Valeriya B. Vays

1 Universitatea de Stat Lomonosov din Moscova, Institutul de biologie fizico-chimică Belozersky, Vorobyevy Gory, Moscova 119992, Rusia

antioxidantul

2 Universitatea de Stat Lomonosov din Moscova, Institutul de Mitoinginerie, Vorobyevy Gory, Moscova 119992, Rusia

Chupalav M. Eldarov

1 Universitatea de Stat Lomonosov din Moscova, Institutul de biologie fizico-chimică Belozersky, Vorobyevy Gory, Moscova 119992, Rusia

Irina M. Vangely

1 Universitatea de Stat Lomonosov din Moscova, Institutul de biologie fizico-chimică Belozersky, Vorobyevy Gory, Moscova 119992, Rusia

2 Universitatea de Stat Lomonosov din Moscova, Institutul de Mitoinginerie, Vorobyevy Gory, Moscova 119992, Rusia

Natalia G. Kolosova

2 Universitatea de Stat Lomonosov din Moscova, Institutul de Mitoinginerie, Vorobyevy Gory, Moscova 119992, Rusia

3 Institutul de citologie și genetică, filiala siberiană a Academiei de Științe din Rusia, Acad., Novosibirsk 630090, Rusia

Laura E. Bakeeva

1 Universitatea de Stat Lomonosov din Moscova, Institutul de biologie fizico-chimică Belozersky, Vorobyevy Gory, Moscova 119992, Rusia

2 Universitatea de Stat Lomonosov din Moscova, Institutul de Mitoinginerie, Vorobyevy Gory, Moscova 119992, Rusia

Vladimir P. Skulachev

1 Universitatea de Stat Lomonosov din Moscova, Institutul de biologie fizico-chimică Belozersky, Vorobyevy Gory, Moscova 119992, Rusia

2 Universitatea de Stat Lomonosov din Moscova, Institutul de Mitoinginerie, Vorobyevy Gory, Moscova 119992, Rusia

Abstract

Un studiu comparativ microscopic electronic al ultrastructurii mitocondriilor la mușchii scheletici la șobolanii Wistar și OXYS de 3 și 24 de luni a relevat modificări dependente de vârstă atât în ​​organizarea generală a reticulului mitocondrial, cât și în ultrastructura mitocondriilor. Cele mai pronunțate modificări ale ultrastructurii au fost detectate la șobolanii OXYS care suferă de stres oxidativ permanent. La șobolanii OXYS, modificări semnificative ale ultrastructurii mitocondriale au fost detectate deja la vârsta de 3 luni. Dintre acestea, au existat apariția megamitocondriilor și reducerea cristelor, rezultând formarea de regiuni fără criste în cadrul mitocondriilor. La șobolanii OXYS de 24 de luni, reticulul mitocondrial a fost complet distrus. În regiunea izotropă a fibrelor musculare, erau prezente doar mitocondriile solitare mici. Au apărut regiuni de miofibrile lizate, precum și regiuni vaste pline de autofagozomi. Un antioxidant mitocondrial SkQ1 (administrat zilnic șobolanilor cu alimente în doză de 250 nmol/kg greutate corporală timp de 5 luni începând cu vârsta de 19 luni) a împiedicat dezvoltarea modificărilor distructive dependente de vârstă atât la șobolanii Wistar, cât și la cei OXYS.

INTRODUCERE

Sarcopenia, pierderea treptată a masei și funcției musculare, este o caracteristică comună a îmbătrânirii umane. Pentru a vindeca sarcopenia, este necesar să se mențină homeostazia și repararea mușchilor scheletici. În timp ce exercițiile aerobice au fost documentate pentru a atenua și chiar inversa parțial sarcopenia, un studiu recent a raportat doar 2% dintre subiecții în vârstă care au exercitat în mod regulat [1]. Prin urmare, este o mare nevoie de o intervenție mai disponibilă pentru a depăși sarcopenia.

În ultimul deceniu, s-au obținut o cantitate mare de date experimentale care au demonstrat că șobolanii OXYS accelerați cu senescența sunt un model bun pentru studiile mecanismelor modificărilor oxidative legate de stres legate de vârstă, precum și o analiză a noilor abordări terapeutice. Șobolanii OXYS prezintă o dezvoltare foarte timpurie a fenotipurilor patologice asociate vârstei, asemănătoare cu mai multe tulburări geriatrice observate la om, inclusiv cataractă, retinopatie asemănătoare DMA, osteoporoză și disfuncții cerebrale legate de vârstă [16-21]. S-a emis ipoteza că senescența accelerată a șobolanilor OXYS se asociază cu o disfuncție progresivă mitocondrială indusă de ROS. Prin urmare, suplimentarea alimentară cu antioxidanți ar putea preveni deteriorarea prematură a funcției mitocondriale la șobolanii OXYS [22]. Recent, am arătat că dozele foarte mici de SkQ1 previn unele consecințe ale senescenței accelerate la acești șobolani. În special, SkQ1 a prevenit complet sau cel puțin a întârziat dezvoltarea cataractei și retinopatiei [15, 23], un declin al sistemului imunitar dependent de vârstă [15, 24], comportamentul motivat sexual [25] și alte modificări ale comportamentului [ 16, 19] care apar la șobolanii OXYS de vârstă medie.

Scopul acestui studiu a fost de a examina caracteristicile ultrastructurale ale aparatului mitocondrial al fibrelor musculare scheletice ale șobolanilor Wistar și OXYS în timpul îmbătrânirii și de a investiga posibilele efecte ale SkQ1 asupra modificărilor mitocondriilor legate de sarcopenie la acești șobolani.

REZULTATE

Așa cum s-a arătat anterior folosind reconstituirea tridimensională a secțiunilor seriale ultra-subțiri [26-29], profilurile mitocondriale din mușchii scheletici sunt uniți cu reticulul mitocondrial care se întinde de-a lungul fibrei musculare. FIG. Fig.1 1 prezintă o secțiune transversală a unei fibre musculare scheletice a tânărului șobolan Wistar. Se poate vedea o rețea bine dezvoltată a reticulului mitocondrial constând dintr-o populație subsarcolemală de mitocondrii (săgeata 1) și un sistem interfibrilar de mitocondrii întinse (săgețile 2). Ultrastructura interioară a mitocondriilor (Fig. (Fig. 2A) 2A) a dezvăluit crestele aranjate într-o manieră reciproc paralelă.