미토콘드리아 손상

미토콘드리아는 세포 에너지 생산, 칼슘 조절 및 세포 사멸의 중심이기 때문에 파킨슨병(PD) 발병뿐만 아니라 다른 신경 질환에서도 중요한 역할을 합니다. 이러한 세포 소기관의 기능 장애는 PD의 특징인 도파민성 뉴런의 사멸로 이어지는 복잡한 과정에 관여하는 것으로 밝혀졌습니다. 미토콘드리아 손상을 유도하기 위해 6-OHDA, 로테논, 안티마이신, MPP+를 비롯한 여러 신경독소가 일반적으로 사용됩니다.

Scantox에서는 다양한 병변을 결합한 여러 분석이 설정되어 있습니다. 세포 모델과 미토콘드리아 마커를 사용할 수 있습니다:

도파민 신경세포를 선택적으로 표적으로 하는 신경독소인 6-OHDA는 산화 스트레스를 유도하고 복합체 I의 활동을 손상시켜 미토콘드리아 기능을 방해합니다. 이는 ATP 고갈과 활성 산소 종(ROS)의 생성으로 이어져 궁극적으로 신경 세포의 사멸을 초래합니다.
미토콘드리아 복합체 I의 강력한 억제제인 로테논은 전자 수송을 방해하여 ATP 생성을 감소시키고 ROS 생성을 증가시킵니다. 이러한 미토콘드리아 기능 장애는 PD 환자에서 관찰되는 미토콘드리아 기능 장애와 유사하며 도파민성 신경세포의 퇴화를 유발합니다.
미토콘드리아 복합체 III의 억제제인 안티마이신은 호흡기 사슬 내의 전자 흐름을 방해하여 미토콘드리아 기능 장애와 ROS 생성을 유발합니다. 이러한 미토콘드리아 활동 장애는 신경세포 손상에 기여하며 PD 발병과 관련이 있는 것으로 알려져 있습니다.
MPTP의 대사 산물인 MPP+는 미토콘드리아 복합체 I을 억제하고 ATP 생성을 방해하며 산화 스트레스를 유도하여 도파민 신경세포를 선택적으로 표적으로 삼습니다. 이는 미토콘드리아 기능 장애와 신경 세포 사멸로 이어져 PD 병리의 주요 측면을 모방합니다.

미토콘드리아 활동은 다음과 같은 형광 프로브를 포함한 다양한 기술을 사용하여 측정할 수 있습니다:

TMRM (테트라메틸로다민 메틸 에스테르)과 미토트래커는 활성 미토콘드리아에 선택적으로 축적되어 시간이 지나도 살아있는 세포에서 미토콘드리아 막 잠재력과 기능을 평가할 수 있는 IncuCyte® 생세포 이미징 시스템을 활용합니다.
DCFDA와 MitoSOX는 각각 산화 스트레스 수준과 미토콘드리아 특이적 ROS 생성을 평가하는 데 활용됩니다. DCFDA는 전반적인 세포 ROS 수준을 측정하는 반면, MitoSOX는 미토콘드리아를 표적으로 하여 미토콘드리아의 산화 스트레스에 대한 통찰력을 제공합니다.
JC-1은 일반적으로 MPP+와 같은 PD 특이적 신경독소와 관련된 미토콘드리아 막 전위 변화를 평가하는 데 사용됩니다. JC-1을 사용하면 미토콘드리아 막 전위 변화를 정량화할 수 있어 PD 발병 기전에서 미토콘드리아 기능 장애를 이해하는 데 기여합니다.

모든 분석은 다양한 세포 유형에 대해 수행할 수 있습니다:

도파민성 신경세포의 모델로 자주 사용되는 인간 신경모세포종 세포주인 SH-SY5Y 세포.
일차 설치류 피질 또는 해마 뉴런으로 일반적인 뉴런 반응에 대한 통찰력을 제공합니다.
복측 중뇌의 일차 설치류 뉴런, PD에 직접 영향을 받는 도파민성 뉴런에 집중
유도만능줄기세포 유래 뉴런인 iPSC 유래 뉴런은 인간 고유의 맥락을 제공하며 연구 결과를 임상 응용 분야로 전환하는 데 필수적입니다.

Scantox에서는 이러한 분석이 자주 수행되며, 다음 연구 프로젝트의 특정 요구에 따라 워크플로를 조정할 수 있습니다.

그림 1: TMRM(테트라메틸로다민 메틸 에스테르)을 사용하여 평가한 일차 피질 마우스 뉴런의 미토콘드리아 활성도. A: 시간 경과에 따른 TMRM의 총 통합 강도. 데이터는 데이터 포인트 + 평균의 표준 오차(SEM; 그룹당 n=8)로 표시됩니다. B: 24시간 동안의 TMRM 총 통합 강도의 곡선 아래 면적(AUC). 데이터는 평균의 표준 오차(SEM; 그룹당 n=6)가 포함된 막대 그래프로 표시됩니다. MK-801은 참조 항목으로 사용되었습니다. 통계 분석을 위해 단방향 분산분석(One-way ANOVA)과 MPP+ 병변에 대한 Dunnett의 사후 검증이 사용되었습니다. ***p<0.001.