). Moreover, cell growth of the parkin-mutant fibroblasts was significantly higher than that of controls (). These unanticipated findings are suggestive of a compensatory mechanism to preserve mitochondrial function and quality control in the absence of parkin in fibroblasts, which warrants further investigation. "> 线粒体功能的改变线粒体呼吸和其他特性Parkin-Mutant帕金森症患者的成纤维细胞 - raybet雷竞app,雷竞技官网下载,雷电竞下载苹果

帕金森病

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帕金森病/2016年/文章
特殊的问题

线粒体:帕金森病的关键细胞器

把这个特殊的问题

研究文章|开放获取

体积 2016年 |文章的ID 1819209 | https://doi.org/10.1155/2016/1819209

威廉•Haylett Chrisna黑黝黝的,弗朗索瓦•范德Westhuizen海莉·范·Dyk凡德尔莫维Lize,凡德尔莫维西莉亚,本厕所,乔纳森•卡尔(Soraya Bardien克雷格•金尼尔, 线粒体功能的改变线粒体呼吸和其他特性帕金突变体帕金森症患者的成纤维细胞”,帕金森病, 卷。2016年, 文章的ID1819209, 11 页面, 2016年 https://doi.org/10.1155/2016/1819209

线粒体功能的改变线粒体呼吸和其他特性帕金突变体帕金森症患者的成纤维细胞

学术编辑器:鲁本Gomez-Sanchez
收到了 2015年12月18日
接受 2016年2月14日
发表 2016年3月08

文摘

突变帕金基因是最常见的早发性帕金森病(PD)的原因。帕金,E3泛素连接酶,参与呼吸链功能,mitophagy,线粒体动力学。人类细胞模型帕金零突变是特别有价值的调查帕金的线粒体功能。然而,报道patient-derived公布结果帕金突变成纤维细胞不一致。本研究旨在功能比较帕金突变成纤维细胞从野生型患者PD控制成纤维细胞使用各种化验,以便更好地理解PD的线粒体功能障碍的作用。为此,真皮成纤维细胞从三个PD患者获得纯合全外显子缺失帕金和三个控制的影响。线粒体呼吸的化验,线粒体网络完整,线粒体膜电位和细胞生长进行信息的标记线粒体功能。令人惊讶的是,它发现线粒体呼吸率明显高帕金突变成纤维细胞相比,控制成纤维细胞(p= 0.0093),而表现出更加分散的线粒体网络( )。此外,细胞生长的帕金突变成纤维细胞显著高于控制( )。这些意外的发现是暗示的代偿机制保护线粒体功能和质量控制缺乏帕金在成纤维细胞,这需要进一步调查。

1。介绍

帕金森病(PD)是一种进步,使人衰弱的神经退行性疾病,特点是一个独特的运动表现型和黑质多巴胺能神经元的选择性下降。虽然PD的病因并不完全理解,它被认为涉及不同的遗传、细胞和环境因素,同时独立或者导致神经退化。到目前为止,几个PD-causing基因已经被鉴定,调查他们的功能提供了新的见解这种疾病的病理学1]。

最近,特定的注意力已经被吸引到帕金,是最常见的基因突变引起的早发性帕金森病。超过200种不同的致病性帕金突变迄今已报告,包括错义和无意义突变,小插入/删除(indels)和大型全外显子缺失和重复,不同民族(2,3]。帕金是RING-between-RING——(RBR)类型E3连接酶ubiquitinates蛋白质基质和目标这样的基质降解通过泛素蛋白酶体系统(UPS)。因此,功能性的丧失帕金可能导致有害的失调的基质和可能导致细胞功能障碍和神经细胞死亡4]。

帕金的酶活性也涉及维护线粒体,线粒体功能障碍是常见的报道在动物模型缺乏帕金(5]。例如,帕金基因敲除果蝇证明线粒体异常突出,肌肉退化,多巴胺能变性(6- - - - - -8]。而帕金基因敲除的小鼠表现出温和的神经赤字,他们一致显示线粒体损伤和氧化损伤9,10]。最近的研究展示了优雅的关键作用的帕金在促进封存和受损的线粒体自噬降解(mitophagy) [11- - - - - -14]。线粒体去极化,帕金招募到线粒体外膜(石)通过直接由PINK1磷酸化,在那里它ubiquitinates几个石蛋白(15- - - - - -18]。这种广泛的石蛋白的泛素化导致自噬的招聘机械和受损的线粒体自噬清除,促进细胞存活(19]。

