Koaktywator transkrypcyjny receptora aktywowanego przez proliferatory peroksysomów gamma (PGC-1alfa) został zidentyfikowany jako ważny mediator biogenezy mitochondriów w oparciu o jego zdolność do interakcji z czynników transkrypcyjnych, które aktywują geny jądrowe kodujące białka mitochondrialne białka mitochondrialne. Indukcja ekspresji białka PGC-1alfa w warunkach, które prowokują biogenezę mitochondriów, takich jak aktywność skurczowa lub tarczycy hormon tarczycy (T(3)), nie jest w pełni scharakteryzowana. Dlatego powiązaliśmy ekspresję białka PGC-1alfa z aktywnością oksydazy cytochromu c (COX) w 1) tkankach o różne zdolności oksydacyjne, 2) tkanki od zwierząt leczonych T (3) i 3) mięśniach szkieletowych poddanych aktywności skurczowej zarówno w hodowli komórkowej, jak i in in vivo. Nasze wyniki wykazują silną dodatnią korelację (r = 0,74; P < 0,05) między zmianami w PGC-1alfa a aktywnością COX, stosowaną jako wskaźnik adaptacji mitochondriów. adaptacji mitochondriów. Najwyższe konstytutywne poziomy PGC-1alfa były stwierdzono w sercu, podczas gdy najniższe zmierzono w mięśniach białych szybkokurczliwych i wątrobie. T (3) zwiększył zawartość PGC-1alfa podobnie zarówno w szybkich, jak i mięśniach wolnokurczliwych, a także w wątrobie, ale nie w sercu. T (3) również indukował wczesny (6 godzin) wzrost aktywności kinazy białkowej aktywowanej AMP (AMPKalfa), jak również a także późniejszy (5 dzień) wzrost aktywności kinazy p38 MAP w mięśniach wolnokurczliwych, ale ale nie w mięśniach szybkokurczliwych. Aktywność skurczowa wywołała wczesny wzrost PGC-1alfa, zbiegający się ze wzrostem mitochondrialnego czynnika transkrypcyjnego A (Tfam) i ekspresją białka jądrowego czynnika oddechowego-1 (NRF-1), sugerując że PGC-1alfa jest fizjologicznie ważny w koordynowaniu ekspresji genomów jądrowych i mitochondrialnych. Leczenie komórek mięśniowych jonoforem Ca(2+) komórek mięśniowych doprowadziło do około trzykrotnego wzrostu białka PGC-1alfa i aktywność skurczowa indukowała szybki i wyraźny wzrost zarówno kinazy p38 MAP i AMPKalfa. 5-Aminoimidazolo-4-karboksyamid-1-beta-d-ribofuranozyd (AICAR) komórek mięśniowych doprowadziło również do równoległego wzrostu aktywności AMPKalfa i poziomu białka PGC-1alfa. Dane te są zgodne z obserwacje, które wskazują, że na wzrost białka PGC-1alfa wpływają Mechanizmy sygnalizacyjne Ca (2+), aktywność AMPKalfa, a także posttranslacyjne zdarzenia fosforylacji, które zwiększają stabilność białka PGC-1alfa. Nasze dane wspierają rolę PGC-1alfa w fizjologicznej regulacji zawartości mitochondriów w różnych tkankach i w różnych tkankach i sugerują, że wzrost ekspresji PGC-1alfa stanowi część jednoczącej ścieżki, która promuje zarówno T(3) - jak i adaptacje mitochondriów wywołane aktywnością skurczową. --- Zmiany w stanie tarczycy są związane z głębokimi zmianami w biochemicznym i fizjologicznym funkcjonowaniu mięśnia sercowego. biochemicznym i fizjologicznym funkcjonowaniu mięśnia sercowego, wpływając na metabolizm szybkość, kurczliwość i przerost strukturalny. Wykorzystując model in vivo przewlekłego leczenia hormonem tarczycy (T4, 0,3 mg/kg/dzień), oceniliśmy, w jaki sposób mitochondria są regulowane w odpowiedzi na T4 i oceniliśmy związek biogenezy mitochondriów i bioenergetyki z ogólnym przerostem mięśnia sercowego. serca. Rola hormonu tarczycy w przebudowie bioenergetycznej serca była u szczurów leczonych T4 przez 5, 10 i 15 dni. W tym czasie, zużycie tlenu w mięśniu sercowym znacznie wzrosło, podobnie jak przerost mięśnia sercowego. przerost mięśnia sercowego. Poziomy aktywności enzymów mitochondrialnych w mięśniu sercowym, mitochondrialny DNA (mtDNA), specyficznych białek i transkryptu. Poziomy aktywności kompleksów oddechowych I-V i syntazy cytrynianowej znacząco wzrosły przy 15 ale nie przy 5 lub 10-dniowym leczeniu T4. Poziomy mtDNA