RESUMO
Mitochondrial trifunctional protein and long-chain 3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase deficiencies are fatty acid oxidation disorders biochemically characterized by tissue accumulation of long-chain fatty acids and derivatives, including the monocarboxylic long-chain 3-hydroxy fatty acids (LCHFAs) 3-hydroxytetradecanoic acid (3HTA) and 3-hydroxypalmitic acid (3HPA). Patients commonly present severe cardiomyopathy for which the pathogenesis is still poorly established. We investigated the effects of 3HTA and 3HPA, the major metabolites accumulating in these disorders, on important parameters of mitochondrial homeostasis in Ca(2+) -loaded heart mitochondria. 3HTA and 3HPA significantly decreased mitochondrial membrane potential, the matrix NAD(P)H pool and Ca(2+) retention capacity, and also induced mitochondrial swelling. These fatty acids also provoked a marked decrease of ATP production reflecting severe energy dysfunction. Furthermore, 3HTA-induced mitochondrial alterations were completely prevented by the classical mitochondrial permeability transition (mPT) inhibitors cyclosporin A and ADP, as well as by ruthenium red, a Ca(2+) uptake blocker, indicating that LCHFAs induced Ca(2+)-dependent mPT pore opening. Milder effects only achieved at higher doses of LCHFAs were observed in brain mitochondria, implying a higher vulnerability of heart to these fatty acids. By contrast, 3HTA and docosanoic acids did not change mitochondrial homeostasis, indicating selective effects for monocarboxylic LCHFAs. The present data indicate that the major LCHFAs accumulating in mitochondrial trifunctional protein and long-chain 3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase deficiencies induce mPT pore opening, compromising Ca(2+) homeostasis and oxidative phosphorylation more intensely in the heart. It is proposed that these pathomechanisms may contribute at least in part to the severe cardiac alterations characteristic of patients affected by these diseases.
Assuntos
Sinalização do Cálcio , 3-Hidroxiacil-CoA Desidrogenase de Cadeia Longa/metabolismo , Mitocôndrias Cardíacas/metabolismo , Proteínas de Transporte da Membrana Mitocondrial/metabolismo , Ácidos Mirísticos/metabolismo , Fosforilação Oxidativa , Ácidos Palmíticos/metabolismo , Trifosfato de Adenosina/metabolismo , Animais , Bloqueadores dos Canais de Cálcio/farmacologia , Sinalização do Cálcio/efeitos dos fármacos , Cardiomiopatias/enzimologia , Cardiomiopatias/metabolismo , Permeabilidade da Membrana Celular/efeitos dos fármacos , Inibidores Enzimáticos/farmacologia , Humanos , Erros Inatos do Metabolismo Lipídico/enzimologia , Erros Inatos do Metabolismo Lipídico/metabolismo , 3-Hidroxiacil-CoA Desidrogenase de Cadeia Longa/deficiência , Potencial da Membrana Mitocondrial/efeitos dos fármacos , Mitocôndrias Cardíacas/efeitos dos fármacos , Mitocôndrias Cardíacas/enzimologia , Membranas Mitocondriais/efeitos dos fármacos , Membranas Mitocondriais/metabolismo , Miopatias Mitocondriais/enzimologia , Miopatias Mitocondriais/metabolismo , Poro de Transição de Permeabilidade Mitocondrial , Dilatação Mitocondrial/efeitos dos fármacos , Proteína Mitocondrial Trifuncional/deficiência , Proteína Mitocondrial Trifuncional/metabolismo , NADP/metabolismo , Doenças do Sistema Nervoso/enzimologia , Doenças do Sistema Nervoso/metabolismo , Especificidade de Órgãos , Fosforilação Oxidativa/efeitos dos fármacos , Ratos Wistar , Rabdomiólise/enzimologia , Rabdomiólise/metabolismoRESUMO
We have described that administration of seeds or parts of the seed of Senna occidentalis (coffee senna) for long periods, induces histochemical changes in the skeletal muscles of hens and rats that are characteristic of a mitochondrial myopathy--as decrease of SDH and COX activity, with some COX negative fibers. In this experimental model of mitochondrial myopathy, as in many human mitochondrial diseases, there is a random distribution of COX negative fibers. Some fibers are completely COX negative while others are partially negative and others are completely positive. In the present work we have studied the distribution of COX negative mitochondria at transmission electron microscopy in skeletal muscle of rats in this experimental myopathy. In myofibers of intoxicated animals the expression of COX was heterogeneous. The histochemical reaction was observed in the internal membrane (more evident in mitochondrial cristae) of all mitochondria of some myofibers, while it was almost absent in other myofibers. In these myofibers the great part of the mitochondria were negative for COX reaction while other ones had a weak expression of this enzyme (dot or focal expression of COX). Our results indicated that the COX mitochondrial activity is heterogeneously impaired in myofibers of rats intoxicated with S. occidentalis. These abnormalities remember those observed in some types of human mitochondrial myopathies.
