長寿命の赤い足のカメのチェロノイディスカーボンリアにおけるCa2+誘発性ミトコンドリア透過性移行に対する耐性の強化

超生理学的サイトゾルCa2+レベルとミトコンドリア酸化還元の不均衡との相互作用は、ミトコンドリア透過性遷移（MPT）を媒介します。MPTは、細胞死、病気、老化に関与しています。この研究では、肝臓のミトコンドリアCa2+保持能力と長寿命の赤い足のカメ（Chelonoidis carbonaria）の酸素消費と、ラットの酸素消費量を参照基準として比較しました。MPT感受性の定量的尺度であるミトコンドリアCa2+保持能力は、ラットよりもカメの方が著しく高かった。この違いは、MPT阻害剤ADPおよびシクロスポリンAの存在下で最小化されました。しかし、両方のMPT阻害剤が同時に存在すると、カメとラットの肝臓ミトコンドリアのCa2+保持容量は類似していました。カメ肝臓のミトコンドリアのNADH結合リン酸化呼吸速度は、最大電子輸送システム容量の30％のみを表しており、リン酸化システムによって課される制限を示しています。これらの結果は、推定MPT構造成分の根本的な違いを示唆しました[例：亀とラットの間のATPシンターゼ、アデニンヌクレオチドトランスリカーゼ（ANT）およびシクロフィリンD]。実際、亀のミトコンドリアでは、酸化的リン酸化成分の阻害剤の滴定により、ANTのより高い制限が明らかになりました。さらに、シクロフィリンD活性は、ラットよりもカメの方が約70％低かった。MPTに影響を与えるミトコンドリアレドックス制御の重要な特性の調査により、カメとラットの肝臓ミトコンドリアがH2O2放出とグルタチオン酸化還元状態の同様の速度を示したことが示されました。全体として、我々の調査結果は、ANTおよびシクロフィリンDによって課される制約、MPTポアの推定成分または調節因子が、カメのCa2+誘導MPTに対する耐性の強化に関連していることを示唆しています。

The interaction between supraphysiological cytosolic Ca2+ levels and mitochondrial redox imbalance mediates the mitochondrial permeability transition (MPT). The MPT is involved in cell death, diseases and aging. This study compared the liver mitochondrial Ca2+ retention capacity and oxygen consumption in the long-lived red-footed tortoise (Chelonoidis carbonaria) with those in the rat as a reference standard. Mitochondrial Ca2+ retention capacity, a quantitative measure of MPT sensitivity, was remarkably higher in tortoises than in rats. This difference was minimized in the presence of the MPT inhibitors ADP and cyclosporine A. However, the Ca2+ retention capacities of tortoise and rat liver mitochondria were similar when both MPT inhibitors were present simultaneously. NADH-linked phosphorylating respiration rates of tortoise liver mitochondria represented only 30% of the maximal electron transport system capacity, indicating a limitation imposed by the phosphorylation system. These results suggested underlying differences in putative MPT structural components [e.g. ATP synthase, adenine nucleotide translocase (ANT) and cyclophilin D] between tortoises and rats. Indeed, in tortoise mitochondria, titrations of inhibitors of the oxidative phosphorylation components revealed a higher limitation of ANT. Furthermore, cyclophilin D activity was approximately 70% lower in tortoises than in rats. Investigation of critical properties of mitochondrial redox control that affect MPT demonstrated that tortoise and rat liver mitochondria exhibited similar rates of H2O2 release and glutathione redox status. Overall, our findings suggest that constraints imposed by ANT and cyclophilin D, putative components or regulators of the MPT pore, are associated with the enhanced resistance to Ca2+-induced MPT in tortoises.