w mięśniu sercowym, białek mitochondrialnych (np. białek mitochondrialnych (np. cytochromu c, cytochromu b, podjednostek ATPazy, MnSOD) oraz globalnego czynnika transkrypcyjnego PPARalfa były znacząco podwyższone przy 15-dniowej T4. Analiza transkryptu ujawniła zwiększoną ekspresję czynników transkrypcyjnych i kofaktorów zaangażowanych w biogenezę mitochondriów, w tym PPARalfa, mtTFA, ErbAalfa i PGC-1alfa. Nasze odkrycia wskazują na równoległy wzrost bioenergii mitochondrialnej mięśnia sercowego. mięśnia sercowego, zużycia tlenu i markerów biogenezy mitochondriów. biogenezy mitochondriów przy 15-dniowym T4; zmiany te nie występowały przy 10-dniowym T4, nawet przy znacznym przeroście mięśnia sercowego. Wyraźny, równoległy PPARalfa sugerują jego potencjalny udział w pośredniczeniu w specyficznej dla mięśnia sercowego przebudowie specyficzną dla mięśnia sercowego przebudowę mitochondriów w odpowiedzi na T4. --- Hormon tarczycy (TH) indukuje znaczące zmiany w biochemicznym i fizjologicznym funkcjonowaniu mięśnia sercowego, wpływając na jego bioenergetykę, kurczliwość i strukturę. strukturę. Wykorzystując analizę przebiegu czasowego leczenia in vitro kardiomiocytów noworodków szczura kardiomiocyty z trójjodotyroniną (T3), biogeneza mitochondriów, funkcjonalna bioenergetyki i fenotypu przerostowego kardiomiocytów. Aktywność kompleksów oddechowych II, IV, V i syntazy cytrynianowej (CS), poziomy podjednostek enzymów mitochondrialnych (np. COXI, COXIV) oraz kodowanych jądrowo czynników transkrypcyjnych zaangażowanych w biogenezę mitochondriów (np. PGC-1, mtTFA i PPAR-alfa), były znacząco podwyższone przy 72-godzinnym leczeniu T3. A analiza przebiegu czasowego wykazała wczesny wzrost (między 3 a 12 godziną) aktywności i poziomów podjednostek kompleksu IV i V, mitochondrialnej akumulacji Ca2+ i późny wzrost (po 72 godzinach) aktywności kompleksu II i CS, zawartości białka mitochondrialnego i oddychania mitochondrialnego. Na podstawie ogólnej zawartości białka i peptydów (np. aktyny lub miozyny) wykryto jedynie łagodny przerost kardiomiocytów. wykryto jedynie łagodny przerost kardiomiocytów. T3 pośredniczy we wczesnej stymulacji enzymów zawierających podjednostek kodowanych przez mtDNA (np. kompleks IV i V), w przeciwieństwie do innego dla enzymów kodowanych całkowicie jądrowo (np. CS i kompleks II). Regulacja T3 była podobna zarówno w kardiomiocytach noworodków, jak i młodych dorosłych (ARCM). (ARCM), ale nieobecna w starzejących się kardiomiocytach. Model ten oferuje możliwość zbadania szybkiego czasu zdarzeń związanych z sygnalizacją komórek mięśnia sercowego, bioenergetyką i mięśnia sercowego, bioenergetykę i dynamikę wzrostu w czasie niedostępnym w badaniach na całych zwierzętach. badania na całych zwierzętach. --- Niedoczynność tarczycy podczas wczesnego rozwoju mózgu ssaków jest związana z zmniejszoną ekspresją różnych genów kodowanych mitochondrialnie wraz z dowodami na na dysfunkcję mitochondriów. Jednakże, pomimo podobieństw między zaburzeniami neurologicznymi spowodowanymi okołoporodową niedoczynnością tarczycy i tymi spowodowanymi przez nadal nie wiemy, w jaki sposób hormon tarczycy (TH) reguluje funkcje mitochondriów. hormon tarczycy (TH) reguluje transkrypcję mitochondriów podczas rozwoju i czy ta regulacja przez TH jest mediowana jądrowo czy przez mitochondrialne receptory TH receptory? W badaniach na móżdżku szczura wykazaliśmy, że niedoczynność tarczycy powoduje zmniejszenie ekspresji genów kodowanych jądrowo. w ekspresji genów kodowanych jądrowo kontrolujących biogenezę mitochondriów, takich jak PGC-1alfa, NRF-1alfa i Tfam. Ponadto, po raz pierwszy wykazaliśmy mitochondrialną lokalizację izoformy receptora hormonu tarczycy (mTR) w rozwijającym się mózgu, zdolną do wiązania elementu odpowiedzi TH (DR2) obecnego w D-pętli mitochondrialnego DNA. Wyniki