除了在mitophagy其重要作用,帕金还参与线粒体核裂变和核聚变的规定,连续流程编排线粒体的动态蜂窝网络。这些过程调整线粒体网络代谢环境的变化,为了保持良好的线粒体功能代谢扰动期间(20.]。此外,帕金促进线粒体生物起源通过PARIS-PGC-1 UPS-dependent监管α通路(21]。有趣的是,帕金还指导线粒体呼吸链组件的本地化翻译mRNA在石22]。因此,很明显,帕金扮演重要的角色在促进和协调线粒体卫生的各个方面,包括降解受损的线粒体,线粒体动力学,以及线粒体生物转化。假设,小心这些过程之间的平衡的失调可能会大大损害线粒体(23]。然而,线粒体的确切作用的主要功能在PD的发病机制仍不清楚。

特别是有价值的调查PD-associated线粒体功能障碍是patient-derived原电池PD模型(24]。帕金突变真皮成纤维细胞在特定的一个有用的和方便的工具来研究线粒体的表型体外设置。然而,先前的研究患者的成纤维细胞帕金突变是不一致(25- - - - - -29日]。我们之前报道的线粒体异常真皮成纤维细胞获得三个南非早发性帕金森病病人携带纯合子的功能丧失帕金突变(28]。本研究有助于后续我们以前的报告更全面分析线粒体呼吸,和包含三个时代——准确性控制个人。

2。材料和方法

2.1。研究参与者和组织文化

本研究获得了道德健康研究伦理委员会的批准Stellenbosch大学的南非开普敦(协议编号为2002 / C059)。从所有参与者获得书面知情同意。

真皮成纤维细胞以前获得三个南非PD患者的纯合子帕金突变,即病人1 (P1)和一对兄弟姐妹影响患者2和3 (P2和P3) [28]。所有三个病人接受的标准化考试运动障碍专家(JC)和会见了英国帕金森病的社会大脑银行PD的诊断(诊断标准30.]。P1出现轻微的运动障碍,静止震颤,肌张力障碍的左腿和左旋多巴治疗反应良好。P2和兄弟姐妹P3呈现典型的PD特性以及肌张力障碍,而P3表现出更大的疾病严重程度。每个病人的突变状态(P1,纯合子帕金外显子3 - 4删除;P2和P3,纯合子帕金外显子4删除)证实了通过多路复用ligation-dependent探测器放大(MLPA)分析和cDNA序列,如前所报道(31日,32]。

三个年龄——准确性控制个人也被使用,即Ct1 Ct2, Ct3。这三个控制没有神经系统疾病史和被证实是野生型的帕金基因通过cDNA序列。相关的基因型和表型的细节总结了三个PD患者和三个控制表1


标识符 实验室ID 帕金突变 性别 氧化铝(年) AAR (年) PD时间(年)

PD患者
P1 53.44 删除外显子3 - 4轨 27 39 12
P2 P2 删除外显子4轨 27 54 27
P3 P3 删除外显子4轨 27 52 25
控制
Ct1 WT2 n /一个 n /一个 62年 n /一个
Ct2 WT3 n /一个 n /一个 56 n /一个
Ct3 WT4 n /一个 n /一个 44 n /一个

供体的年龄的时候皮肤活检。阳极氧化铝,发病年龄;AAR,招聘年龄;力宏,纯合子的;n / a,不适用;帕金森病,帕金森病。

真皮成纤维细胞从P1, P2, P3, Ct1通过皮肤穿孔活检来自内心的上臂。Ct2和Ct3纤维母细胞细胞系买来Sciencell实验室(美国)和被选择的年龄——准确性患者成纤维细胞。成纤维细胞培养在杜尔贝科修改鹰的介质(DMEM、Lonza、瑞士)为4.5 g / L葡萄糖补充10% (v / v)胎牛血清,1% (v / v)谷酰胺,和1% (v / v)青霉素和链霉素,有限公司5%2湿润孵化器在37°C。所有实验进行成纤维细胞与可比的通道数,从6到12,为了避免可能的细胞衰老的影响。

