Browsing by Subject "OXPHOS"
Now showing items 1-2 of 2
-
(2022)Syöpäkakeksia on patofysiologialtaan vielä suurelta osin tuntematon, monitekijäinen aineenvaihdunnallinen sairaus, jossa paino ja lihaskudoksen määrä laskevat. Kakeksia vaikuttaa suuren osaan syöpäpotilaista lisäten heidän kuolleisuuttaan ja heikentäen elämänlaatua. Eläinmalleilla lihaskadon estäminen kokeellisella hoidolla, aktiviinireseptorin salpauksella, on parantanut selviytymistä ja vähentänyt lihasmassan katoa, vaikka syöpä itsessään ei ole parantunut. Tutkimuksemme tavoitteena oli selvittää tämän hoidon vaikutusmekanismi, sillä se on tällä hetkellä vielä epäselvää. Tutkimuksessa hiirille injektoitiin suolistosyöpäsoluja (C26) selän rasvakudokseen, mikä aiheuttaa pahanlaatuisen kasvaimen muodostumisen ja nopean lihaskadon. Hiirille annettiin kokeellista hoitoa yhdisteellä, joka estää lihasmassan kasvua rajoittavien proteiinien, aktiviinien ja myostatiinien, kiinnittymistä niiden solureseptoreihin. Havaitsimme laajoissa proteiinianalyyseissa akuutin faasin reaktion, erityisesti Serpina3n-proteiinin, lisääntymisen ja lihaksen mitokondrioiden energiaa tuottavan oksidatiivisen fosforylaation (OXPHOS) komponenttien määrän vähentyneen syöpäryhmässä. Niinpä analysoimme tarkemmin mitokondrioiden aktiivisuutta histokemiallisesti in situ ja määritimme mitokondrioiden energiantuotantoreaktioissa toimivan elintärkeän kofaktorin, nikotiiniamidiadeniinidinukleotidin (NAD+), pitoisuuksia lihaskudoksessa. Mitokondrioaktiivisuus in situ oli osittain heikentynyt syöpäryhmässä, jossa myös NAD+:n ja sen metaboliitin NADH:n määrät vähentyivät. Lisäksi havaitsimme voimakkaan laskun NAD+-biosynteesiin osallistuvan geenin, Nrk2:den ilmaantumisessa. Proteiineista Serpina3n määrä korreloi selkeimmin painonlaskuun, mutta se paljastui ennemmin hoitamattoman kakeksian kuin yleisen lihasmassan biomarkkeriksi. Serpina3n-määrä yhdistyi myös Nrk2:den ilmentymiseen, joka viittaisi yhteyteen lihaksen Nrk2-ekspressiossa ja tulehduksen säätelyssä akuutin faasin reaktion kautta. Aktiviinireseptorin salpauksella pystyimme korjaamaan NAD+-aineenvaihdunnan häiriötä ja lieventämään OXPHOS-muutoksia. Osoitimme tässä tutkimuksessa ensimmäistä kertaa, että syöpäkakeksian taustalla on NAD+-aineenvaihdunnan häiriö ja että aktiviinireseptorien salpauksella voidaan lihaskadon estämisen lisäksi parantaa NAD+-tasoja. Vielä ei tiedetä, vaikuttaako tämä kokeellinen hoito suoraan vai välillisesti NAD+-aineenvaihduntaan. Tulevaisuudessa olisi lisäksi tärkeä tutkia Nrk2:den roolia syöpäkakeksiassa ja selvittää, voidaanko NAD+-esiasteita käyttää syöpäkakeksian hoitona.
-
(2021)Respirometry is a polarographic method that provides insights into mitochondrial respiratory capacity – specifically to electron transport chain (ETC) complexes I to V –, mitochondrial integrity and energy metabolism. The limitation of the respiratory measurements has been that it requires freshly isolated mitochondria or tissue sample. Long-term preservation of mitochondrial function in frozen samples has been a considerable challenge, since the membrane integrity of the mitochondria is lost during the freezing process. Thus, samples do not display coupled respiration. However, previous studies have found that despite coupled respiration is impaired the individual ETC complexes and the ability of ETC supercomplexes to consume oxygen are not destroyed due to freezing and thawing. On the basis of this knowledge, recently published article presented a novel protocol that overcomes the damages caused by freeze-thaw cycles. The protocol also enables respiration measurement of ETC complexes I-IV by using Seahorse XF96 Extracellular flux analyzer. In this MSc thesis I modified and optimized the aforementioned protocol for Oroboros O2k high- resolution respirometry using frozen skeletal muscle samples. In addition, this study provides an optimized sample preparation protocol for frozen muscle samples and respiration measurement. The new method broadens the possibilities within mitochondrial respiration studies since Oroboros O2k high-resolution respirometry records results with high sensitivity without limiting the number of substrates used. The possibility to use frozen samples reduces research costs, simplifies logistics and enables retrospective studies with previously stored frozen tissue samples. I also utilized the optimized respiration measurement protocol to study metabolic effects of combined gene therapy in skeletal muscle. This gene therapy mimics the positive effects of exercise by inducing skeletal muscle growth and angiogenesis. The mimicking effect was induced by systemic delivery of adeno-associated viral vectors encoding pro-myostatin and VEGF-B. In previous studies inhibition of myostatin has been connected to compromised oxidative capacity and vascular rarefaction. In contrast, VEGF-B has demonstrated to induce angiogenesis in several tissues. Thus, my hypothesis was that combination gene therapy would result in better mitochondrial function than pro-myostatin alone. Results from this study indicate that moderate inhibition of myostatin signaling by pro-myostatin using rAAV vectors could provide enhancements in ETC function when it is induced independently or combined with rAAV-VEGF-B. This result lays a solid foundation for future research and could provide a new therapeutic option against muscle loss and related metabolic diseases.
Now showing items 1-2 of 2