te wskazują zatem na zintegrowany jądrowo-mitochondrialny cross talk w regulacji transkrypcji mitochondrialnej przez TH podczas rozwoju mózgu. --- U kręgowców, miofibryle mięśni szkieletowych wykazują różne właściwości kurczliwe i właściwości metaboliczne związane z różną zawartością i aktywnością mitochondriów. aktywnością. Wcześniej zidentyfikowaliśmy mitochondrialny receptor trijodotyroniny receptor (p43) regulujący transkrypcję mitochondrialną i biogenezę mitochondriów. biogenezę. Poddany nadekspresji w mięśniach szkieletowych zwiększa zawartość mitochondrialnego DNA, stymuluje biogenezę mitochondriów. DNA, stymuluje oddychanie mitochondrialne i indukuje przesunięcie w metabolicznych i kurczliwości włókien mięśniowych w kierunku wolniejszego i bardziej fenotypu oksydacyjnego. Tutaj pokazujemy, że zubożenie p43 u myszy zmniejsza replikację mitochondrialnego DNA i aktywność łańcucha oddechowego w mięśniach szkieletowych w połączeniu z indukcją bardziej glikolitycznego fenotypu mięśni i zmniejszenie gęstości naczyń włosowatych. Ponadto, myszy p43(-/-) wykazywały znaczny wzrost masy mięśniowej w stosunku do zwierząt kontrolnych i miały lepszą zdolność do wykorzystywania lipidów. Nasze odkrycia wskazują, że receptor mitochondrialny p43 receptor mitochondrialny silnie wpływa na masę mięśniową oraz cechy metaboliczne i skurczowe miofibryli. cechy kurczliwości miofibryli i dostarcza dowodów na to, że ten receptor częściowo pośredniczy w oddziaływaniu hormonu tarczycy na mięśnie szkieletowe. --- Hormon tarczycy jest głównym determinantem wydatku energetycznego i kluczowym regulatorem aktywności mitochondriów. aktywności mitochondriów. Wcześniej zidentyfikowaliśmy mitochondrialny receptor receptor trijodotyroniny (p43), który działa jako mitochondrialny czynnik transkrypcji czynnik transkrypcji genomu organelli, który prowadzi in vitro i in vivo do stymulacji biogenezy mitochondriów. Tutaj wygenerowaliśmy myszy specjalnie pozbawione p43, aby zbadać jego fizjologiczny wpływ. Odkryliśmy, że p43 jest wymagane do prawidłowej homeostazy glukozy. Myszy p43(-/-) miały poważny defekt w wydzielaniu insuliny wydzielania insuliny zarówno in vivo, jak i w izolowanych wysepkach trzustkowych oraz utratę stymulowanego glukozą wydzielania insuliny. Co więcej, dieta wysokotłuszczowa / wysokocukrowa wywołała cięższą nietolerancję glukozy niż ta odnotowana u normalnych zwierząt. Ponadto zaobserwowaliśmy u myszy p43(-/-) zarówno zmniejszenie gęstości wysepek trzustkowych, jak i aktywności kompleksów i aktywności kompleksów łańcucha oddechowego w izolowanych wysepkach trzustkowych. wysepek trzustkowych. Te dysfunkcje były związane z regulacją w dół ekspresji transportera glukozy. ekspresji transportera glukozy Glut2 i Kir6.2, kluczowego składnika kanału K(ATP). Nasze odkrycia wskazują, że p43 jest ważnym regulatorem homeostazy glukozy i funkcji komórek β trzustki i dostarczają dowodów na po raz pierwszy fizjologiczną rolę mitochondrialnego receptora endokrynnego. --- Mutacje mitochondrialnego DNA (mt) przyczyniają się do różnych stanów chorobowych charakteryzujących się niską produkcją ATP. Natomiast hormon tarczycy [3,3',5-trójjodotyronina (T(3))] indukuje biogenezę mitochondriów i zwiększa wytwarzanie wytwarzanie ATP w komórkach. Aby ocenić rolę biogenezy mitochondriów, w której pośredniczy T(3) u pacjentów z mutacjami mtDNA, oceniono trzy linie komórkowe fibroblastów z mutacjami mtDNA, w tym dwóch pacjentów z zespołem Leigha i jeden z kardiomiopatią przerostową. z kardiomiopatią przerostową. W porównaniu z komórkami kontrolnymi fibroblasty pacjentów wykazywały podobne poziomy masy mitochondriów, peroksysomów aktywowanego przez proliferatory receptora gamma koaktywatora-1alfa (PGC-1alfa), mitochondrialny czynnik transkrypcyjny A (Tfam) i białko rozprzęgające 2 (UCP2) ekspresji