2.2。线粒体的呼吸作用分析

测量线粒体的呼吸作用是强大的线粒体的功能生物能量学能力指标和总体健康细胞。海马细胞外流量分析仪使用plate-based方法和荧光探测器准确地同时测量细胞耗氧率(OCR)实时的多个样本33]。此外,海马分析器允许顺序添加药理试剂探针线粒体呼吸链的各个组件的功能在一个单一的实验。这一过程可以表达为线粒体功能的各种信息参数34]。

使用海马XF96细胞线粒体呼吸化验进行水压力测试套件(海马生物科学,美国),按照制造商的说明。简而言之,成纤维细胞被播种在每口井的优化22 000细胞的密度在96 -海马细胞培养板和孵化过夜。每一个成纤维细胞细胞系被播种在八井(复制 )。24小时后,海马 细胞外磁分析器(海马生物科学,美国) 美国波软件(海马生物科学)是用来衡量每个OCR的好。前一段时间的1 h测量开始,文化媒体在每个替换175μL海马分析媒体补充丙酮酸与1毫米,和板进一步孵化1 h在37°C没有有限公司2。此后,连续OCR进行测量,嗯,组成三个基底OCR测量,三个OCR测量自动化注射后1μM寡霉素,三个OCR测量注射后1μM羰基氰化物p-trifluoromethoxyphenyl腙(FCCP),最后三个OCR测量双注射后1μ米鱼藤酮和1μM抗霉素a .随后,板的相对DNA含量在每个测量使用CyQUANT®细胞增殖试验装备(生活技术,美国)。

分析了海马化验使用 浪潮软件,根据制造商的指示。OCR的测量都是归一化细胞数量和用于计算各种线粒体参数,包括基底线粒体OCR、OCR由于跨内线粒体膜质子漏,OCR由于ATP合成ATP耦合效率,和最大的OCR和多余的呼吸能力,建立方法(34]。最低OCR鱼藤酮和抗霉素注射后被解释为OCR由于nonmitochondrial呼吸,这率减去从所有其他测量为了分离线粒体OCR。

2.3。线粒体网络分析

成纤维细胞的线粒体形态是评估通过live-cell荧光显微镜,在染色与Mitotracker®红色染料用于可视化线粒体网络。细胞被播种密度3000细胞/在Nunc®Lab-Tek®8-well室幻灯片(美国热科学),当时在一夜之间孵化。随后,细胞被染色的100 nM的解决方案Mitotracker红色CMXRos(美国生活技术)和成像在live-cell环境室的奥林巴斯ix - 81机动倒置荧光显微镜(日本奥林巴斯生物系统GmbH)配有F-view-II冷却CCD相机(柔软的成像系统,德国)。通过一个572纳米荧光很兴奋激发过滤器,和荧光发射收集在599 nm使用UBG triple-bypass排放过滤器多维数据集和一个奥林巴斯计划美联社60 N x / 1.42油浸物镜。所有图片是获得Z-stacks, 7 - 12图像帧每堆栈和增量0.26 - -0.3μm帧之间,使用 成像软件(奥林巴斯生物系统GmbH,东京,日本)。

图像采集后,显微图是deconvoluted为了消除失焦荧光信号。细胞被单独分析使用ImageJ软件版本1.47 (http://imagej.nih.gov/ij/),平均40细胞分析样本。原始图像是由手工对比的关键和优化调整。单独的一个给定的细胞内线粒体的形态特征,如面积、周长、和主要和次要的轴,测量和用于计算纵横比(主要和次要的轴的椭圆之间的比例相当于线粒体)和形式(周长2/ ( ))(25]。长宽比与线粒体长度是一致的,而形式因素的量化程度的线粒体网络的分支。

