Regulation der Ca 2+ Freisetzung aus Mitochondrien durch den Oxidations-Reduktionszustand der Pyridinnukleotide

Mitochondrien aus normaler Rattenleber und -herz sowie aus Ehrlich-Tumorzellen, die Succinat als Energiequelle in Anwesenheit von Rotenon atmen (um den Nettostrom von Elektronen zu Sauerstoff aus den endogenen Pyridinnukleotiden zu verhindern), nehmen Ca(2+) schnell auf und halten es, solange die Pyridinnukleotide im reduzierten Zustand gehalten werden. Wenn Acetoacetat hinzugefügt wird, um die Pyridinnukleotide in einen oxidierteren Zustand zu bringen, wird Ca(2+) in das Medium freigesetzt. Eine anschließende Zugabe eines Reduktionsmittels der Pyridinnukleotide wie Beta-Hydroxybutyrat, Glutamat oder Isocitrat bewirkt die Wiederaufnahme des freigesetzten Ca(2+). Nachfolgende Zyklen von Ca(2+) Freisetzung und Aufnahme können induziert werden, indem der Redoxzustand der Pyridinnukleotide in oxidiertere und reduziertere Zustände verschoben wird. Ähnliche Beobachtungen wurden gemacht, als die Succinatoxidation als Energiequelle durch Ascorbatoxidation oder durch die Hydrolyse von ATP ersetzt wurde. Diese und andere Beobachtungen bilden die Grundlage für eine Hypothese zur Rückkopplungsregulation enzymatischer Reaktionen, die von Ca(2+)-abhängigen Substrat- oder Energiefreisetzungen abhängen, durch die Aufnahme oder Freisetzung von mitochondrialem Ca(2+), vermittelt durch das zytosolische Phosphatpotenzial und die ATP-abhängige Reduktion mitochondrialer Pyridinnukleotide durch Umkehrung des Elektronentransports.