一酸化炭素は、ヒトミトコンドリア呼吸鎖のシトクロムCオキシダーゼを特異的に阻害します

一酸化炭素（CO）毒性は、提示されたすべての兆候と症状がカルボキシヘモグロビンの形成によってのみ説明できるわけではないため、細胞レベルでの組織低酸素症と直接共媒介損傷の組み合わせの結果です。特に電子輸送チェーンであるミトコンドリアは、細胞内レベルのCOの標的であるようです。しかし、ヒトミトコンドリア呼吸鎖の個々の複合体におけるCOの直接的な効果は完全には解明されていません。ここでは、ヒトミトコンドリアのミトコンドリア呼吸器鎖の個々の複合体に対するCOのin vitro効果を研究しました。股関節置換術のために整形外科手術を受けた10人の健康な人から筋肉組織を得ました。分離されたミトコンドリアを5分間インキュベートしました。50、100、500 ppmのCO濃度の下。その後、ミトコンドリア呼吸鎖の個々の複合体の酵素活性をin vitroで評価し、基底（COのない合成空気）条件で得られた活性と比較しました。シトクロムCオキシダーゼ（ミトコンドリア呼吸鎖の複合体IV）活性は、空気インキュベーション後のミトコンドリアタンパク質の836 +/- 439 nmol/min。/-131 nmol/min。/mg 50、100、500 ppmのCOインキュベーション（シトクロムCオキシダーゼ活性の20％、42％、55％の減少）。シトクロムCオキシダーゼのこの漸進的な減少は、統計的に有意であることがわかった（P <0.001）。他の複雑な活動は、有意なばらつきを示しませんでした。一酸化炭素は、人間のミトコンドリアに対して毒性があり、シトクロムCオキシダーゼレベルでミトコンドリア呼吸鎖を変化させます。シトクロムCオキシダーゼにおけるこの阻害は、急性CO中毒および喫煙に関連する一部の疾患で観察された症状の発症に役割を果たす可能性があります。

Carbon monoxide (CO) toxicity is the result of a combination of tissue hypoxia and direct CO-mediated damage at a cellular level, since not all the signs and symptoms presented can be explained only by the formation of carboxyhaemoglobin. Mitochondria, specially the electron transport chain, seem to be the target for CO at a subcellular level. However, the direct effect of CO in individual complexes of the human mitochondrial respiratory chain has not been completely elucidated. We here studied the in vitro effect of CO on individual complexes of the mitochondrial respiratory chain of human mitochondria. We obtained muscle tissue from 10 healthy people who underwent orthopaedic surgery for hip replacement. Isolated mitochondria were incubated for 5 min. under CO concentrations of 50, 100 and 500 ppm. Afterwards, enzymatic activities of individual complexes of the mitochondrial respiratory chain were assessed in vitro and compared with those obtained in basal (synthetic air without CO) conditions. Cytochrome c oxidase (complex IV of the mitochondrial respiratory chain) activity showed a decrease from 836+/-439 nmol/min./mg of mitochondrial protein after air incubation to 670+/-401, 483+/-182, and 379+/-131 nmol/min./mg after 50, 100 and 500 ppm of CO incubation, respectively (20%, 42% and 55% decrease in cytochrome c oxidase activity). This gradual decrease in cytochrome c oxidase was found to be statistically significant (P<0.001). Other complex activities showed no any significant variation. Carbon monoxide is toxic for mitochondria in man, altering the mitochondrial respiratory chain at the cytochrome c oxidase level. This inhibition in cytochrome c oxidase may play a role in the development of the symptoms observed in acute CO poisoning, and in some diseases related to smoking.