレートに取り付けられたマウス大脳皮質シナプトソームと肝臓ミトコンドリアを用いて検証され、古典的なクラーク電極oxygraph測定に比較しています。アルゴリズムでは、酸素消費率、時間分解能、および測定の持続時間の有用な範囲を増加させます。アルゴリズムは一般的な形式で提示され、したがって、他の呼吸システムに適用可能です。

グルコースとクローンのベータ細胞のミトコンドリア代謝とタイトなカップリングは、堅牢なインスリン分泌のためが必要です。

The Journal of Biological Chemistry. Nov, 2009  |  Pubmed ID: 19797055

膵 β 細胞からのグルコース刺激インスリン分泌の生化学的なメカニズムは完全に理解されていません。グルコース刺激インスリン分泌を損なうベータ細胞における代謝異常を識別するには、グルコース応答性 (832/13 セル) またはグルコース応答しなく (832/2 セル)、2 つの INS 1 派生クローナル β-細胞線を比較しました。この目的のために、解糖系とミトコンドリア代謝、細胞エネルギー代謝に関与する遺伝子の mRNA 発現を含むパラメーターの数を分析しました。我々 グルコース刺激インスリン分泌の著しい障害にもかかわらず、832/2 細胞解糖系の率が高いことが分かった。それでも、増加いいえグルコース誘発する呼吸率、ATP の生産、または呼吸鎖複合体 I、III、および IV 活動 832/2 細胞に見られました。代わりに、乳酸脱水素酵素 A を表明、832/2 細胞周囲のグルコース濃度に関係なく乳酸をリリースしました。対照的に、グルコース応答 832/13 行は乳酸脱水素酵素を欠いていたし、乳酸を生成しませんでした。したがって、832/2 細胞では解糖系酵素遺伝子の mRNA 発現いたアップ規制関連のミトコンドリア遺伝子ダウン規制されていたに対し。これは 832/13 セルとしてプライマリのベータセルを欠けて、832/2 細胞クローンの Warburg のような効果を説明できなかった。ヒト膵島, 乳酸脱水素酵素 A と私は積極的に HbA(1c) レベルでは、相関関係のヘキソキナーゼなど遺伝子の mRNA 発現に反映して長い用語グルコースホメオスタシスに対し摂 Slc2a2 の （糖トランスポーター 2） は、HbA(1c) と負に相関し、代謝制御をより良い。ミトコンドリア代謝の向上と解糖 832/13 セルに制限するタイトな代謝調節がクローン ベータ細胞のグルコースに対する応答でロバストにインスリンを分泌するために必要であることを締結します。また、健全な人間の β 細胞にミトコンドリア代謝のような優先順位付けが必要があることを示唆クローン ベータ細胞とひと小島解糖およびミトコンドリア代謝を制御する遺伝子の類似した発現パターンが観察されました。832 ベータ細胞代謝摂動タイプ 2 の糖尿病の発生を解決するために役立つツールがあります。

呼吸器系の予備容量、酸化ストレス、応需型。

Biochemical Society Transactions. Dec, 2009  |  Pubmed ID: 19909281

グルタミン酸 （グルタミン酸応需型) への慢性露出はストロークの余波で神経損傷を悪化させるし、様々 な神経変性疾患に関与しています。ミトコンドリアの生存または露出したニューロンの死の中核を担います。カルシウム、酸化ストレス、ATP 不全一次神経文化を調べたことがあります密接に連動しての役割を果たします。

ミトコンドリア機能と次の低酸素症/再酸素化培養神経細胞における酸化ストレスに対するニューログロビン過剰発現の効果。

Journal of Neuroscience Research. Jan, 2009  |  Pubmed ID: 18711728

ニューログロビン (Ngb) は、最近発見されたティッシュ グロビンと広く、具体的中央の脊椎動物および末梢神経系のニューロンで表される酸素親和性が高くです。私たちの研究室と他の過剰発現は低酸素虚血侮辱に対する神経保護できますが、基になるメカニズムはよく理解されていないまま Ngb 示されています。Ngb 過剰発現がミトコンドリアの機能、酸化ストレス、および次の低酸素症/再酸素化 (H ・ R) プライマリ皮質ニューロンの神経毒性に及ぼす影響を検討します。Ngb 過剰トランスジェニック ニューロン (Ngb-Tg) は大幅に H/R 誘導される細胞死に対して保護されていた。ATP レベル、MTT の削減、およびミトコンドリア膜電位の減少率は Ngb Tg ニューロンで大幅に改善されました。さらに、グルタチオンのレベルが WT コントロールと比べて改善されたに対し Ngb overexpression スーパーオキシド陰イオン生成後 H/R を削減しました。一緒に取られて、これらのデータ Ngb に対する低酸素症、神経保護役の一部ミトコンドリア機能の改善と酸化ストレスを減少が示唆されました。