białka. Jednak komórki pacjenta wykazywały 1,6-krotny wzrost produkcji ROS 1,7-krotny wzrost poziomu cytoplazmatycznego Ca2+, 1,2-krotny wzrost poziomu mitochondrialnego wzrost potencjału błony mitochondrialnej i o 30% mniejszą aktywność kompleksu V w porównaniu z komórkami kontrolnymi. Komórki pacjenta wykazywały również 20-25% redukcję w zarówno aktywności oksydazy cytochromu c (COX), jak i poziomu białka MnSOD w porównaniu z komórkami kontrolnymi. komórkami kontrolnymi. Po leczeniu T(3) komórek pacjenta, produkcja ROS była zmniejszona o 40%, cytoplazmatyczny Ca2+ został zmniejszony o 20%, aktywność COX była zwiększona o 1,3-krotnie, a poziomy ATP były podwyższone o 1,6-krotnie, pomimo brak zmiany masy mitochondriów. Nie było znaczących zmian w ekspresji białka PGC-1alfa, Tfam lub UCP2 w komórkach pacjentów leczonych T(3) lub kontrolnych. pacjenta lub komórkach kontrolnych. Jednakże, T(3) przywrócił mitochondrialny potencjał błony potencjał, aktywność kompleksu V i poziomy MnSOD do normalnych wartości w komórkach pacjenta i podniósł poziom MnSOD o 21% w komórkach kontrolnych. Wyniki te sugerują że T(3) działa w celu zmniejszenia komórkowego stresu oksydacyjnego, co może pomóc złagodzić ROS, wraz z poprawą funkcji mitochondriów i stanu energetycznego w komórkach z mtDNA. w komórkach z defektami mtDNA. --- Hormon tarczycy (T(3)) reguluje funkcjonowanie wielu tkanek w organizmie. Efekty działania T(3) zostały w dużej mierze przypisane modulacji transkrypcji genów zależnej od receptora hormonu tarczycy transkrypcji genów. Jednakże, nongenomiczne działania T(3) poprzez inicjację zdarzeń sygnalizacyjnych pojawiają się w wielu typach komórek. typach komórek. W niniejszym badaniu zbadano zdolność krótkotrwałego leczenia T(3) do fosforylacji, a tym samym aktywacji białek sygnałowych w tkankach szczurów in szczurów in vivo. Badane kinazy obejmowały p38, kinazę białkową aktywowaną AMP (AMPK) i kinazę regulowaną sygnałem zewnątrzkomórkowym (ERK) 1/2. Po 2 godzinach Leczenie T (3), fosforylacja p38 i AMPK została zwiększona zarówno w wolnokurczliwych mięśniach podeszwowych i szybkokurczliwych mięśniach plantaris. W przeciwieństwie do tego, ERK1/2 nie była aktywowana w żadnym z typów mięśni. Ani p38, ani AMPK nie miały wpływu na sercu. Jednak aktywacja AMPK została zmniejszona przez T (3) w wątrobie. ERK1/2 była zmniejszona przez T(3) w sercu, ale zwiększona w wątrobie. Możliwe zbadano dalsze konsekwencje fosforylacji kinazy indukowanej przez T (3) mierząc białko wiążące element odpowiedzi cAMP (CREB) i hormon tarczycy wiązanie DNA receptora, a także aktywowany proliferator peroksysomów poziomy mRNA receptora alfa koaktywatora-1. Wiązanie DNA białka z elementami odpowiedzi cAMP lub elementy odpowiedzi hormonu tarczycy nie zostały zmienione przez T (3). Jednak peroksysom ekspresja mRNA receptora aktywowanego proliferatorem alfa koaktywatora-1 była zwiększona po 12 godzinach leczenia T (3) w soleus. Dane te są pierwszymi aby scharakteryzować wpływ leczenia T(3) na fosforylację kinaz in vivo. Pokazujemy, że T(3) szybko modyfikuje aktywność kinazy w sposób specyficzny dla tkanki. Co więcej, indukowana przez T(3) fosforylacja p38 i AMPK zarówno w wolnych, jak i szybkich mięśniach szkieletowych. szybkokurczliwych mięśniach szkieletowych sugeruje, że zdarzenia te mogą być ważne w pośredniczenie w indukowanym hormonami wzroście biogenezy mitochondriów w mięśniach szkieletowych mięśni szkieletowych. --- W poprzednich badaniach scharakteryzowaliśmy nowy szlak hormonalny obejmujący mitochondrialny receptor T3 (p43) działający jako mitochondrialny czynnik transkrypcyjny. W badaniach in vitro i in vivo wykazaliśmy, że p43 zwiększa mitochondrialną transkrypcję i biogenezę mitochondriów. transkrypcję i biogenezę mitochondriów. Ponadto nadekspresja p43 w mięśniach mięśni