Диссертация (1174187), страница 18
Текст из файла (страница 18)
DIABLO поступает в цитозоль вместе с цитохромом С, таким образом,активируясь только в стрессовых условиях [117].У пациентов с мышечными дистрофиями и врожденными миопатиямиэкспрессия проапототических генов снижена, в то время как активна системапролиферации митохондрий. Возможно, низкий уровень апоптоза является однимиз элементов патогенеза этих заболеваний.135ГипоксияОколо 25% белков клетки являются кислород зависимыми. При гипоксиинекоторые из них активируются, а другие теряют свою активность. К последнимотносятся и пролилгидроксилазы PHD, дестабилизирующие фактор HIF-1Α. Этотфактор является ключевым физиологическим сенсором уровня кислорода вбольшинстве клеток млекопитающих, сегодня известно более 100 генов, работукоторых он регулирует, и этот список продолжает пополняться [54].
Согласноданным литературы, HIF-1A осуществляет протективную функцию, опосредуяадаптацию к гипоксическим условиям через митохондриальную функцию(рис.3.45) [118]. Он усиливает внутриклеточные каскады фосфорилирования,воздействуя на киназы Akt и МАРК (Еrк), а также увеличивает ДНК-связывающуюактивность NF-kB [53].Существуют также данные о том, что при гипоксии у клеток повышаетсярезистентность к апоптозу [119]. В некоторых исследованиях показана обратнаянаправленностьвзаимосвязиHIF-1AотNF-kB:последнийспособенактивироваться в гипоксических и прооксидантных условиях и запускать широкийспектр внутриклеточных пролиферативных механизмов, в том числе активируяHIF [13]. В то время как разрушительное влияние АФК считается классическойтеорией старения, в современных исследованиях все чаще появляются указания навзаимосвязь высоких уровней АФК с долгожительством [53].
К примеру, срединосителей разобщающих генотипов мтДНК, таких как гаплогруппа J, чащевстречаются долгожители по сравнению с другими гаплогруппами [34]. Этосвязывают именно с NF-kB-зависимой активацией HIF-1A, которая происходит приухудшении сопряжения переноса электронов по ЭТЦ и фосфорилирования АДФ,что приводит к повышению уровня свободных радикалов.Когда клетка оказывается в условиях кислородной недостаточности, онаиспытываетшоковоесостояние.Приостанавливаютсявсематричныеиметаболические процессы, за исключением таких факторов как HIF-1A и семействабелков теплового шока HSP.
Транскрипция и трансляция этих белков усиливается136за счет их стабилизации в цитоплазме и активации ими участников собственногосинтеза [54]. Долгосрочная гипоксия приводит к постепенному увеличениюконцентрации факторов выживания клетки, и как результат, к гипертрофии,стабильному усилению биогенеза митохондрий, работы дыхательной цепи ианаэробному гликолизу [52]. Такая адаптация, вероятно, наблюдается у пациентовс мышечными дистрофиями: у них, по сравнению с пациентами с мтЭМП,повышена экспрессия многих белков ЦТК и дыхательной цепи, а также факторовтранскрипции и деления митохондрий.В группе пациентов с митохондриальными ЭМП экспрессия гипоксическогофактора HIF-1Α значительно выше, чем в группах пациентов с мышечнымидистрофиями и врожденными структурными миопатиями.
Однако полученныенами данные об экспрессии митохондриальных генных сетей свидетельствуют впользу того, что канонический механизм, запускаемый фактором HIF-1Α,некорректнореализуетсяпримитохондриальныхмиопатиях:извсехмногочисленных индукторов митохондриального биогенеза и структурных белковусиливается экспрессия лишь факторов сборки цитохром С оксидазы, АТФ-азы ифактора слияния митохондрий OPA1. С одной стороны, это может быть связано скомплексным поражением митохондриального генетического аппарата, которыйбыл показан при секвенировании мтДНК этих больных. Также, возможно,активация ядерных генов, ответственных за синтез митохондриальных белков,происходит только при поступлении соответствующего сигнала в ядро из самойорганеллы, что невозможно при патологии мтДНК.
В результате, компенсаторныемеханизмы при гипоксии не запускаются, происходит накопление продуктовнеполного окисления, развивается ацидоз и повреждение лизосом, что в итогеприводит к апоптозу.Однако, учитывая последние научные данные, стоит рассматривать ивозможность иного сценария. Пролилгидроксилазы ингибируются при гипоксии засчет того, что они используют кислород как косубстрат для убиквитированиямолекул HIF.
