Hydrogen peroxide, nitric oxide and ATP are molecules involved in cardiac mitochondrial biogenesis in Diabetes

Authors
Bombicino, Silvina Sonia; Iglesias, Dario Ezequiel; Rukavina Mikusic, Ivana Agustina; Buchholz, Bruno; Gelpi, Ricardo Jorge; Boveris, Alberto Antonio; Valdez, Laura Batriz
Publication Year
2017
Language
English
Format
article
Status
Published version
Description
This study, in an experimental model of type I Diabetes Mellitus in rats, deals with the mitochondrial production rates and steady-state concentrations of H2O2 and NO, and ATP levels as part of a network of signaling molecules involved in heart mitochondrial biogenesis. Sustained hyperglycemia leads to a cardiac compromise against a work overload, in the absence of changes in resting cardiac performance and of heart hypertrophy. Diabetes was induced in male Wistar rats by a single dose of Streptozotocin (STZ, 60 mg × kg-1, ip.). After 28 days of STZ-injection, rats were sacrificed and hearts were isolated. The mitochondrial mass (mg mitochondrial protein × g heart-1), determined through cytochrome oxidase activity ratio, was 47% higher in heart from diabetic than from control animals. Stereological analysis of cardiac tissue microphotographs showed an increase in the cytosolic volume occupied by mitochondria (30%) and in the number of mitochondria per unit area (52%), and a decrease in the mean area of each mitochondrion (23%) in diabetic respect to control rats. Additionally, an enhancement (76%) in PGC-1α expression was observed in cardiac tissue of diabetic animals. Moreover, heart mitochondrial H2O2 (127%) and NO (23%) productions and mtNOS expression (132%) were higher, while mitochondrial ATP production rate was lower (~ 40%), concomitantly with a partial-mitochondrial depolarization, in diabetic than in control rats. Changes in mitochondrial H2O2 and NO steady-state concentrations and an imbalance between cellular energy demand and mitochondrial energy transduction could be involved in the signaling pathways that lead to the novo synthesis of mitochondria. However, this compensatory mechanism triggered to restore the mitochondrial and tissue normal activities, did not lead to competent mitochondria capable of supplying the energetic demands in diabetic pathological conditions.
Fil: Bombicino, Silvina Sonia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica; Argentina
Fil: Iglesias, Dario Ezequiel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica; Argentina
Fil: Rukavina Mikusic, Ivana Agustina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica; Argentina
Fil: Buchholz, Bruno. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Patología; Argentina
Fil: Gelpi, Ricardo Jorge. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Patología; Argentina
Fil: Boveris, Alberto Antonio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica; Argentina
Fil: Valdez, Laura Batriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica; Argentina
Subject
HEART MITOCHONDRIA
DIABETES
MITOCHONDRIAL BIOGENESIS
MITOCHONDRIAL NITRIC OXIDE SYNTHASE (MTNOS)
Inmunología
Medicina Básica
CIENCIAS MÉDICAS Y DE LA SALUD
Access level
Restricted access
License
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
Repository
CONICET Digital (CONICET)
Institution
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
OAI Identifier
oai:ri.conicet.gov.ar:11336/47653