Assuntos
Deficiência de Citocromo-c Oxidase , Mitocôndrias/efeitos dos fármacos , Fibras Musculares Esqueléticas/efeitos dos fármacos , Músculo Esquelético/efeitos dos fármacos , Sementes/toxicidade , Senna , Dieta , Modelos Animais de Doenças , Mitocôndrias/enzimologia , Mitocôndrias/ultraestrutura , Miopatias Mitocondriais/enzimologia , Miopatias Mitocondriais/etiologia , Miopatias Mitocondriais/patologia , Fibras Musculares Esqueléticas/enzimologia , Fibras Musculares Esqueléticas/ultraestrutura , Músculo Esquelético/enzimologia , Músculo Esquelético/ultraestrutura , Plantas Medicinais , Extrato de Senna/toxicidade , Senna/químicaRESUMO
The activities of the enzymes NADH dehydrogenase, NADH cytochrome e reductase, succinate dehydrogenase, succinate cytochrome e reductase, cytochrome c oxidase and citrate synthase in normal and sick human skeletal muscle mitochondria were determined. A control group was formed by 13 normal people and without using continuous medication. The patient group was formed by 10 people whose pathological diagnosis indicated suspicion of mitochondrial myopathy. A decrease in the activity of the enzymes in all patient was observed: 7 with abnormality in all the tested enzymes; 2 with deficiencies in all the enzymes except cytochrome e oxidase; and 1 with dysfunction only in the activities of succinate dehydrogenase and succinate cytochrome e reductase. The results indicate multiple or combined deficiencies in the respiratory chain, besides dysfunction of citrate synthase in 9 patients. In one exceptional case, the enzymatic deficiency was restricted to complex II. It is possible to conclude that the methodology used herein is adequate and easily applicable to clinical objectives, and that the results obtained allow characterization of the deficient mitochondrial enzymatic complexes, thus showing that the origin of the diseases is an energetic metabolic dysfunction.
Assuntos
Metabolismo Energético , Mitocôndrias Musculares/enzimologia , Miopatias Mitocondriais/enzimologia , Adolescente , Adulto , Criança , Pré-Escolar , Citrato (si)-Sintase/análise , Complexo IV da Cadeia de Transporte de Elétrons/análise , Feminino , Humanos , Técnicas In Vitro , Masculino , Pessoa de Meia-Idade , Músculo Esquelético/patologia , NADH Desidrogenase/análise , Succinato Citocromo c Oxirredutase/análise , Succinato Desidrogenase/análiseRESUMO
Foi determinada a atividade das enzimas NADH desidrogenase, NADH citocromo e redutase, succinato desidrogenase, succinato citocromo e redutase, citocromo e oxidase e citrato sintase em mitocôndrias de músculo esquelético humano normal e doente (suspeito de miopatia mitocondrial). O grupo controle foi constituído de 13 indivíduos normais e que nao faziam uso contínuo de fármacos. O grupo doente era constituído de 10 pacientes cujo diagnóstico anatomopatológico indicava suspeita de miopatia mitocondrial. Observou-se reduçao na atividade das enzimas em todos os pacientes: 7 com anormalidades em todas as enzimas ensaiadas; 2 com deficiências em todas as enzimas exceto na citocromo e oxidase; e 1 paciente com disfunçao apenas na atividade da succinato desidrogenase e succinato citocromo e redutase. Este perfil possibilitou caracterizar múltiplas deficiências ou deficiência combinada da cadeia respiratória, além da disfunçao na citrato sintase em 9 pacientes. Um dos casos constituiu exceçao, sendo a deficiência enzimática restrita ao complexo II. Foi possível concluir que a metodologia usada é adequada e facilmente aplicável aos objetivos clínicos. Os resultados obtidos possibilitam a caracterizaçao dos complexos enzimáticos mitocondriais deficientes, mostrando que tais enfermidades sao originadas de disfunçao no metabolismo energético.
Assuntos
Humanos , Masculino , Feminino , Pré-Escolar , Criança , Adolescente , Adulto , Pessoa de Meia-Idade , Técnicas In Vitro , Mitocôndrias Musculares/enzimologia , Miopatias Mitocondriais/enzimologia , Músculo Esquelético/patologia , Citrato (si)-Sintase/análise , Complexo IV da Cadeia de Transporte de Elétrons/análise , NADH Desidrogenase/análise , Succinato Citocromo c Oxirredutase/análise , Succinato Desidrogenase/análiseRESUMO
Estudamos 6 pacientes, 2 caes e um coelho com intoxicaçao crotálica. Avaliamos a conduçao nervosa periférica sensitiva e motora, a transmissao neuro-muscular e eletromiografias. As biópsias de músculo foram processada por histoquímica. Os 6 pacientes apresentaram mononeuropatia sensitiva no nervo periférico adjacente ao local da inoculaçao do veneno e encontramos evidências histoquímicas de miopatia mitocondrial. Os defeitos da transmissao neuro-muscular foram mínimos. A maioria dos autores admite que veneno crotálico determina síndrome miastênica. Nossos achados indicam que ptose palpebral, facies miastênico e fraqueza muscular observados após acidente crotálico, correspondem provavelmente a miopatia mitocondrial, muitas vezes transitória e reversível.