Кіріспе
Ақуыз
Митохондриялық өткізгіштіктің ауысу поры (mPTP немесе MPTP; сондай-ақ PTP, mTP немесе MTP деп те аталады) – митохондрияның ішкі мембранасында травмалық ми жарақаты және инсульт сияқты белгілі бір патологиялық жағдайларда пайда болатын ақуыз. Ашылуы митохондриялық мембраналардың 1500 дальтоннан кем молекулалық салмағы бар молекулаларға өткізгіштігін арттыруға мүмкіндік береді. Митохондриялық мембраналық өткізгіштіктің өтуін (mPT немесе MPT) индукциялау, нақты биологиялық ортаға байланысты апоптоз немесе некроз арқылы митохондрия ісігіне және клетка өліміне әкелуі мүмкін.
The mitochondrial permeability transition pore (mPTP or MPTP; also referred to as PTP, mTP or MTP) is a protein that is formed in the inner membrane of the mitochondria under certain pathological conditions such as traumatic brain injury and stroke. Opening allows increase in the permeability of the mitochondrial membranes to molecules of less than 1500 daltons in molecular weight. Induction of the permeability transition pore, mitochondrial membrane permeability transition (mPT or MPT), can lead to mitochondrial swelling and cell death through apoptosis or necrosis depending on the particular biological setting.
Патологиядағы рөлдері
MPTP-ны 1979 жылы Хаворт пен Хантер ашқан, және оның нейродегенерацияға, Рей синдромымен байланысты агенттердің гепатотоксикалық әсеріне, жүрек некрозына, жүйке және бұлшықет дистрофиясына, сондай-ақ жасуша зақымдануы мен өліміне әкелетін басқа да зиянды оқиғаларға қатысы бар екені анықталды. МПТ – әртүрлі жағдайларда жасушалардың өлімінің негізгі себептерінің бірі. Мысалы, ол экзитотоксикация кезінде нейрондық жасушалардың өліміне ықпал етеді, онда глутамат рецепторларының жоғары белсенділігі жасушаға кальцийдің шамадан тыс түсуіне себеп болады. МПТ сонымен қатар, жүрек шабуылы мен инсульт сияқты ишемиядан туындайтын зақымдануда маңызды рөл атқарады. Алайда, зерттеулер көрсеткендей, МПТ тесігі ишемия кезінде жабық күйде қалады, бірақ тіндер ишемиялық кезеңнен кейін қанмен қайта толыққанда ашылады, бұл реперфузиялық зақымдануға себеп болады. МПТ Рей синдромымен байланысты жасушалардың өлімінің түпкі себебі деп есептеледі, себебі синдромды тудыратын салицилат және вальпроат сияқты химиялық заттар МПТ-ны тудырады. МПТ митохондриялық аутофагияда да рөл атқара алады. Халестрап тобының қосымша гипотезасы МПТ ішкі мембраналық аденин нуклеотидті транслоказа (АНТ) арқылы қалыптасатынын көрсетті, бірақ осындай белоктың генетикалық жойылуы МПТ басталуына әкелді. Осыған дейін анықталған MPTP компоненттері – митохондрияның сыртқы мембранасында орналасқан TSPO (бұрын шеткі бензодиазепин рецепторы деп аталған) және митохондрия матрицасындағы циклофилин D. Циклофилин D гені жоқ егеуқұйрықтар қалыпты дамиды, бірақ олардың жасушалары циклоспоринге сезімтал МПТ-ге ұшырамайды және ишемиядан немесе Ca2+ немесе бос радикалдардың артық жүктелуінен туындайтын некроздық өлімге төзімді. Дегенмен, бұл жасушалар апоптоз арқылы жасушаларды өлтіретін стимулдарға жауап ретінде өледі, бұл МПТ апоптоз арқылы жасушалардың өлімін бақыламайтынын көрсетеді. бонгрек қышқылы және алиспоривир (сонымен қатар Debio 025 деп те аталады). TRO40303 – Trophos компаниясы синтездеген жаңа MPT блокаторы, қазіргі уақытта І фазалық клиникалық сынақтардан өтуде.
