مسام انتقال نفاذية الميتوكوندريا

تُظهر الصورة كيف تتكون المسام من عدة بروتينات مرتبة بطريقة محددة لتشكيل قناة. هذه القناة تسمح بمرور جزيئات معينة عبر غشاء الميتوكوندريا.

مسام انتقال نفاذية الميتوكوندريا (إم بّي تي بّي) عبارة عن بروتينات تتكون في الغشاء الداخلي للميتوكوندريا في ظل حالات مرضية معينة مثل إصابة الدماغ الرضية والسكتة الدماغية. يسمح فتح هذه المسام بزيادة نفاذية أغشية الميتوكوندريا لجزيئات يبلغ وزنها الجزيئي أقل من 1500 دالتون (وحدة كتل ذرية). قد يؤدي تحريض مسام انتقال النفاذية، أي انتقال نفاذية غشاء الميتوكوندريا (إم بّي تي)، إلى تورم الميتوكوندريا وموت الخلايا بالاستماتة أو النخر اعتمادًا على شروط بيولوجية معينة.[1]

وظائفها في علم الأمراض

[عدل]

اكتُشفت إم بّي تي بّي في الأصل من قبل هاورث وهانتر[2] عام 1979 وتبين أنها تلعب دورًا في التنكس العصبي والسمية الكبدية جراء العوامل المرتبطة بمتلازمة راي ونخر القلب والضمور العصبي والعضلي وغيرها من الأحداث الضائرة الأخرى التي تسبب تلف الخلايا وموتها. [1][3][4][5]

تعد إم بّي تي من الأسباب الرئيسية لموت الخلايا في مجموعة متنوعة من الحالات. مثلًا، تعتبر العامل الأساسي في موت الخلايا العصبية في التحفيز الزائد، إذ يؤدي فرط نشاط مستقبلات الغلوتامات إلى فرط دخول الكالسيوم إلى الخلية.[6][7][8] يبدو أيضًا أن إم بّي تي تلعب دورًا رئيسيًا في الضرر الناجم عن نقص التروية، كما يحدث في النوبة القلبية والسكتة الدماغية.[9] مع ذلك، أظهرت الأبحاث أن مسام إم بّي تي تبقى مغلقة أثناء نقص التروية،[10] ولكنها تفتح بمجرد إعادة تروية الأنسجة بالدم بعد انتهاء هجمة نقص التروية، ما يؤدي إلى ضرر إعادة التروية.

يُعتقد أيضًا أن إم بّي تي تكمن وراء موت الخلايا الناجم عن متلازمة راي، لأن المواد الكيميائية التي يمكن أن تسبب المتلازمة، مثل الساليسيلات والفالبروات، تسبب إم بّي تي.[11] قد تلعب إم بّي تي أيضًا دورًا في الالتهام الذاتي في الميتوكوندريا.[11] بالإضافة إلى ذلك، تخضع الخلايا المعرضة لكميات سامة من حوامل أيونات الكالسيوم (Ca2+) لإم بّي تي والموت بالنخر. [11]

عوامل تحريض إم بّي تي

[عدل]

تعزز عوامل مختلفة احتمالية فتح إم بّي تي بّي. في بعض عضيات الميتوكوندريا، مثل تلك الموجودة في الجهاز العصبي المركزي، قد تسبب المستويات العالية من أيونات الكالسيوم داخل الميتوكوندريا فتح مسام إم بّي تي بّي.[6][12][13] قد يحدث ذلك بسبب ارتباط أيونات الكالسيوم بمواقع ارتباطه وتنشيطها على جانب المصفوفة من إم بّي تي بّي. يعود تحريض إم بّي تي بّي أيضًا إلى تبديد الفرق في الجهد عبر غشاء الميتوكوندريا الداخلي (المعروف باسم الجهد عبر الغشائي أو Δψ). في العصبونات والخلايا النجمية، يعد دور جهود الغشاء في تحريض إم بّي تي بّي معقدًا.[14] قد يسبب وجود الجذور الكيميائية الحرة، وهو نتيجة أخرى لارتفاع تراكيز الكالسيوم داخل الخلايا، فتح مسام إم بّي تي بّي.[15]

تشمل العوامل الأخرى التي تزيد من احتمالية حدوث إم بّي تي بّي وجود بعض الأحماض الدهنية،[16] والفوسفات غير العضوي.[17] مع ذلك، لا يمكن لهذه العوامل أن تفتح المسام بدون أيونات الكالسيوم، لكن التراكيز العالية الكافية من أيونات الكالسيوم قد تحفز إم بّي تي لوحدها.[18]

قد يكون الإجهاد في الشبكة الإندوبلازمية عاملًا في تحفيز إم بّي تي.[19]