szkieletowych stymuluje oddychanie mitochondrialne i indukuje przesunięcie w metabolicznych i kurczliwości włókien mięśniowych, które stały się bardziej oksydacyjne. Tutaj badaliśmy wpływ nadekspresji p43 w mięśniach szkieletowych myszy podczas starzenia. mięśni szkieletowych myszy podczas starzenia. Donosimy, że nadekspresja p43 początkowo początkowo zwiększała masę mitochondriów. Jednak po wczesnym wzroście mitochondrialnego DNA występującym w wieku 2 miesięcy u myszy transgenicznych, zaobserwowaliśmy postępujący spadek mitochondrialnego DNA. spadek zawartości mitochondrialnego DNA, który stał się 2-krotnie niższy w wieku 23 miesięcy w porównaniu do zwierząt kontrolnych. wieku w porównaniu do zwierząt kontrolnych. Co więcej, nadekspresja p43 indukowała stres oksydacyjny charakteryzujący się silnym wzrostem peroksydacji lipidów i utlenianie białek w mięśniu czworogłowym, chociaż aktywność enzymów antyoksydacyjnych (katalaza i dysmutaza ponadtlenkowa) były stymulowane. Ponadto, zanik mięśni stał się wykrywalny w wieku 6 miesięcy, prawdopodobnie poprzez stymulację proteasomu ubikwityny szlaku proteasomu ubikwityny poprzez dwie specyficzne dla mięśni ligazy ubikwityny E3, Atrogin-1/MAFbx i MuRF1. Podsumowując, wyniki te pokazują, że przedłużona stymulacja mitochondriów przedłużona stymulacja aktywności mitochondriów indukuje atrofię mięśni. Ponadto Ponadto dane te podkreślają znaczenie ścisłej kontroli ekspresji p43 i sugerują, że deregulacja bezpośredniego szlaku mitochondrialnego T3 może być jednym z parametrów związanych z występowaniem sarkopenii. --- T3 i GH są zaangażowane w regulację biogenezy mitochondriów. Ponieważ hormon tarczycy promuje syntezę hormonu wzrostu, jego kontrola biogenezy mitochondriów u ludzi ludzkiej biogenezy mitochondriów może wynikać z permisywnego działania na biosyntezę GH biosyntezę. Zbadano to u szczurów z hipofysektomią leczonych T3 i/lub ludzki GH przez ciągły wlew hormonu przez 6 dni z mini-infuzji pompy wszczepione sc. Stwierdzono wzrost oddychania mitochondrialnego, aktywności enzymów, i syntezy białek stwierdzono w izolowanych mitochondriach wątroby od szczurów otrzymujących T3. W przeciwieństwie do tego, sam GH nie miał żadnego wpływu, ani nie zwiększył odpowiedzi na T3. odpowiedź na T3. Ponieważ argumentowano, że biogeneza mitochondriów wynika z bezpośredniej interakcji (wiązania) z bezpośredniej interakcji (wiązania) GH z mitochondriami, specyficzne dla GH miejsca wiązania mierzono za pomocą 125I-bGH, specyficznego liganda receptora somatogennego, w izolowanych błonach mitochondrialnych in vitro. Ponadto, wewnątrzkomórkowy pobór endocytarny 125I-bGH wstrzykniętego in vivo porównano w oczyszczonych subkomórkowych frakcjach błonowych i mitochondriach. Brak dowodów na korzyść specyficznej interakcji GH z błonami mitochondrialnymi. To że T3 wywiera bezpośredni, a nie permisywny wpływ na biogenezę mitochondriów. biogenezę mitochondriów i że miejsca wiązania GH o wysokim powinowactwie nie są obecne w mitochondriach wątroby szczura. obecne w mitochondriach wątroby szczura. --- W celu przeanalizowania roli hormonów tarczycy w biogenezie mitochondriów, my zbadaliśmy wzór ekspresji podjednostki beta kompleksu mitochondrialnego ATP-syntazy w wątrobie i w izolowanych mitochondriach podczas postnatalnego rozwoju rozwoju szczurów z niedoczynnością tarczycy. Chemicznie indukowana niedoczynność tarczycy promowała znaczne zmniejszenie masy ciała i wątroby na wszystkich etapach rozwoju. Ponadto, stężenie 3,5,3'-trijodo-L-tyroniny (T3) i 3,5,3',5'-tetrajodo-L-tyroniny (T4) były znacząco zmniejszone u zwierząt z niedoczynnością tarczycy w porównaniu do zwierząt z eutyreozą. Co ciekawe, poziomy mRNA beta-F1-ATPazy w stanie stacjonarnym w wątrobach zwierząt z niedoczynnością tarczycy wykazały około 50% redukcję w porównaniu do dopasowanych