应该注意,而线粒体呼吸和网络分析进行三个patient-derived纤维母细胞细胞系P1, P2, P3, P1的股票由于微生物污染的成纤维细胞,这些细胞必须被丢弃;因此只有P2和P3的化验 和细胞生长。

2.4。线粒体膜电位分析

在目前的研究中,线粒体膜电位( 四乙基)评估benzimidazolyl carbocyanine碘(JC-1)阳离子染料和流量仪分析。JC-1展品potential-dependent积累在线粒体,导致荧光发射从525海里(绿色)转移到590海里(红色)。因此,损失 是被减少的红色:绿色荧光发射率(35]。

0.5培养成纤维细胞孵化了μ美国g / mL JC-1(生命技术)在黑暗中1 h。染色细胞收集,清洗,resuspended prewarmed无菌磷酸盐(PBS)。JC-1染料平衡被允许在室温下10分钟,染色细胞悬浊液之后立即分析在BD FACSCalibur流式细胞分析仪(美国,正欲)使用BD CellQuest PRO软件(美国,正欲)。JC-1的荧光团很兴奋与488 nm氩离子激光之后,红色和绿色排放分别检测在FL1 FL2渠道,分别使用标准PMT探测器。碎片和通过建立人口总量是封闭的兴趣基于向前散射/侧散射(FSC / SSC)属性。补偿FL1与FL2仔细调整引用CCCP-treated积极控制样本,根据制造商的指示。总共000事件收集每三个独立实验的样本在每个 )。

2.5。细胞生长化验

细胞增长率被认为是一个最敏感的和可靠的整体细胞健康的指标(36]。本研究调查了细胞生长的成纤维细胞通过CyQUANT化验,衡量细胞DNA含量通过荧光染料绑定。DNA内容严格监管,CyQUANT化验可以作为细胞数的精确测量。成纤维细胞被播种一式四份到96孔板的密度每口井的5000个细胞,一夜之间遵守。文化媒体被替换和补充与10μM羰基氰化物法(压力挺,诱导细胞)或0.1% (v / v)乙醇(车辆控制),和板进一步孵化24 h。细胞生长进行了化验使用CyQUANT NF细胞增殖工具包(美国生活技术),根据制造商的指示。简而言之,贴壁细胞在96孔板轻轻冲洗一次prewarmed无菌PBS和100卷μL 1 x染料绑定解决方案添加到每个好。板就在黑暗中孵化1 h。随后的荧光强度测量在一个协同HT光度计(美国BioTek)激发480海里和排放检测530海里。

2.6。统计分析

线性mixed-effects建模是用来比较patient-derived分组和控制成纤维细胞,与组固定效果。免费程序R,对图形和统计计算(语言和环境https://www.r-project.org/),R包nlme影响使用(37]。调整的效应是不同的观测将相关特定细胞系。独立的实验运行建模为随机效应。在适当的地方,一个22析因设计用于模型药物治疗对结果的影响。结果以图形方式描述的分布都与箱线图表示中位数。在适当的地方,切口使用箱线图来表示中位数的95%置信区间。线粒体网络形态的分析,所有结果分布转换(取自然对数)为了接近正常,untransformed分布的形式和长宽比积极倾斜。对多个测试结果不调整,因为有人建议,修正,如Bonferroni,过于保守当几个关联测试在同一群人(38]。所有 值来自特定模型的结果, < 0.05的值被认为是名义上的统计学意义。

3所示。结果

3.1。线粒体呼吸率升高帕金突变成纤维细胞

为了比较三的生物能量学地位帕金突变体和三个野生型控制成纤维细胞,线粒体呼吸分析。OCR读数都是标准化的细胞数量。所有patient-derived和控制成纤维细胞的整体呼吸道反应见图1(一),几个重要的呼吸参数可以评估(图1 (b))。

