Исследователям давно известно, что кальций проникает в митохондрии в клетках сердечной мышцы, но физиологическая роль этого процесса была неясна. «Функция поглощения кальция митохондриями во время стресса обычно была связана с коллапсом производства энергии и гибелью клеток», – пояснил Джон В. Элрод, доктор философии, доцент кафедры фармакологии Центра трансляционной медицины в TUSM и старший исследователь нового исследования, которое появится 25 июня в журнале Cell Reports.
«Однако мы показываем, что в периоды острого стресса повышенное поглощение кальция митохондриями сердца функционирует как хорошо, так и плохо: во время реакции« бей или беги »он обеспечивает необходимую энергетическую поддержку сердцу, но во время сердечного приступа это приводит к гибели большого количества сердечных клеток », – сказал доктор. Элрод сказал.
В реакции «бей или беги» выброс адреналина активирует многочисленные системы в организме, чтобы подготовиться к воспринимаемому стрессу.
Ключевым аспектом этой реакции является повышение сократимости сердца. Адреналин увеличивает круговорот кальция в сердце, вызывая сокращение. Тот же самый кальций поступает в митохондрии через канал, известный как митохондриальный унипортер кальция (MCU).
Доктор. Элрод и его коллеги из TUSM и детской больницы Цинциннати изучают MCU с момента его открытия в 2011 году, пытаясь выяснить его функцию именно в клетках сердечной мышцы.
В рамках своей работы они выбили или удалили MCU из митохондрий в сердцах взрослых мышей. При этом они обнаружили, что у мышей, лишенных MCU, сердце не реагировало на стимуляцию адреналиновых рецепторов изопротеренолом – химическим веществом, похожим на адреналин, которое в высоких дозах обычно приводит к перегрузке сердца, имитируя аспекты борьбы или борьбы. ответ на рейс.
Между тем, у мышей без MCU, перенесших сердечные приступы с ишемией (блокирование кровотока) с последующей реперфузией (восстановление подачи крови и кислорода), было обнаружено, что потеря MCU сохраняет сердечную ткань и увеличивает выживаемость клеток. Без канала кальций не мог проникнуть в митохондрии, чтобы вызвать гибель клеток.
«Эффекты были специфичны для острого стресса», – сказал доктор. Элрод объяснил. «В нормальных условиях потеря MCU практически не повлияла на метаболическую функцию сердца."
Новые результаты дополняют работу, которая ведется исследователями из Temple, чтобы лучше понять функцию сердца и передачу адренергических (связанных с адреналином) сигналов в сердечных клетках. В 2013 году Мадеш Мунисвами, доктор философии, адъюнкт-профессор биохимии, адъюнкт-профессор Центра сердечно-сосудистых исследований и адъюнкт-профессор Центра трансляционной медицины в TUSM и соавтор доктора. Элрод в новом исследовании сообщил об открытии MCUR1, белка во внутренней мембране митохондрии, который необходим для MCU-опосредованного поглощения кальция.
Доктор. Элрод и его коллеги планируют продолжить свои исследования MCU, а затем проанализируют его роль в хроническом стрессе, который имеет отношение к таким состояниям, как сердечная недостаточность и высокое кровяное давление.
«Мы также изучаем другие пути обработки кальция в клетках сердца и, в частности, то, как кальций ускользает из митохондрий», – сказал доктор. Элрод отметил. «Понимание того, как регулируется обмен кальция в митохондриях, может помочь нацелить новые методы лечения, чтобы сохранить производство энергии в клетке, но ограничить перегрузку кальцием, связанную с гибелью клеток."