تشمل الحالات التي تسبب إغلاق المسام أو بقائها مغلقة الأوساط الحمضية[20] والتراكيز العالية من الأدينوسين ثنائي الفوسفات والتراكيز العالية من الأدينوسين ثلاثي الفوسفات[15][21] والتراكيز العالية من ثنائي نوكليوتيد الأدنين وأميد النيكوتين.[22] تعمل الكاتيونات ثنائية التكافؤ مثل المغنيسيوم (Mg2+) أيضًا على تثبيط إم بّي تي، لأنها قد تتنافس مع أيونات الكالسيوم على مواقع ارتباطه على جانب المصفوفة و/أو الجانب السيتوبلازمي من إم بّي تي بّي.[14]

المراجع

[عدل]
  1. ^ ا ب Lemasters، J. J.؛ Theruvath، T. P.؛ Zhong، Z.؛ Nieminen، A. L. (2009). "Mitochondrial calcium and the permeability transition in cell death". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics. ج. 1787 ع. 11: 1395–1401. DOI:10.1016/j.bbabio.2009.06.009. PMC:2730424. PMID:19576166.
  2. ^ Haworth، R. A.؛ Hunter، D. R. (1979). "The Ca2+-induced membrane transition in mitochondria. II. Nature of the Ca2+ trigger site". Archives of Biochemistry and Biophysics. ج. 195 ع. 2: 460–467. DOI:10.1016/0003-9861(79)90372-2. PMID:38751.
  3. ^ Fiskum، G. (2000). "Mitochondrial participation in ischemic and traumatic neural cell death". Journal of Neurotrauma. ج. 17 ع. 10: 843–855. DOI:10.1089/neu.2000.17.843. PMID:11063052.
  4. ^ Bernardi، P.؛ Bonaldo، P. (2008). "Dysfunction of Mitochondria and Sarcoplasmic Reticulum in the Pathogenesis of Collagen VI Muscular Dystrophies". Annals of the New York Academy of Sciences. ج. 1147: 303–311. DOI:10.1196/annals.1427.009. PMID:19076452. S2CID:45028337.
  5. ^ Baines، C. P. (2010). "The Cardiac Mitochondrion: Nexus of Stress". Annual Review of Physiology. ج. 72: 61–80. DOI:10.1146/annurev-physiol-021909-135929. PMID:20148667.
  6. ^ ا ب Ichas، F.؛ Mazat، J. P. (1998). "From calcium signaling to cell death: Two conformations for the mitochondrial permeability transition pore. Switching from low- to high-conductance state". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics. ج. 1366 ع. 1–2: 33–50. DOI:10.1016/S0005-2728(98)00119-4. PMID:9714722.
  7. ^ Schinder، A. F.؛ Olson، E. C.؛ Spitzer، N. C.؛ Montal، M. (1996). "Mitochondrial dysfunction is a primary event in glutamate neurotoxicity". The Journal of Neuroscience. ج. 16 ع. 19: 6125–6133. DOI:10.1523/JNEUROSCI.16-19-06125.1996. PMC:6579180. PMID:8815895.
  8. ^ White، R. J.؛ Reynolds، I. J. (1996). "Mitochondrial depolarization in glutamate-stimulated neurons: An early signal specific to excitotoxin exposure". The Journal of Neuroscience. ج. 16 ع. 18: 5688–5697. DOI:10.1523/JNEUROSCI.16-18-05688.1996. PMC:6578963. PMID:8795624.
  9. ^ Honda، H. M.؛ Ping، P. (2006). "Mitochondrial Permeability Transition in Cardiac Cell Injury and Death". Cardiovascular Drugs and Therapy. ج. 20 ع. 6: 425–432. DOI:10.1007/s10557-006-0642-0. PMID:17171295. S2CID:12969118.
  10. ^ Bopassa، J. C.؛ Michel، P.؛ Gateau-Roesch، O.؛ Ovize، M.؛ Ferrera، R. (2005). "Low-pressure reperfusion alters mitochondrial permeability transition". AJP: Heart and Circulatory Physiology. ج. 288 ع. 6: H2750–H2755. DOI:10.1152/ajpheart.01081.2004. PMID:15653760. S2CID:12960249. مؤرشف من الأصل في 2023-07-24.
  11. ^ ا ب ج Lemasters، J. J.؛ Nieminen، A. L.؛ Qian، T.؛ Trost، L. C.؛ Elmore، S. P.؛ Nishimura، Y.؛ Crowe، R. A.؛ Cascio، W. E.؛ Bradham، C. A.؛ Brenner، D. A.؛ Herman، B. (1998). "The mitochondrial permeability transition in cell death: A common mechanism in necrosis, apoptosis and autophagy". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics. ج. 1366 ع. 1–2: 177–196. DOI:10.1016/S0005-2728(98)00112-1. PMID:9714796.