比较这些参数的分组帕金突变体和野生型控制图提供了成纤维细胞2。Patient-derived成纤维细胞线粒体呼吸有明显高于控制基底条件下成纤维细胞( ;图2(一个))。这线粒体呼吸由两部分组成:耗氧量致力于ATP合成和耗氧量由于自然跨内线粒体膜质子漏。ATP合酶抑制剂的添加寡霉素允许这些组件之一是孤立的。而帕金突变成纤维细胞表现出较高的质子漏( ;图2 (b)),海拔在ATP-linked呼吸更加明显在这些细胞( ;图2 (c))。ATP-coupling效率的比较证明了类似的耦合效率帕金突变体和控制细胞( ;图2 (d)),这表明缺乏帕金没有明显损害呼吸道患者成纤维细胞的效率。

附加的加速器FCCP允许的最大的一个估计,不受控制的光学字符识别。FCCP是一个离子载体,直接传输穿越内线粒体膜,而不是通过质子ATP合酶质子通道。因此,添加FCCP崩溃 ,导致快速消耗的氧气而不产生ATP。最大呼吸速率取决于几个因素,包括电子传递链的功能能力。这是发现patient-derived细胞最大呼吸速率显著高于控制成纤维细胞( ;图2 (e)),而多余的呼吸能力可比这两个组之间( ;图2 (f))。

3.2。帕金突变成纤维细胞线粒体网络演示更加分散

帕金是参与调节线粒体动力学,线粒体形态进行评估帕金突变体和控制成纤维细胞通过live-cell显微镜和图像分析。大约40细胞进行了分析,从每个成纤维细胞系和代表的图像帕金突变体和控制成纤维细胞在图所示3(一个)。每个图像评估关于形式因素(线粒体分支度)和纵横比(线粒体伸长程度)。的形式因素patient-derived成纤维细胞明显低于控制细胞( ;图3 (b)),这是符合一个更加分散的线粒体网络。没有观察到显著差异之间的纵横比patient-derived和控制成纤维细胞( ;图3 (c))。

3.3。线粒体膜电位( )是相似的帕金突变体和控制成纤维细胞

考虑到 线粒体的完整性的核心参数,是决定评估 纤维母细胞细胞系。成纤维细胞是沾JC-1电位染料,和每个细胞群的绿色和红色荧光排放同时测量通过流式细胞术。的差异 被检测到的红色差异:绿色荧光发射比率。获得红:绿色荧光发射率patient-derived和控制成纤维细胞的图形如图4。没有显著的差异 被观察到帕金突变体和控制成纤维细胞( )。

3.4。帕金突变成纤维细胞细胞增长而更容易受到线粒体的侮辱

CyQUANT化验的细胞生长进行确定细胞健康的整体状态之间的不同帕金突变体和控制成纤维细胞。如图5在patient-derived成纤维细胞,细胞生长明显高于控制基底条件下( )。成纤维细胞细胞生长也评估细胞压力的条件下,任何差异patient-derived和控制细胞在基底条件下可能不是显而易见。在这里,成纤维细胞治疗与CCCP诱导线粒体损伤和随后的帕金招聘受损的线粒体。发现细胞生长之间类似的病人和控制成纤维细胞甚至挺治疗后( )。然而,比较挺的效果在每个治疗纤维母细胞组(即。,with and without cellular stress) demonstrated that the growth of patient-derived fibroblasts was significantly more blunted by CCCP compared to the growth of control fibroblasts ( )。这表明是一个挺高度敏感帕金突变成纤维细胞相比,控制成纤维细胞。

4所示。讨论

大量的证据支持帕金参与线粒体功能。然而,许多这些研究依赖于人为过表达或重组标记帕金,可能引入实验构件(39,40]。因此关键调查parkin-associated线粒体的影响在适当的细胞模型,帕金在内源性表达的水平。Patient-derived真皮成纤维细胞尤其适合这个,他们创建了一个使用体外模型系统的定义帕金突变和age-accumulated细胞损伤的病人,同时微创捐赠个人(24]。目前的研究功能比较帕金突变成纤维细胞从南非野生型患者PD控制成纤维细胞使用各种化验线粒体的健康和功能。