При этом ингибирование PHD может развиваться и по137неканоническому пути, за счет воздействия активных форм кислорода на Fe2+ всоставе активного центра PHD. Подобный механизм стабилизации HIF-1Α в клеткеполучил название негипоксической гипоксии [61]. При секвенировании мтДНКпациентов с мтЭМП в нашем исследовании были получены косвенныесвидетельства того, что система утилизации АФК в митохондриях таких пациентовнарушена, в связи с чем и наблюдается повышенный мутационный уровень.Данные о сниженном уровне экспрессии системы антиоксидантов такжеподтверждают это предположение.
Таким образом, наиболее вероятно, при мтЭМПимеет место негипоксическая активация HIF-1Α. В краткосрочной перспективе этоне сопровождается активной пролиферацией митохондрий, как в случае МД.Однако при сравнении клинического фенотипа пациентов с мтЭМП и ВМ с МДстановится очевидно, что общая направленность внутриклеточных процессов, втом числе и апоптоза нефункциональных миоцитов, обеспечивает более мягкоепротекание заболевания и более оптимистичный клинический прогноз.138Рисунок 3.44.
Гиперплазия митохондрий и апоптоз при окислительном стрессе.139Рисунок 3.45. Схематичное изображение пути развития гипоксии.1403.2.6. Корреляции с особенностями митохондриальной ДНКИз 48 человек, для которых была проанализирована экспрессия 213 генов,биоматериал 29-ти подвергся секвенированию мтДНК. Результаты секвенированиябылисопоставленысколичественнымихарактеристикамимРНКисследовательской панели.Как видно из таблицы 3.18, число вариантов-кандидатов, обнаруженных упациентов, положительно коррелировало с уровнем экспрессии генов ΑBCB7,ΑCΑT1, ΑLDH5Α1, CYP11B2, CYP27B1, HΑDH, HΑDHB, MT-ΑTP6, MT-ND3, PCCB,SLC25Α19, SLC25Α20, SLC25Α4, SUCLΑ2, SUOX, TMLHE и отрицательно – с генамиHSPΑ1Α, HSPΑ6, HSPΑ9, PINK1, RNΑSEL, SΑRDH.Междуобщиминдексомпатогенностивыявленыположительныекорреляции с экспрессией генов COX15, DIΑBLO, MT-ΑTP6, MT-ΑTP6, OPΑ1 иотрицательная корреляция с геном HSPΑ13.Для максимального индекса патогенности выявлены положительныекорреляции с генами C10orf2, COX15, OPΑ1.ОбсуждениеПоложительные корреляции с числом вариантов-кандидатов мтДНК (ВК)выявлены для генов, ассоциированных с метаболическими процессами, такими какЦТК (PCCB, ΑLDH5Α1, SUCLΑ2, SUOX и пр.), бета-окисление жирных кислот(HΑDH), биосинтез альдостерона (CYP11B2, CYP27B1) и др.
Также с возрастаниемчисла ВК усиливается транскрипция ряда представителей семейства анионныхтранспортеров SLC. Со значениями индексов патогенности положительнокоррелируют уровни экспрессии генов комплексов дыхательной цепи, фактораOPΑ1 (ответственного за слияние митохондрий), а также проапоптотическихфакторов DIΑBLO и RNΑSEL.В то же время, чем выше число ВК или значение ИП, тем слабееэкспрессируются белки теплового шока, HSP-семейство. Как известно, они141активируются в ответ на стрессовые условия для клетки: при термическихвоздействиях, ультрафиолетовом облучении, заживлении ран, гипоксии.Таким образом, наши данные свидетельствуют о том, что клетка невоспринимает интенсифицированный мутагенез мтДНК как угрозу своейжизнедеятельности; также не отмечено и гипоксических реакций с повышениемчисла ВК.
Положительные корреляции показателей изменения мтДНК сапоптотическими тригеррами позволяют предположить, что нарушения работымитохондрий могут носить пороговый характер, т.е. до момента критическогосниженияэффективностиэнергообменавнутриклеточныерепаративныемеханизмы не активны.
При достижении такого порога, вероятно, клетка находитсяуже в нежизнеспособном состоянии, в результате чего запускается программа еёгибели. Единовременная детекция повышения экспрессии факторов слияниямитохондрий и проаптотических факторов, вероятно связана с тем, что в частиклеток мышечного биоптата, который был использован для выделенияанализируемой РНК, параллельно происходят следующие стадии патологическогопроцесса: образование RRF и гибель таких клеток.Вдополнениеквышеперечисленнымвзаимосвязям,наблюдаетсяотрицательная корреляция числа ВК с количеством транскриптов гена PINK1,который, как считается, служит для защиты клетки от митохондриальнойдисфункции, в частности он запускает аутофагию поврежденных митохондрий[120].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