wiekowo szczurów z eutyreozą na wszystkich etapach rozwoju. na wszystkich etapach rozwoju. Względne ilości białka beta-F1-ATPazy określone w wyizolowanych mitochondriach 1-dniowych i dorosłych zwierząt z niedoczynnością tarczycy były podobne do tych oznaczonych w mitochondriach eutyreoidów dopasowanych wiekowo, wskazując, że niedoczynność tarczycy nie wpływa na różnicowanie organelli w wątrobie wątroby ssących i dorosłych szczurów. W przeciwieństwie do tego, względna ilość białka beta-F1-ATPazy w homogenatach wątroby różniła się (0-30% redukcji) z powodu stanu niedoczynności tarczycy podczas rozwoju. niedoczynności tarczycy podczas rozwoju. Odkrycia te sugerują istnienie mechanizmów kompensacyjnych działających na poziomie translacyjnym i/lub posttranslacyjnych, które promują proliferację mitochondriów w niedoczynnej wątrobie. niedoczynności tarczycy. Jednakże, gdy wzięto pod uwagę masę wątroby, niedoczynność tarczycy znacznie zmniejszyła ogólną proliferację mitochondriów w wątrobie szczura. Co ciekawe, wpływ hormonów tarczycy na biogenezę kompleksu syntazy ATP na późniejszych etapach rozwoju stanowi przykład, w którym stan niedoczynności tarczycy ogranicza ekspresję w którym stan niedoczynności tarczycy ogranicza ekspresję genu kodowanego jądrowo bez widoczny wpływ na ekspresję genów kodowanych mitochondrialnie (podjednostki 6-8 syntazy ATP 6-8). --- Egzogenne hormony tarczycy są regulatorami metabolizmu komórkowego, który obejmuje, wraz z innymi strukturami komórkowymi, mitochondriami. Mechanizmy wpływu hormonów tarczycy na biogenezę mtDNA nie są w pełni poznane ze względu na ich plejotropowy charakter. ich plejotropowy charakter. Różne sposoby regulacji biogenezy mitochondriów przez hormony tarczycy przez hormony tarczycy są dyskutowane w literaturze, ale receptory tarczycy, zlokalizowane zarówno zlokalizowane zarówno w jądrze, jak i mitochondriach, są głównymi elementami większości szlaków. większości szlaków. Dane dotyczące zdarzeń zachodzących po aktywacji receptora są raczej sprzeczne. raczej sprzeczne. Zbadaliśmy stopień zaangażowania mitochondrialnych czynników transkrypcyjnych czynników transkrypcyjnych w biogenezie mtDNA indukowanej przez trijodotyroninę. Oceniono udział TFAM, TFB2M i helikazy Twinkle w biogenezie mtDNA indukowanej przez tarczycę. biogenezie mtDNA. Wykazano, że aktywacja ekspresji TFAM i TFB2M jest jest wymagana do indukcji biogenezy mtDNA. Rola helikazy Twinkle, której indukcja ekspresji jest również obserwowana po dodaniu trijodotyroniny pozostaje niejasna. Analiza czynników aktywujących ekspresję TFAM i TFB2M wykazała, że NRF-1 jest determinującym regulatorem: niedobór tego czynnika prowadzi do całkowitego załamania biogenezy mtDNA. Jednak brak koaktywatora transkrypcyjnego PGC-1α nie prowadził do znaczącego zmniejszenia biogenezy indukowanej przez tarczycę. indukowanej tarczycą, podczas gdy dane literaturowe wskazują na jego kluczową rolę w biogenezie mitochondriów. biogenezie mitochondriów. Tak więc, w tym badaniu rola kluczowych czynników transkrypcyjnych w biogenezie mtDNA indukowanej przez trijodotyroninę została wykazana po raz pierwszy w układzie modelowym. po raz pierwszy w układzie modelowym. --- Hormon tarczycy jest jednym z niewielu znanych fizjologicznych regulatorów biogenezy mitochondriów u ssaków. biogenezy mitochondriów ssaków. Chociaż wywiera globalny wpływ na biogenezę, to poprzez regulację ekspresji ograniczonej liczby niezidentyfikowanych białek mitochondrialnych. białek mitochondrialnych. Zbadaliśmy te białka regulowane przez hormony w wątrobie szczura. wątrobie szczura. Wstrzyknięcie hormonu indukowało 30-krotny wzrost poziomów mRNA cytochromu-c1 po 3 d. Ponadto, mRNA dla aktywowanego wzrostu aktywowany wzrostem translokator adenina-nukleotyd, ANT2, został zwiększony 13-krotnie, a dla ATPazy