Regulation der mitochondrialen H2O2-Produktion im Gehirn durch das Membranpotential und den NAD(P)H-Redoxzustand

Die mitochondriale Produktion von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) an Komplex I der Atmungskette ist an der Ätiologie des neuronalen Zelltods bei akuten und chronischen neurodegenerativen Erkrankungen beteiligt. Es ist jedoch wenig über die Regulation der mitochondrialen ROS-Produktion durch NADH-gebundene respiratorische Substrate unter physiologisch realistischen Bedingungen in Abwesenheit von Hemmstoffen der Atmungskette bekannt. In dieser Studie wurden Amplex Red Fluoreszenzmessungen von H2O2 verwendet, um die Hypothese zu testen, dass die ROS-Produktion isolierter Gehirnmitochondrien durch das Membranpotential (DeltaPsi) und den NAD(P)H-Redoxzustand reguliert wird. DeltaPsi wurde überwacht, indem die Mittelkonzentration des lipophilen Kations Tetraphenylphosphonium mit einer selektiven Elektrode verfolgt wurde. NAD(P)H-Autofluoreszenz wurde verwendet, um den NAD(P)H-Redoxzustand zu überwachen. Während die Rate der H2O2-Produktion eng mit DeltaPsi und dem Niveau der NAD(P)H-Reduktion bei hohen Werten von DeltaPsi verbunden war, wurde eine Rate von 30% der maximalen H2O2-Bildungsrate immer noch in Anwesenheit von Entkopplern (p-trifluoromethoxycarbonylcyanidphenylhydrazon) beobachtet, die eine maximale Depolarisation von DeltaPsi und Oxidation von NAD(P)H bewirkten. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die ROS-Produktion von Mitochondrien, die physiologische NADH-abhängige Substrate oxidieren, durch DeltaPsi und den NAD(P)H-Redoxzustand über Bereiche reguliert wird, die mit denen übereinstimmen, die bei verschiedenen Energiedemanden der Zelle existieren.