Mitochondriale revolutie: cellen passen zich aan aan energiestilte!

Mitochondriale revolutie: cellen passen zich aan aan energiestilte!

Een onderzoeksteam van de Universiteit van Keulen heeft nieuwe inzichten verkregen in hoe cellen reageren op mitochondriale disfunctie. Mitochondria zijn cruciaal voor de energieproductie en stressreactie in cellen. De studie, gepubliceerd in Natuurmetabolisme, richt zich op bruin vetweefsel, dat een hoge energiebehoefte heeft. In plaats van inactief te worden wanneer mitochondriale disfunctie optreedt, passen deze cellen hun metabolisme actief aan.

Onderzoek toont aan dat bij mitochondriale disfunctie specifieke sleutelenzymen in bruine vetcellen worden gereorganiseerd om D-2HG te produceren. Deze stof beïnvloedt de DNA-structuur in de celkern, reguleert de genactivatie en stabiliseert de nucleaire envelop. Interessant is dat hoge niveaus van D-2HG correleren met een “witmakende” respons in bruin vetweefsel, wat een verandering in de celidentiteit signaleert. Professor Dr. Aleksandra Trifunovic leidt het onderzoeksteam dat de ontdekking presenteert van een ‘mitochondriale geïntegreerde stressreactie’ die verder gaat dan de klassieke stresssignalering.

Onderzoeksmethodologie

Muizen werden gebruikt als modelorganismen voor het onderzoek en werden gefokt en gehouden in het CECAD Research Center van de Universiteit van Keulen. De dieren werden onder strikte voorwaarden gehouden, waaronder naleving van de NIH-richtlijnen en goedkeuring van de lokale autoriteiten (LANUV). Tijdens het broeden werden mannetjes gekoppeld aan een of twee vrouwtjes vanaf een minimumleeftijd van 8 weken. Hun lichaamsgewicht werd wekelijks geregistreerd en er werden gedetailleerde histologische analyses uitgevoerd.

De vetweefselmonsters werden gefixeerd en in paraffine geplaatst voor latere onderzoeken. Verschillende technieken zoals elektronenmicroscopie en 3D-reconstructie werden gebruikt om mitochondriale dichtheid en lipidedruppelanalyse uit te voeren. Het onderzoek omvatte ook experimentele behandelingen om metabolische activiteiten te beoordelen, evenals eiwitisolatie en analyse door middel van SDS-PAGE en Western blotting.

Signaalroutes en therapeutische toepassingen

Het centrale doel van het onderzoek is om de signaalroute dieper te onderzoeken in andere weefsels zoals het hart en de hersenen. Door de celkern te analyseren, zou stabiliteit kunnen dienen als een marker voor mitochondriale signalen en de toestand van de cel. Op de lange termijn is het onderzoek gericht op het ontwikkelen van therapeutische benaderingen die specifiek deze mitochondriale stressreacties kunnen benutten.

Samenvattend benadrukt de huidige studie de complexiteit van cellulaire reacties bij mitochondriale dysfunctie en opent veelbelovende perspectieven voor toekomstige therapeutische strategieën. De bevindingen zouden kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van nieuwe behandelingen voor ziekten die verband houden met mitochondriale disfunctie, zoals stofwisselingsstoornissen of neurodegeneratieve ziekten.