虚血後の再灌流時のミトコンドリア膜の潜在的不安定性は、ミトコンドリアCa2+摂取に依存しません

ミトコンドリアカルシウムユニポーター（MCU）を介した生理学的Ca2+侵入は、ワークロードへのエネルギー的適応に参加しますが、虚血/再灌流（I/R）損傷中の細胞死にも寄与する可能性があります。MCUは、ミトコンドリアへのCa2+インポートの主要なモードとして特定されています。いくつかのグループは、遺伝的に設計されたマウスモデルを使用して、I/R損傷中にMCUを介したCa2+インポートが有害であるという仮説をテストしましたが、これらの研究の結果は決定的ではありません。さらに、ミトコンドリアは、I/Rなどのストレスにさらされると、不安定または振動膜電位（Δψm）を示しますが、一次トリガーがミトコンドリアCa2+（MCA2+）、反応性酸素種（ROS）蓄積または他の要因の過剰な流入であるかどうかは不明です。ここでは、I/R中のMCUを介したミトコンドリアCa2+の取り込みが、新生児マウス室筋細胞（NMVM）モノレヤイズを拡大したI/Rに誘導される新生児マウス筋細胞筋細胞（NMVM）のMCUを急性にノックアウトすることにより、再灌流中に再灌流中にΔψm不安定性に関与しているかどうかを批判的に調べます。予想外に、MCUノックアウトは、I/R中にMCA2+のインポートを大幅に変更しないことも、再灌流中のΔψm回復にも影響しないことがわかります。対照的に、ミトコンドリアナトリウムカルシウム交換器（MNCE）をブロックすると、虚血時のMCA2+の増加が抑制されましたが、再灌流中のΔψm回復またはΔψm振動の頻度には影響しませんでした。興味深いことに、ミトコンドリアの電子輸送の阻害または抗酸化物質による補給は、I/R誘導Δψm振動を安定化しました。調査結果は、再灌流障害中のΔψm不安定性の主要なトリガーとして、リバースモードMNCEアクティビティとサポートROS誘発ROS放出によって媒介されるMCA2+過負荷と一致しています。

Physiologic Ca2+ entry via the Mitochondrial Calcium Uniporter (MCU) participates in energetic adaption to workload but may also contribute to cell death during Ischemia/Reperfusion (I/R) injury. The MCU has been identified as the primary mode of Ca2+ import into mitochondria. Several groups have tested the hypothesis that Ca2+ import via MCU is detrimental during I/R injury using genetically-engineered mouse models, yet the results from these studies are inconclusive. Furthermore, mitochondria exhibit unstable or oscillatory membrane potentials (ΔΨm) when subjected to stress, such as during I/R, but it is unclear if the primary trigger is excess influx of mitochondrial Ca2+ (mCa2+), reactive oxygen species (ROS) accumulation, or other factors. Here, we critically examine whether MCU-mediated mitochondrial Ca2+ uptake during I/R is involved in ΔΨm instability, or sustained mitochondrial depolarization, during reperfusion by acutely knocking out MCU in neonatal mouse ventricular myocyte (NMVM) monolayers subjected to simulated I/R. Unexpectedly, we find that MCU knockout does not significantly alter mCa2+ import during I/R, nor does it affect ΔΨm recovery during reperfusion. In contrast, blocking the mitochondrial sodium-calcium exchanger (mNCE) suppressed the mCa2+ increase during Ischemia but did not affect ΔΨm recovery or the frequency of ΔΨm oscillations during reperfusion, indicating that mitochondrial ΔΨm instability on reperfusion is not triggered by mCa2+. Interestingly, inhibition of mitochondrial electron transport or supplementation with antioxidants stabilized I/R-induced ΔΨm oscillations. The findings are consistent with mCa2+ overload being mediated by reverse-mode mNCE activity and support ROS-induced ROS release as the primary trigger of ΔΨm instability during reperfusion injury.