令人惊讶的是,它发现线粒体的呼吸速率增加帕金突变成纤维细胞相比,控制成纤维细胞。特别是,病人细胞表现出显著增加基底呼吸,高架ATP-coupled呼吸,更高的最大呼吸速率。这是表明通过呼吸链电子流量增加,这是耦合的高氧化磷酸化。意料之外的增量在线粒体呼吸与大量研究报道减少呼吸活动PD患者的成纤维细胞帕金突变。例如,Mortiboys et al。25)描述线粒体复杂我活动的重要障碍帕金突变成纤维细胞,导致的损失 和减少细胞ATP含量。同样,Pacelli et al。27)报道,基底和最大呼吸速率显著减少成纤维细胞帕金突变。进一步调查的具体呼吸复合物导致呼吸通量的下降表明,复合物的活动我,III, IV是显著降低患者成纤维细胞(27]。

有趣的是比较这些结果和最近的一份报告Zanellati et al。29日),使用一个类似的实验方法,本研究探讨线粒体呼吸帕金突变成纤维细胞从四个PD患者。作者同样观察到病人细胞基底和最大呼吸增加;然而,尽管这种增量,他们报道大大降低ATP-coupled呼吸相比,突变体控制。这些研究结果与相应细胞ATP水平降低和损伤 ,这表明帕金线粒体突变成纤维细胞有非耦合。相比之下,目前的研究显示在ATP-coupled呼吸显著增高帕金突变体,没有任何赤字ATP-coupling效率或障碍 。矛盾的改善ATP-coupled呼吸没有帕金在本研究可能反映了这些代偿反应帕金突变成纤维细胞。

目前的研究发现显著差异患者和对照组的成纤维细胞的线粒体网络形态。而线粒体伸长的程度(纵横比)之间的可比性patient-derived和控制成纤维细胞,线粒体分支(形式)的数量显著下降。这种下降形式因素是符合增加线粒体网络的碎片(41]。我们以前报道,线粒体网络影响P1, P2, P3成纤维细胞(28]。然而,这个后续研究使用一个更大的控制样本容量,因此更多的动力来检测网络参数的差异。

在这里获得的结果相比,Mortiboys et al。25发现成纤维细胞帕金突变在线粒体分支有显著增加,量化的形式因素,暗示增加线粒体融合没有帕金。两项其他的研究表明帕金突变体和野生型控制基底条件下成纤维细胞表现出类似的形式因素(26,42]。然而,这两项研究发现治疗线粒体压力(百草枯和缬氨霉素,resp)减少形式因素和诱导线粒体网络分裂帕金突变体和控制成纤维细胞;这些只是统计上显著的减少成纤维细胞帕金突变。支持这些发现的结果Pacelli et al。(2011)观察到一个明显线粒体网络更加分散帕金甚至突变成纤维细胞在基底条件下;然而,这种差异不是量化的形式因素。这里的结果支持这些发现,但不是Mortiboys等的对比结果。25]。

此外,在目前的研究发现细胞生长明显更高帕金突变成纤维细胞在基底条件下,与出版的文献。例如,Mortiboys et al。25)报道,细胞生长相似控制和患者的成纤维细胞帕金突变,而Pacelli et al。27)报道,帕金突变成纤维细胞显示增长明显低于控制成纤维细胞。这两个研究报道基底下细胞生长,无应力的条件。可想而知,增加细胞增殖没有帕金本研究中观察到的结果是一个代谢转变应对帕金缺乏,这是已知的在各种癌症促进细胞增殖帕金突变(43]。此外,重要的是努力只使用纤维母细胞细胞系在低和类似通道号码,我们不能排除这种可能性,一些细胞系可能经历了自发的转换,这是会影响细胞的增长速度。

推测,显著的基底,ATP-linked,最大呼吸率帕金突变成纤维细胞,这些细胞增长率升高,可能是由于补偿效应。事实上,一些补偿性反应帕金缺乏文献中均有描述。Pacelli et al。27)报道,有缺陷的ATP生产帕金-突变成纤维细胞是由upregulation PGC1——补偿α蛋白表达,暗示补偿增加线粒体生物起源(44]。然而,几个PGC1——的表达式α目标基因直接参与线粒体生物起源(包括NRF1,TFAM,考克斯二世在patient-derived成纤维细胞)持平甚至下降。Pacelli等人推测未知PGC1 -转译后的修改α调制函数的帕金突变成纤维细胞,防止补偿增加线粒体生物起源。有趣的是推测,独特的遗传背景成纤维细胞在当前的研究中可能允许PGC1 -α介导的线粒体生物起源的增加。这值得进一步研究,因为它可以在一定程度上解释了相互矛盾的结果,由Pacelli et al。

