En ny undersøgelse afslører yderligere indsigt i, hvordan elektriske "power grids" af indbyrdes forbundne mitokondrier inde i hjerte muskelceller virker. Det viser at en celles net omfatter flere mindre undernetværker og en mekanisme, der virker på samme måde som en afbryder. Disse funktioner gør det muligt for nettet at fortsætte med at understøtte cellen ved at begrænse spredningen af ​​lokale fejl som sygdomsrelateret sammenbrud af individuelle mitokondrier.

Forskere brugte højopløsningsbilleddannelse til at se mitokondrier i en enkelt hjertecelle - dem, der blev markeret i rødt i dette billede, blev udsat for ultraviolet lys.

Billede: NHLBI

Undersøgelsen er et teams arbejde på National Institutes of Health (NIH) i Bethesda, MD, og ​​det offentliggøres i tidsskriftet Cellerapporter .

Lederforfatter Dr. Brian Glancy, fra Muscle Energetics Laboratory ved NIH's National Heart, Lung og Blood Institute (NHLBI), og kolleger mener, at deres resultater giver vigtige spor om, hvor sundt og sygt hjerte og skeletmuskel virker.

Sådan viden, siger de, kunne øge forståelsen af ​​tilstande som mitokondrie sygdomme, hjertesygdomme og muskeldystrofi.

Muskelceller skal give masser af energi til magtbevægelse af muskler, der udfører en række funktioner, fra at flytte arme og ben til at pumpe hjertet.

For at levere denne energi indeholder muskelceller mange små rum eller organeller kaldet mitokondrier, hvilke forskere ofte beskriver som "krafthuse" af celler.

Mitokondrier danner et cellulært "elnet"

Mitokondrier er specialiserede organeller, der omdanner sukkerarter, fedtstoffer og andre næringsstoffer til energirige molekyler - især en kendt som adenosintrifosfat (ATP).

Mitokondrier har nogle usædvanlige træk. For eksempel har de to omgivende membraner og deres egen genetiske kode, der er adskilt fra det, der holdes i DNA'et i cellekernen.

De deler også uafhængigt af cellen; Deres timing og replikationshastighed er ikke koblet til cellenes.

For at producere ATP er mitokondrierne afhængige af deres to membraner: en ydre, der har huller, der er store nok til at ioner passerer igennem, og en indre, der er mindre gennemtrængelig.

Disse og andre forskelle mellem de to membraner tillader mitokondrier at opretholde en forskel i spænding på tværs af dem, der virker som en midlertidig energibesparelse (som et batteri), der er afgørende for produktionen af ​​ATP gennem en proces kaldet oxidativ phosphorylering.

Imidlertid rapporterede det samme NIH-team efter et brug af højopløselige 3-D-billeder for at undersøge mitokondrier inde i muskelceller i muskelskelet. Det samme NIH-hold rapporterede et banebrydende studie, der blev offentliggjort i 2015, hvilket viste nogle af de langvarige holdninger vedrørende mitokondrier på deres hoved: kemikaliet Diffusion af ATP var ikke det eneste middel til energifordeling i celler.

I den undersøgelse afslørede holdet, at den elektriske energi, der blev opbevaret i spændingen over mitokondrierens to membraner, var en primær energikilde i cellen og "den dominerende vej til muskelforsyning i skeletmuskel". Undersøgelsen etablerede tanken om, at mitokondrier fungerer som et "strømnettet" inde i cellen.

Mitokondriske elnet har indbyggede sikkerhedsfunktioner

I den nye undersøgelse tager Dr. Glancy og kolleger de tidligere resultater videre og viser, at mitokondriske elnet har indbyggede sikkerhedsfunktioner, der gør det muligt for cellen at fortsætte med at arbejde, hvis en del af nettet udvikler en fejl.

Igen opdagede teamet ved hjælp af højopløselige 3-D billeder og lysaktiverede prober og arbejder med musens hjerte muskel- og skeletmuskelceller at strømnettet i disse celler omfatter subnetværk af mitokondrier, som er forbundet via "intermitokondrial Krydsninger ", som virker på samme måde som afbrydere.

Forskerne fandt, at dette arrangement gør det muligt for fejlfrie mitokondrier at blive "elektrisk adskilt fra netværket om få sekunder" og dermed sikre integriteten af ​​det samlede net, så det kan fortsætte med at forsyne cellen med energi.

Forskerne ligner processen med en bys strømnettet. Når lynnedslag rammer, kan lysene flimre over hele byen i et sekund eller to, men takket være arrangementet af afbrydere og undernetværk, genvinder gitteret hurtigt og strømforbruget er begrænset til en lille del af netværket. De konkluderer:

Dette mitokondriske netværksbeskyttelsessystem begrænser udbredelsen af ​​lokale fejl og muliggør hurtig genopretning af ubeskadigede mitokondrier for at opretholde cellulær funktion."

Lær hvordan inflammation kan gøre mitokondrier til giftige fabrikker.

Help for hacked sites: Assess the damage (hacked with spam) (Video Medicinsk Og Professionel 2025).