N,N'-dicykloheksylokarbodiimidowej wzrosło 4-5-krotnie. Mitochondrialne transkrypty podjednostki I oksydazy cytochromowej również wzrosły. Nie nie stwierdzono zmian w poziomach mRNA dla podjednostki beta F1-ATPazy lub oksydazy cytochromu IV. Pojedyncza niska dawka trójjodotyroniny indukuje szybki wzrost wzrost mRNA cytochromu-c1 i ANT2, który jest równoległy do zmian w aktywności enzymu jabłkowego reagującego na hormony, ale są wcześniejsze niż inne mitochondrialne zdarzenia biogenetyczne. Dane te wzmacniają pogląd, że hormon tarczycy że hormon tarczycy reguluje syntezę określonych składników w każdym kompleksie łańcucha oddechowego i że produkty te najwyraźniej odgrywają kluczową rolę w biogenezie i montażu błony wewnętrznej. biogenezie i montażu błony wewnętrznej. Omówiono również znaczenie indukcji ANT2 w odniesieniu do szybkiej odpowiedzi oddechowej indukowanej przez hormon tarczycy. --- 3,5,3'-Levo-trijodotyronina (L-T3) jest niezbędna do transkrypcji DNA, biogenezy mitochondriów i oddychania, ale jej krążące poziomy gwałtownie gwałtownie spadają po zawale mięśnia sercowego (MI). Głównym celem naszego badania było sprawdzenie czy wczesna i trwała normalizacja poziomu L-T3 w surowicy po MI wywiera działanie ochronne na mięsień sercowy poprzez zachowanie mitochondriów. Siedemdziesiąt dwie godziny po MI wywołanym podwiązaniem tętnicy międzykomorowej przedniej, szczurom podawano syntetyczną L-T3 (1,2 μg/kg/dzień) lub sól fizjologiczną przez 4 tygodnie. W porównaniu z solą fizjologiczną, wlew L-T3 przywrócił poziom FT3 w surowicy w stanie eutyreozy (3,0 ± 0,2 w porównaniu do 4,2 ± 0,3 pg/ml), poprawiał frakcję wyrzutową lewej komory (LV) (39,5 ± 2,5 w porównaniu z 65,5 ± 6,9%), zachowana końcowo-skurczowa ściana LV pogrubienie w strefie okołozawałowej (6,34 ± 3,1 w porównaniu z 33,7 ± 6,21%) i zmniejszenie wielkość blizny zawałowej LV o około 50% (wszystkie P < 0,05). Ponadto L-T3 znacznie zwiększył angiogenezę i przeżycie komórek oraz zwiększył ekspresję kodowanych jądrowo czynników transkrypcyjnych zaangażowanych w te procesy. Wreszcie, L-T3 znacząco zwiększyła ekspresję czynników zaangażowanych w transkrypcję mitochondrialnego DNA. transkrypcja i biogeneza mitochondrialnego DNA, takie jak indukowany niedotlenieniem czynnik-1α, mitochondrialny czynnik transkrypcyjny A i proliferator peroksysomów aktywowany receptor γ koaktywator-1α, w strefie okołozawałowej LV. Aby dalej zbadać mechanizmy działania ochronnego L-T3, wystawiliśmy izolowane noworodkowe kardiomiocyty na H(2)O(2) i odkryliśmy, że L-T3 ratuje biogenezę mitochondriów i funkcję oraz chroni przed śmiercią komórek poprzez szlak zależny od mitoKATP. Wczesne i trwałe fizjologiczne przywrócenie krążących poziomów L-T3 po MI zmniejsza o połowę rozmiar blizny po zawale i zapobiega postępowi niewydolności serca. Ten korzystny efekt jest prawdopodobnie spowodowany zwiększonym tworzeniem naczyń włosowatych i ochrony mitochondriów. --- Zależności energetyczne między metabolizmem cytozolowym i mitochondrialnym były badano w sercach szczurów z eutyreozą, niedoczynnością tarczycy i nadczynnością tarczycy. Wyizolowane mitochondria wykazywały wysoki współczynnik kontroli oddychania i nieprzepuszczalność na egzogenny NADH. Niedoczynność i nadczynność tarczycy skutkowały odpowiednio niższą i wyższą zawartością cytochromów. i wyższą zawartością zarówno cytochromów na mitochondrium, jak i mitochondrialnego białko na gram mokrej masy serca bez zmian w stosunku cytochromu c do cytochromu aa3. W izolowanym perfundowanym sercu stan nadczynności tarczycy tarczycy prowadził do zwiększenia szybkości pracy, a tym samym podniesienia Vo2, co co skutkowało zwiększeniem liczby obrotów oksydacyjno-redukcyjnych dla cytochromów. Stwierdzono zgodność między [ATP]/[ADP][Pi] cytozolowych wolnych nukleotydów adeninowych a wartością