確率的側面の伝達物質放出と分離神経終末における生物エネルギー機能不全。

Biochemical Society Transactions. Apr, 2010  |  Pubmed ID: 20298202

シナプトソーム (分離神経終末） は 40 年以上調べた。準備はトランスミッタ代謝と ex vivo あらゆる年齢の動物の脳の特定の地域から検討するリリースの側面をことができます。自発活動電位、勉強するグルタミン酸エキソサイトーシスのシナプス制御可能にする火に端末を有効にする条件を考案することができます。最近の動向はこれでイントラ シナプトソーム ミトコンドリアのエネルギー代謝を調べることができます感度大幅増加しています。

ミトコンドリア イオン回路。

Essays in Biochemistry. 2010  |  Pubmed ID: 20533898

プロトン回路内のミトコンドリア膜で一次エネルギー発生器、すなわち錯体の電子輸送チェーンの ATP 合成酵素、内在プロトン リーク経路、代謝物の輸送とリンクされた回路ナトリウムとカルシウムを含むプロセスを利用した複数のエネルギーにリンクします。これらミトコンドリア回路は分離の準備とそのままなセルの両方で監視することができ、一次陽子回路手法については、現在陽子と陽子電気化学の潜在的なコンポーネントのミトコンドリア機能と等しく重要なは、機能障害を評価する定量的な手段を提供する並列の実験で回路に従う存在します。

ドーパミン シナプトソームの本質的な生物エネルギー特性と応力感度。

The Journal of Neuroscience : the Official Journal of the Society for Neuroscience. Mar, 2011  |  Pubmed ID: 21430153

黒質緻密のドーパミン作動性ニューロンがパーキンソン病で、欠陥品であるが、この機能不全の特異性が理解されていません。1 つの仮説は、ミトコンドリアの生物エネルギー容量は本質的に低い線条体ドーパミン作動性シナプス前神経 varicosities、それら酸化損傷による電子輸送の阻害を敏感に異常にさせるのです。この仮説をテストするには、分離シナプトソーム免疫磁気ビーズを用いたドーパミン トランスポーターを軸受を区切って、彼らの呼吸と残留 nondopaminergic シナプトソームの比較します。として予測、ドーパミン シナプトソーム線条体からいた呼吸率が低い。しかし、だからドーパミン シナプトソーム予測線条体特異性の欠如を示す皮質からでした。2 つの分数で個々 のシナプトソームの生物エネルギー能力を分析する蛍光プローブを使用します。呼吸レートの違いの異なる分数の品質を反映したことを示唆して、呼吸主務シナプトソーム数に正規化されたとき呼吸の違いは有意になった。シナプトソーム分離による損傷を回避するには、膜電位の蛍光イメージングを使用して全体区切りのない単一シナプトソームを監視し、蛍光ドーパミン輸送体基板を用いたドーパミンの亜種を識別 (ASP(+) [4-(4-diethylaminostyryl)-N-methylpyridinium ヨウ化])。プラズマ膜とミトコンドリア膜を潜在的ないくつかのストレスの下で維持するドーパミンおよび nondopaminergic シナプトソームの容量差はなかった。さらに、この容量年齢、パーキンソン病の危険因子をいずれかの亜は低下しなかった。我々 は、ドーパミンおよび nondopaminergic のシナプス前シナプトソーム マウスからの本質的な生物エネルギー容量が異なるしない結論します。

細胞内のミトコンドリア機能障害を評価します。

The Biochemical Journal. Apr, 2011  |  Pubmed ID: 21726199

ミトコンドリア機能障害を評価する調査する機能不全の定義が必要です。通常、ミトコンドリアのエネルギー需要に応えて ATP を適切に行うことです。その他の機能が関心のある場所に合わせたソリューションが必要です。機能障害分離ミトコンドリア細胞や生体内で、別の残高の間に正確な実験的制御と生理学的関連性を評価できます。これらのシステムでミトコンドリアの機能と機能不全を測定する多くの方法があります。一般的に、フラックスの測定の中間体とポテンシャルの測定を行うよりも、ATP を作る機能についての詳細を与えます。分離ミトコンドリアのため最高のアッセイはミトコンドリアの呼吸調節: ADP に応えて呼吸速度の増加。そのままなセルのため、最高のアッセイ ATP 生産、プロトン リーク率, 結合効率、最大の呼吸数、呼吸調節比やスペアの呼吸容量の割合を報告細胞呼吸調節の同等の測定です。膜電位の測定は有用な追加情報を提供します。適切な滴定時呼吸とポテンシャルの測定は、エフェクタのプライマリ サイトとより深い定量分析できるように、コントロールの分布の同定できます。本総説で説明したようには、現在使用中の他の多くの測定がより問題となります。

培養細胞におけるミトコンドリア膜電位変化の蛍光測定。

Methods in Molecular Biology (Clifton, N.J.). 2012  |  Pubmed ID: 22057564

ミトコンドリアの膜の潜在的な電子輸送 ATP 合成へとエネルギーに依存したミトコンドリアの他のプロセスをつなぐプロトン回路における潜在的な用語ですプロトン駆動力の支配的なコンポーネントです。カチオン性蛍光プローブ長年無傷細胞培養におけるミトコンドリア膜電位の総質的変化を検出するために使用されています。この章では、これらの蛍光信号を使用してミトコンドリア膜電位変化の定量的測定を取得する可能性があります説明します。