其他研究也暗示增加补偿帕金缺乏成纤维细胞中线粒体生物起源。Grunewald et al。26]研究了柠檬酸合成酶活性作为线粒体质量总指数,发现此类活动显著更高帕金突变成纤维细胞比野生型控制。的确,Grunewald等人没有观察到任何损伤的线粒体复合物I-IV基底条件下。因此,柠檬酸合成酶活性增加,升高线粒体生物起源可以解释的温和的表型帕金突变成纤维细胞Grunewald等。同时观察到线粒体生物起源的标志不评估在目前的研究中,生物起源的增加可能构成补偿增加线粒体呼吸。指出,一个可能的补偿海拔parkin-deficient成纤维细胞中线粒体的生物起源是矛盾的:帕金参与促进线粒体生物起源;因此,这些过程预计将减少在缺乏帕金(45]。然而,未来调查的确切性质和机理的呼吸补偿中观察到帕金突变成纤维细胞可能会揭开一个更为复杂和微妙的帕金及其与线粒体的交互。

这些补偿性反应很可能依赖于细胞和组织代谢能力和适应性46]。在patient-derived因此,观察成纤维细胞不应该推断可能的影响在神经细胞环境中,作为神经元可能更受限制的补偿比真皮成纤维细胞剧目。此外,许多帕金是特异性的功能角色描述这将导致不同的功能缺帕金在成纤维细胞和神经元的影响47]。理想情况下,观察在这项研究应该在神经元模型进行验证,如诱导多能干细胞——(iPSC)派生的神经元帕金突变。

我们认识到几本研究的局限性。研究结果的样本规模小的限制三个patient-derived成纤维细胞细胞株,其中只有两个是可用的 和细胞生长化验。此外,本研究招募的病人的两个兄弟姐妹。小样本大小反映了缺乏帕金突变成纤维细胞模型,也明显小样本大小(2 - 6)的先前的研究帕金突变成纤维细胞(25- - - - - -29日]。建议报告的结果得到证实在一个更大的患者组和对照组。我们也建议严格的质量控制措施在成纤维细胞执行功能化验时,考虑到细胞生长,呼吸,和氧化应激可以极大地影响细胞衰老,自发的转换,或未被发现的分枝杆菌感染。

帕金缺乏的功能效应观察在这个探索性研究评估了在成纤维细胞培养基底,轻的条件。鉴于帕金在细胞应激反应中发挥的重要作用,线粒体损伤 帕金突变成纤维细胞可能只是随时可见高度氧化条件下,细胞在哪里更依赖于线粒体ATP生产。未来的研究应该比较结果这里获得更多的强调或氧化条件下成纤维细胞培养,尤其是对线粒体呼吸和 分析。

总之,我们的结果不支持的线粒体呼吸障碍的结果帕金突变成纤维细胞,同时并存与先前报道的这些细胞的线粒体动力学发生改变。这些初步的研究结果表明患者成纤维细胞的代偿反应用于这项研究。未来的研究应该在调查的分子机制缺乏帕金线粒体补偿;蛋白质组学分析帕金突变成纤维细胞可能特别适用于识别特异表达的生物过程。见解来自这些研究可能对治疗策略有重要启示,旨在保护线粒体功能的PD患者。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者感谢参与本研究的患者和控制和老黛比Joubert病人招聘。他们也感谢女士Lize Engelbrecht和安德里亚女士Gutschmidt对于live-cell显微镜和流式细胞仪的技术援助,分别。作者承认南非医学委员会(SA-MRC)自创的格兰特,国家研究基金会(NRF)研究格兰特,和哈利克罗斯利基金会以及SA-MRC结核病研究中心和DST / NRF卓越中心生物医学结核病研究金融支持这项工作。

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