鳥の赤血球には機能的なミトコンドリアがあり、老化の研究において動物モデルとして鳥の新しい視点を開いています

背景：成熟中に核とミトコンドリアを失った哺乳類の赤血球とは対照的に、他のほとんどすべての脊椎動物種の赤血球は寿命を通して核形成されます。しかし、特に鳥については、これらの細胞におけるミトコンドリアの存在と機能性をテストするための研究はほとんど行われていません。ここでは、これらの2つのポイントを、1つの一般的な鳥類モデルの赤血球で調査しました：ゼブラフィンチ（taeniopygia guttata）。 結果：透過型電子顕微鏡検査では、特にヘモグロビン干渉の除去後、この小さな合格鳥の赤血球にミトコンドリアが存在することが示されました。高解像度の応答測定により、呼吸鎖基質または阻害剤の添加に応じて、赤血球による酸素消費率の増加または減少が明らかになりました。蛍光アッセイにより、鳥の赤血球によるミトコンドリアスーパーオキシドの産生が確認されました。興味深いことに、形質酸化マーカーの測定は、サイズが一致した哺乳類モデルであるマウスと比較して、ゼブラフィンチの血液中の酸化ストレスが低いことを示しました。 結論：全体として、これらの発見は、鳥の赤血球が呼吸活動と反応性酸素種（ROS）生産の観点から機能性ミトコンドリアを持っていることを示しています。興味深いことに、血液酸化ストレスはサイズが一致した哺乳類と比較して鳥類モデルの方が低かったため、私たちの結果は、ミトコンドリアのROS生産が進化の過程でこの損失につながる俳優であった可能性があるという考えにも挑戦しています。鳥の赤血球におけるミトコンドリア機能を評価する機会は、同じ被験者の生涯の血液サンプリングを介した老化の縦断的研究のモデルとして鳥の使用に新しい視点を開きます。

BACKGROUND: In contrast to mammalian erythrocytes, which have lost their nucleus and mitochondria during maturation, the erythrocytes of almost all other vertebrate species are nucleated throughout their lifespan. Little research has been done however to test for the presence and functionality of mitochondria in these cells, especially for birds. Here, we investigated those two points in erythrocytes of one common avian model: the zebra finch (Taeniopygia guttata). RESULTS: Transmission electron microscopy showed the presence of mitochondria in erythrocytes of this small passerine bird, especially after removal of haemoglobin interferences. High-resolution respirometry revealed increased or decreased rates of oxygen consumption by erythrocytes in response to the addition of respiratory chain substrates or inhibitors, respectively. Fluorometric assays confirmed the production of mitochondrial superoxide by avian erythrocytes. Interestingly, measurements of plasmatic oxidative markers indicated lower oxidative stress in blood of the zebra finch compared to a size-matched mammalian model, the mouse. CONCLUSIONS: Altogether, those findings demonstrate that avian erythrocytes possess functional mitochondria in terms of respiratory activities and reactive oxygen species (ROS) production. Interestingly, since blood oxidative stress was lower for our avian model compared to a size-matched mammalian, our results also challenge the idea that mitochondrial ROS production could have been one actor leading to this loss during the course of evolution. Opportunities to assess mitochondrial functioning in avian erythrocytes open new perspectives in the use of birds as models for longitudinal studies of ageing via lifelong blood sampling of the same subjects.