Investigate the effect of mitochondrial energy state on Ca2+ sparks and handling

研究线粒体能量状态对 Ca2 火花和处理的影响

基本信息

  • 批准号:
    8502743
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 22.67万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2011
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2011-08-20 至 2015-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Heart disease is the single largest killer of the American. A growing body of evidence has shown that there is a close relationship between Ca2+ handling abnormalities and development of heart disease. Therefore it is fundamentally important to understand the regulation of Ca2+ signaling under pathological conditions. Local control of Ca2+-induced Ca2+ release (CICR) depends on the spatial organization of L-type Ca2+ channels and ryanodine receptors (RyR) in the dyad. Analogously, Ca2+ uptake by mitochondria is facilitated by their close proximity to the Ca2+ release sites, a process required for stimulating oxidative phosphorylation during changes in work. Mitochondrial feedback on CICR, however, is less well understood. Since mitochondria are a primary source of reactive oxygen species (ROS), they could potentially influence the cytosolic redox state, in turn altering RyR open probability. In this proposed study, a two photon laser microscope system will be used to directly examine how acute changes in energy state dynamically influence Ca2+ spark properties under various experimental conditions. Cytosolic Ca2+ (or ROS), A^m, and NADH will be recorded simultaneously in isolated guinea pig cardiomyocytes and analyzed offline using imaged. The spatiotemporal coupling between mitochondria! depolarization and Ca2+ sparks will be analyzed using a quantitative approach. Furthermore, a computational model of mitochondria and Ca2+ release unit will be developed to quantitatively investigate the interaction between mitochondrial energetics and local Ca2+ handling. Finally, an integrated model of the cardiomyocyte incorporating substrate metabolism, cellular electrophysiology, pH regulation and E-C coupling will be developed to investigate the mechanisms underlying alterations in energy production, ion channels, Ca2+ handling and pH, as well as the resulting reduction of cardiac contractile function during ischemia-reperfusion. By combining the experimental and computational results, these studies will allow for a complete understanding the origin of post-ischemic injury and development of heart failure, and significantly spur the development of novel heart disease therapies.
心脏病是美国人的最大杀手。越来越多的证据表明,有 Ca2+处理异常与心脏病的发生有着密切的关系。所以 了解病理条件下 Ca2+ 信号传导的调节至关重要。 Ca2+ 诱导的 Ca2+ 释放 (CICR) 的局部控制取决于 L 型 Ca2+ 的空间组织 通道和兰尼碱受体 (RyR) 成对存在。类似地,线粒体对 Ca2+ 的吸收是 由于它们靠近 Ca2+ 释放位点,这是刺激氧化所需的过程 工作变化期间的磷酸化。然而,人们对 CICR 的线粒体反馈知之甚少。 由于线粒体是活性氧 (ROS) 的主要来源,它们可能会影响 细胞质氧化还原状态,进而改变 RyR 开放概率。在这项拟议的研究中,双光子激光器 显微镜系统将用于直接检查能量状态动态如何急剧变化 在各种实验条件下影响 Ca2+ 火花特性。胞质 Ca2+(或 ROS)、A^m、 和 NADH 将在分离的豚鼠心肌细胞中同时记录并使用离线分析 成像。线粒体之间的时空耦合!去极化和 Ca2+ 火花将 使用定量方法进行分析。此外,线粒体和 Ca2+ 的计算模型 将开发释放单元来定量研究线粒体能量学之间的相互作用 和局部 Ca2+ 处理。最后,心肌细胞整合基质的集成模型 将开发代谢、细胞电生理学、pH 调节和 E-C 耦合来研究 能量产生、离子通道、Ca2+ 处理和 pH 值变化的潜在机制,以及 缺血再灌注期间心脏收缩功能的降低。通过结合 实验和计算结果,这些研究将有助于全面了解 缺血后损伤和心力衰竭的发展,并显着促进新型心脏的发展 疾病疗法。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Inhibiting Na+/K+ ATPase can impair mitochondrial energetics and induce abnormal Ca2+ cycling and automaticity in guinea pig cardiomyocytes.
  • DOI:
    10.1371/journal.pone.0093928
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Li Q;Pogwizd SM;Prabhu SD;Zhou L
  • 通讯作者:
    Zhou L
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  • 资助金额:
    $ 22.67万
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