obliczoną na podstawie matematycznego modelu oddychania mitochondrialnego. mitochondrialnego. Sugeruje to, że oddychanie mitochondrialne jest kontrolowane w reakcji oksydazy cytochromowej i reakcji oksydazy cytochromowej i że fosforylacja oksydacyjna w nienaruszonej tkance jest ściśle powiązana niezależnie od stanu tarczycy. Stwierdzono, że hormon tarczycy powoduje wzrost masy mitochondriów, zawartości cytochromu mitochondrialnego i szybkości oddychania. i szybkości oddychania, a w konsekwencji rozszerza zdolność metabolizmu oksydacyjnego bez wpływu na fosforylację oksydacyjną. --- Hormon tarczycy [3,5,3'-trijodo-l-tyronina (T(3))] indukuje zmiany fenotypowe zmiany w mitochondriach serca, częściowo poprzez wpływ na import białek i ekspresję ekspresję mitochondrialnego białka szoku cieplnego (mtHsp70). Tutaj zbadaliśmy zdolność adaptacji translokaz białek błony wewnętrznej (Tim) jak również receptora błony zewnętrznej Tom34, do T(3). Podawanie T(3) szczurom przez 5 dni zwiększyło poziomy mRNA Tim23 i Tim44 w sercu odpowiednio o 55 i 50%, ale nie miało wpływu na Tim17. Leczenie T(3) indukowało również 45% wzrost mRNA Tom34, bez towarzyszących zmian na poziomie białka, sugerując regulację na poziomie potranskrypcyjnym. W komórkach serca H9c2, Tim17 był podwyższony o 114% do 9 dnia różnicowania, podczas gdy Tim23 i Tim44 zmniejszyły się odpowiednio o 25 i 29%. Aby określić funkcjonalne konsekwencje tych zmian indukowanych przez T(3), import dehydrogenazy jabłczanowej (MDH) mierzono w komórkach H9c2 stabilnie nadeksprymujących Tim44 i mtHsp70, samodzielnie lub w połączeniu. Import MDH pozostał niezmieniony w komórkach nadeksprymujących Tim44 lub w komórkach nadeksprymujących zarówno Tim44, jak i mtHsp70. Jednakże, gdy mtHsp70 był nadeksprymowany samodzielnie, zaobserwowano 13% (P < 0,05) wzrost importu MDH zaobserwowano. Odkrycia te wskazują, że składniki maszynerii importu są różnie regulowane w odpowiedzi na bodźce indukujące mitochondrialną biogenezę, jak T(3) i różnicowanie. Ponadto indukcja składnika w odpowiedzi na T(3) niekoniecznie musi skutkować funkcjonalnymi zmianami w imporcie białek podczas biogenezy mitochondriów. funkcjonalne zmiany w imporcie białek podczas biogenezy mitochondriów. Wreszcie, mtHsp70 może odgrywać rolę regulacyjną w procesie importu, który jest niezależny od jego interakcji z Tim44.
W jaki sposób hormon tarczycy reguluje biogenezę mitochondriów w mięśniu sercowym?
T4 zwiększa pojemność bioenergetyczną mitochondriów mięśnia sercowego, zużycie tlenu i markery biogenezy mitochondriów. Wyraźny, równoległy wzrost poziomu PPARalfa sugeruje jego potencjalny udział w pośredniczeniu w specyficznej dla mięśnia sercowego przebudowie mitochondriów w odpowiedzi na T4.  T3 indukuje biogenezę mitochondriów. W rzeczywistości, leczenie T3 przez 72 godziny zwiększa aktywność kompleksów oddechowych II, IV, V i syntazy cytrynianowej (CS), poziomy podjednostek enzymów mitochondrialnych (np. COXI, COXIV) i kodowanych jądrowo czynników transkrypcyjnych, zaangażowanych w biogenezę mitochondriów (np. PGC-1, mtTFA i PPAR-alfa).  Ponadto L-T3 zwiększa ekspresję czynników zaangażowanych w transkrypcję i biogenezę mitochondrialnego DNA, takich jak indukowany niedotlenieniem czynnik-1α, mitochondrialny czynnik transkrypcyjny A i aktywowany proliferatorami peroksysomów receptor γ koaktywator-1α, w strefie okołozawałowej LV.
Wykazano, że aktywacja ekspresji TFAM i TFB2M jest wymagana do indukcji biogenezy mtDNA przez T3. W mitochondriach zidentyfikowano wcześniej skrócone formy receptora jądrowego TRα1 o masach cząsteczkowych 43 kDa (p43) i 28 Kda. P43 jest mitochondrialnym receptorem T3, który stymuluje mitochondrialną transkrypcję i syntezę białek w obecności T3. Zubożenie p43 u myszy zmniejsza replikację mitochondrialnego DNA i aktywność łańcucha oddechowego.