Bioenergetik: Offener Zugang  

Abstrakt

Vergleichende Analyse der mitochondrialen Physiologie pankreatischer b-Zellen

Nagendra Yadava, Chul Kim, Pinal Patel, Lindsey M. Gouvin, Melissa L. Brown, Ahmed Khalil, Elizabeth M Henchey und Alejandro P. Heuck

Der mitochondriale Stoffwechsel von B-Zellen gilt als hochspezialisiert. Sein direkter Vergleich mit anderen Zellen unter Verwendung isolierter Mitochondrien ist durch die Verfügbarkeit von Inselzellen/B-Zellen in ausreichender Menge begrenzt. In dieser Studie haben wir den mitochondrialen Stoffwechsel von INS1E/B-Zellen mit anderen Zellen in intaktem und permeabilisiertem Zustand verglichen. Um die Plasmamembran selektiv permeabilisieren zu können, haben wir die Verwendung von Perfringolysin O (PFO) in Verbindung mit einer mikroplattenbasierten Respirometrie untersucht. PFO ist ein Protein, das Membranen basierend auf einem Schwellenwert an aktivem Cholesterin bindet. Daher wird erwartet, dass Mitochondrien von PFO unberührt bleiben, sofern aktives Cholesterin keinen Schwellenwert in ihnen erreicht. Cytochrom-C-Empfindlichkeitstests zeigten, dass in PFO-permeabilisierten Zellen die mitochondriale Integrität vollständig erhalten bleibt. Unsere Daten zeigen, dass ein zeitabhängiger Rückgang der Oligomycin-unempfindlichen Atmung, der in INS1E-Zellen beobachtet wurde, auf eine Einschränkung der Substratversorgung der Atmungskette zurückzuführen war. Wir gehen davon aus, dass dies mit dem für B-Zellen spezifischen Stoffwechsel zusammenhängt, bei dem Metaboliten zwischen Zytoplasma und Mitochondrien hin- und herpendeln. In permeabilisierten B-Zellen war die von Komplex I abhängige Atmung aufgrund des ineffizienten TCA-Zyklus entweder vorübergehend oder fehlte. Die Insuffizienz des TCA-Zyklus wurde durch eine Analyse der CO2-Entwicklung bestätigt. Dies kann mit niedrigeren NAD+-Werten zusammenhängen, die als Co-Faktor für CO2-produzierende Reaktionen des TCA-Zyklus erforderlich sind. B-Zellen zeigten vergleichbare Ox-Phos- und Atmungskapazitäten, die nicht von den anorganischen Phosphatwerten (Pi) im Atmungsmedium beeinflusst wurden. Sie zeigten eine geringere ADP-Stimulation der Atmung auf verschiedenen Substraten. Wir glauben, dass diese Studie unser Verständnis des mitochondrialen Stoffwechsels von B-Zellen erheblich verbessern wird.