  12. ^ Brustovetsky، N.؛ Brustovetsky، T.؛ Jemmerson، R.؛ Dubinsky، J. M. (2002). "Calcium-induced cytochrome c release from CNS mitochondria is associated with the permeability transition and rupture of the outer membrane". Journal of Neurochemistry. ج. 80 ع. 2: 207–218. DOI:10.1046/j.0022-3042.2001.00671.x. PMID:11902111.
  13. ^ Hunter، D. R.؛ Haworth، R. A. (1979). "The Ca2+-induced membrane transition in mitochondria. I. The protective mechanisms". Archives of Biochemistry and Biophysics. ج. 195 ع. 2: 453–459. DOI:10.1016/0003-9861(79)90371-0. PMID:383019.
  14. ^ ا ب Doczi، J.؛ Turiák، L.؛ Vajda، S.؛ Mándi، M.؛ Töröcsik، B.؛ Gerencser، A. A.؛ Kiss، G.؛ Konràd، C.؛ Adam-Vizi، V.؛ Chinopoulos، C. (2010). "Complex Contribution of Cyclophilin D to Ca2+-induced Permeability Transition in Brain Mitochondria, with Relation to the Bioenergetic State". Journal of Biological Chemistry. ج. 286 ع. 8: 6345–6353. DOI:10.1074/jbc.M110.196600. PMC:3057831. PMID:21173147.
  15. ^ ا ب Brustovetsky، N.؛ Brustovetsky، T.؛ Purl، K. J.؛ Capano، M.؛ Crompton، M.؛ Dubinsky، J. M. (2003). "Increased susceptibility of striatal mitochondria to calcium-induced permeability transition". The Journal of Neuroscience. ج. 23 ع. 12: 4858–4867. DOI:10.1523/JNEUROSCI.23-12-04858.2003. PMC:6741171. PMID:12832508.
  16. ^ García-Ruiz، C.؛ Colell، A.؛ París، R.؛ Fernández-Checa، J. C. (2000). "Direct interaction of GD3 ganglioside with mitochondria generates reactive oxygen species followed by mitochondrial permeability transition, cytochrome c release, and caspase activation". FASEB Journal. ج. 14 ع. 7: 847–858. DOI:10.1096/fasebj.14.7.847. PMID:10783138. S2CID:2089247. مؤرشف من الأصل في 2023-07-24.{{استشهاد بدورية محكمة}}: صيانة الاستشهاد: دوي مجاني غير معلم (link)
  17. ^ Nicholls، D. G.؛ Brand، M. D. (1980). "The nature of the calcium ion efflux induced in rat liver mitochondria by the oxidation of endogenous nicotinamide nucleotides". The Biochemical Journal. ج. 188 ع. 1: 113–118. DOI:10.1042/bj1880113. PMC:1162544. PMID:7406874.
  18. ^ Gunter، T. E.؛ Gunter، K. K.؛ Sheu، S. S.؛ Gavin، C. E. (1994). "Mitochondrial calcium transport: Physiological and pathological relevance". The American Journal of Physiology. ج. 267 ع. 2 Pt 1: C313–C339. DOI:10.1152/ajpcell.1994.267.2.C313. PMID:8074170.
  19. ^ Deniaud، A.؛ Sharaf El Dein، O.؛ Maillier، E.؛ Poncet، D.؛ Kroemer، G.؛ Lemaire، C.؛ Brenner، C. (2007). "Endoplasmic reticulum stress induces calcium-dependent permeability transition, mitochondrial outer membrane permeabilization and apoptosis". Oncogene. ج. 27 ع. 3: 285–299. DOI:10.1038/sj.onc.1210638. PMID:17700538.
  20. ^ Friberg، H.؛ Wieloch، T. (2002). "Mitochondrial permeability transition in acute neurodegeneration". Biochimie. ج. 84 ع. 2–3: 241–250. DOI:10.1016/s0300-9084(02)01381-0. PMID:12022955.
  21. ^ Hunter، D. R.؛ Haworth، R. A. (1979). "The Ca2+-induced membrane transition in mitochondria. III. Transitional Ca2+ release". Archives of Biochemistry and Biophysics. ج. 195 ع. 2: 468–477. DOI:10.1016/0003-9861(79)90373-4. PMID:112926.
  22. ^ Beutner، G.؛ Rück، A.؛ Riede، B.؛ Brdiczka، D. (1998). "Complexes between porin, hexokinase, mitochondrial creatine kinase and adenylate translocator display properties of the permeability transition pore. Implication for regulation of permeability transition by the kinases". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes. ج. 1368 ع. 1: 7–18. DOI:10.1016/s0005-2736(97)00175-2. PMID:9459579.