MPT индукциясының факторлары
MPTP ашылу ықтималдығын түрлі факторлар арттырады. Кейбір митохондрияларда, мысалы орталық жүйке жүйесіндегі митохондриялардағы Ca2+ жоғары деңгейлері MPT порының ашылуына себеп болуы мүмкін. Бұл, мүмкін, Ca2+ МПТП матрицалық жағындағы Ca2+ байланысу орындарына байланып, оларды белсендіреді. Клеткаішілік кальцийдің шамадан тыс концентрациясының тағы бір салдары – еркін радикалдардың пайда болуы да MPT порының ашылуына себеп болуы мүмкін. МПТП-ны тудыру ықтималдығын арттыратын басқа факторларға белгілі бір май қышқылдары мен бейорганық фосфаттардың болуы жатады. Алайда, бұл факторлар Ca2+ болмаса, тесік ашылмайды, бірақ жеткілікті жоғары концентрацияларда Ca2+ ғана MPT-ны тудырады. Эндоплазмалық ретикулумдағы стресс MPT-ні бастаушы фактор болуы мүмкін. Тесіктің жабылуына немесе жабылып қалуына себеп болатын жағдайларға қышқыл орта, АДФ-ның жоғары концентрациясы және НАДГ-ның жоғары концентрациясы жатады. Mg2+ сияқты дивалентті катиондар да MPT-ні тежейді, өйткені олар матрикалық және/немесе цитоплазмалық жағындағы Ca2+ байланысу орындары үшін Ca2+ -мен бәсекелесе алады. Бұл жасушада энергия тапшылығын тудырады, дәл сол кезде оған иондық сорғылардың жұмысын қамтамасыз ету үшін АТФ қажет. MPT сонымен қатар Ca2+ митохондриядан шығуға мүмкіндік береді, бұл жақын маңдағы митохондрияларға қосымша стресс түсіруі мүмкін және кальпаин сияқты зиянды кальцийге тәуелді протеаздарды белсендіре алады. MPT-ның ашылуы нәтижесінде реактивті оттегі түрлері (ROS) де пайда болады. МПТ митохондриядан глутатион сияқты антиоксидантты молекулалардың шығуына мүмкіндік береді, бұл органеллалардың ROS-ты бейтараптандыру қабілетін төмендетеді. Сонымен қатар, электрондық тасымалдау тізбегі (ЭТТ) MPTP арқылы цитохром c сияқты ЭТТ компоненттерінің жоғалуынан көбірек еркін радикалдар шығаруы мүмкін. ЭТТ компоненттерінің жоғалуы тізбектегі электрондардың қашуына әкелуі мүмкін, содан кейін молекулалар азайып, еркін радикалдар пайда болады. МПТ митохондрияның 1,5 кДа-дан кіші молекулаларға өткізгіштігіне себепші болады, олар органелланың осмолярлық жүктемесін арттыра отырып, ішіне суды тартады. Бұл митохондрияның ісінуіне және сыртқы мембрананың жарылуына әкелуі мүмкін, цитохром c бөлінеді. Көптеген зерттеулер жасушаның тағдыры MPT-ның дәрежесіне байланысты екенін көрсетті. Егер MPT аз дәрежеде болса, жасуша қалпына келеді, ал егер ол көп болса, апоптозға ұшырауы мүмкін. Егер бұл деңгей одан да жоғары болса, онда жасуша некроздық өлімге ұшырауы мүмкін. Оның пайда болуын анықтау оңай, бірақ оның мақсаты әлі де түсініксіз. Кейбіреулер MPT порының реттеліп ашылуы, қоректік заттар жетіспеген жағдайда ROS өндіретін митохондрияларды лизосомаға тәуелді селективті митофагияға ұшырату арқылы жасушалардың зақымдалуын азайтады деп болжайды. Қатты стресс / патологиялық жағдайларда MPTP ашылуы жарақаттанған жасушалардың өлімін, негізінен некроз арқылы, тудырады. MPTP зиянсыз, "төмен өткізгіштік" күйде болуы мүмкін бе деген сұраққа қатысты пікір таласы бар. Егер осылай болса, MPT әдетте пайдалы MPTP-нің қалыпты емес белсенділігінің зиянды қосымша салдары болуы мүмкін. MPTP өсімдіктердің митохондриясында, Saccharomyces cerevisiae сияқты ашытқыларда, құстарда, мысалы, гвинея құстарында және Балтық шаңырағы сияқты примитивті омыртқалыларда анықталды. Осы көздерден митохондрияларда өткізгіштіктің өзгеруі айқын болса, сүтқоректілердің митохондрияларымен салыстырғанда оның классикалық модуляторларға сезімталдығы әр түрлі болуы мүмкін. Дегенмен, CsA сезімтал емес MPTP сүтқоректілердің митохондриясында тиісті тәжірибелік жағдайларда туындауы мүмкін, бұл оқиғаның барлық эукариоттық доменде сақталған қасиет болуы мүмкін екенін көрсетеді.
Much research has found that the fate of the cell after an insult depends on the extent of MPT. If MPT occurs to only a slight extent, the cell may recover, whereas if it occurs more it may undergo apoptosis. If it occurs to an even larger degree the cell is likely to undergo necrotic cell death. While its occurrence can be easily detected, its purpose still remains elusive. Some have speculated that the regulated opening of the MPT pore may minimize cell injury by causing ROS producing mitochondria to undergo selective lysosome dependent mitophagy during nutrient starvation conditions. Under severe stress/pathologic conditions, MPTP opening would trigger injured cell death mainly through necrosis. There is controversy about the question of whether the MPTP is able to exist in a harmless, "low conductance" state. This low conductance state would not induce MPT If this is the case, MPT may be a harmful side effect of abnormal activity of a usually beneficial MPTP. MPTP has been detected in mitochondria from plants, yeasts, such as Saccharomyces cerevisiae, birds, such as guinea fowl and primitive vertebrates such as the Baltic lamprey. While the permeability transition is evident in mitochondria from these sources, its sensitivity to its classic modulators may differ when compared with mammalian mitochondria. Nevertheless, CsA insensitive MPTP can be triggered in mammalian mitochondria given appropriate experimental conditions strongly suggesting this event may be a conserved characteristic throughout the eukaryotic domain.