The effects of magnesium on the mitochondrial function after cerebral ischemia

镁对脑缺血后线粒体功能的影响

基本信息

  • 批准号:
    14571439
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.11万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2002
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2002 至 2003
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

It is well known that mitochondria play a role as a generator of ATP by increasing the proton gradient across the inner mitochondrial membrane and by coupling the proton gradient to phospholylation with ATP synthetase. Mitochondria are also key regulators of cytosolic calcium concentration by activating an inward flow via the uniporter in the inner mitochondrial membrane and by outward flow via the Ca^<2+>/Na^+ exchanger and an Na^+-independent mechanism in the inner mitochondrial membrane. Thus, maintenance of mitochondrial function coupled to mitochondrial membrane potential (Ψ_m) is crucial for cell survival. In the present study, changes in mitochondrial membrane potential were measured in vivo at the site of a DC electrode using a potentiometric dye, JC-1, and a rat model of focal ischemia. Two μl of dye (control group) or dye with oligomycin, an ATP synthetase inhibitor, (oligomycin group) was injected into the parieto-temporal cortex through the DC electrode. With the initiation of ischemia, a decrease in mitochondrial potential was observed within 20 seconds in the oligomycin group (earlier than the onset of DC deflection, p=0.02). In contrast, in the control group, mitochondrial potential was maintained at 91±5% of the pre-ischemia level for 118±38 seconds before showing full depolarization simultaneously with DC deflection. During the period of ischemia, the mitochondrial potential was higher in the control group (66±9%) than in the oligomycin group (46±8%, p=0.0002), whereas DC potential was lower in the control group (-18±3) than in the oligomycin group (-15±2mV, p=0.04). These observations suggest that mitochondria consume ATP during ischemia by reversing ATP synthetase activity, which compromises cellular membrane potential by consuming ATP.
众所周知,线粒体通过增加穿过线粒体内膜的质子梯度,并通过ATP合成酶将质子梯度偶联到磷酸化,从而发挥ATP产生器的作用。线粒体也是胞质钙浓度的关键调节剂,它通过线粒体膜内的单输体向内流动,通过Ca^<2+>/Na^+交换器向外流动,以及线粒体膜内的Na^+独立机制。因此,维持线粒体功能与线粒体膜电位(Ψ_m)对细胞存活至关重要。在本研究中,使用电位计染料JC-1和大鼠局灶性缺血模型在直流电极部位测量线粒体膜电位的变化。将2 μl的染料(对照组)或ATP合成酶抑制剂寡霉素(寡霉素组)通过直流电极注射到顶叶颞叶皮层。随着缺血的开始,寡霉素组线粒体电位在20秒内下降(早于DC偏转的开始,p=0.02)。相比之下,在对照组中,线粒体电位维持在缺血前水平的91±5%,持续118±38秒,然后在DC偏转的同时出现完全去极化。缺血期间,对照组线粒体电位(66±9%)高于低霉素组(46±8%,p=0.0002), DC电位(-18±3)低于低霉素组(-15±2mV, p=0.04)。这些观察结果表明,线粒体在缺血期间通过逆转ATP合成酶活性消耗ATP,从而通过消耗ATP损害细胞膜电位。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Yoshimasa Takeda: "Mitochondria consume energy and compromise cellular membrane potential by reversing ATP synthetase activity during focal ischemia in rats."J Cerebral Blood Flow and Metabolism. (印刷中). (2004)
Yoshimasa Takeda:“线粒体通过逆转大鼠局灶性缺血期间的 ATP 合成酶活性来消耗能量并损害细胞膜电位。”J 脑血流和代谢(出版中)。
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Yoshimasa Takeda: "Mitochondria consume energy and compromise cellular membrane potential by reversing ATP synthetase activity during focal ischemia in rats."J Cerebral Blood Flow and Metabolism. (印刷中).
Yoshimasa Takeda:“在大鼠局灶性缺血期间,线粒体通过逆转 ATP 合成酶活性来消耗能量并损害细胞膜电位。”《脑血流与代谢》杂志(出版中)。
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