Mitochondrial injury in renal tubule has been recognized as a major contributor in acute kidney injury (AKI) pathogenesis. Ischemic insult, nephrotoxin, endotoxin and contrast medium destroy mitochondrial structure and function as well as their biogenesis and dynamics, especially in renal proximal tubule, to elicit ATP depletion. Mitochondrial fatty acid ${\beta}$-oxidation (FAO) is the preferred source of ATP in the kidney, and its impairment is a critical factor in AKI pathogenesis. This review explores current knowledge of mitochondrial dysfunction and energy depletion in AKI and prospective views on developing therapeutic strategies targeting mitochondrial dysfunction in AKI.
In reproduction, mitochondria produce bioenergy, help to synthesize biomolecules, and support the ovaries, oogenesis, and preimplantation embryos, thereby facilitating healthy live births. However, the regulatory mechanism of mitochondria in oocytes and embryos during oogenesis and embryo development has not been clearly elucidated. The functional activity of mitochondria is crucial for determining the quality of oocytes and embryos; therefore, the underlying mechanism must be better understood. In this review, we summarize the specific role of mitochondria in reproduction in oocytes and embryos. We also briefly discuss the recovery of mitochondrial function in gametes and zygotes. First, we introduce the general characteristics of mitochondria in cells, including their roles in adenosine triphosphate and reactive oxygen species production, calcium homeostasis, and programmed cell death. Second, we present the unique characteristics of mitochondria in female reproduction, covering the bottleneck theory, mitochondrial shape, and mitochondrial metabolic pathways during oogenesis and preimplantation embryo development. Mitochondrial dysfunction is associated with ovarian aging, a diminished ovarian reserve, a poor ovarian response, and several reproduction problems in gametes and zygotes, such as aneuploidy and genetic disorders. Finally, we briefly describe which factors are involved in mitochondrial dysfunction and how mitochondrial function can be recovered in reproduction. We hope to provide a new viewpoint regarding factors that can overcome mitochondrial dysfunction in the field of reproductive medicine.
Acute kidney ischemia-reperfusion (IR) injury is a life-threatening condition that predisposes individuals to chronic kidney disease. Since the kidney is one of the most energy-demanding organs in the human body and mitochondria are the powerhouse of cells, mitochondrial dysfunction plays a central role in the pathogenesis of IR-induced acute kidney injury. Mitochondrial dysfunction causes a reduction in adenosine triphosphate production, loss of mitochondrial dynamics (represented by persistent fragmentation), and impaired mitophagy. Furthermore, the pathological accumulation of succinate resulting from fumarate reduction under oxygen deprivation (ischemia) in the reverse flux of the Krebs cycle can eventually lead to a burst of reactive oxygen species driven by reverse electron transfer during the reperfusion phase. Accumulating evidence indicates that improving mitochondrial function, biogenesis, and dynamics, and normalizing metabolic reprogramming within the mitochondria have the potential to preserve kidney function during IR injury and prevent progression to chronic kidney disease. In this review, we summarize recent advances in understanding the detrimental role of metabolic reprogramming and mitochondrial dysfunction in IR injury and explore potential therapeutic strategies for treating kidney IR injury.
Alzheimer's disease (AD) is a multifactorial neurodegenerative disease and has become a major socioeconomic issue in many developed countries. Currently available therapeutic agents for AD provide only symptomatic treatments, mainly because the complete mechanism of the AD pathogenesis is still unclear. Although several different hypotheses have been proposed, mitochondrial dysfunction has gathered interest because of its profound effect on brain bioenergetics and neuronal survival in the pathophysiology of AD. Various therapeutic agents targeting the mitochondrial pathways associated with AD have been developed over the past decade. Although most of these agents are still early in the clinical development process, they are used to restore mitochondrial function, which provides an alternative therapeutic strategy that is likely to slow the progression of the disease. In this mini review, we will survey the AD-related mitochondrial pathways and their small-molecule modulators that have therapeutic potential. We will focus on recently reported examples, and also overview the current challenges and future perspectives of ongoing research.
Alzheimer's disease (AD) is neurodegenerative disease, characterized by the progressive decline of memory, cognitive functions, and changes in personality. The major pathological features in postmortem brains are neurofibrillary tangles and amyloid beta ($A{\beta}$) deposits. The majority of AD cases are sporadic and age-related. Although AD pathogenesis has not been established, aging and declining mitochondrial function has been associated. Mitochondrial dysfunction has been observed in AD patients' brains and AD mice models, and the mice with a genetic defect in mitochondrial complex I showed enhanced $A{\beta}$ level in vivo. To elucidate the role of mitochondrial complex I in AD, we used SH-SY5Y cells transfected with DNA constructs expressing human amyloid precursor protein (APP) or human Swedish APP mutant (APP-swe). The expression of APP-swe increased the level of $A{\beta}$ protein in comparison with control. When complex I was inhibited by rotenone, the increase of ROS level was remarkably higher in the cells overexpressing APP-swe compared to control. The number of dead cell was significantly increased in APP-swe-expressing cells by complex I inhibition. We suggest that complex I dysfunction accelerate amyloid toxicity and mitochondrial complex I dysfunction in aging may contribute to the pathogenesis of sporadic AD.
This study sought to evaluate the effects of Asiatic acid in LPS-induced BV2 microglia cells and 1-methyl-4-phenyl-pyridine ($MPP^+$)-induced SH-SY5Y cells, to investigate the potential anti-inflammatory mechanisms of Asiatic acid in Parkinson's disease (PD). SH-SY5Y cells were induced using $MPP^+$ to establish as an in vitro model of PD, so that the effects of Asiatic acid on dopaminergic neurons could be examined. The NLRP3 inflammasome was activated in BV2 microglia cells to explore potential mechanisms for the neuroprotective effects of Asiatic acid. We showed that Asiatic acid reduced intracellular production of mitochondrial reactive oxygen species and altered the mitochondrial membrane potential to regulate mitochondrial dysfunction, and suppressed the NLRP3 inflammasome in microglia cells. We additionally found that treatment with Asiatic acid directly improved SH-SY5Y cell viability and mitochondrial dysfunction induced by $MPP^+$. These data demonstrate that Asiatic acid both inhibits the activation of the NLRP3 inflammasome by downregulating mitochondrial reactive oxygen species directly to protect dopaminergic neurons from, and improves mitochondrial dysfunction in SH-SY5Y cells, which were established as a model of Parkinson's disease. Our finding reveals that Asiatic acid protects dopaminergic neurons from neuroinflammation by suppressing NLRP3 inflammasome activation in microglia cells as well as protecting dopaminergic neurons directly. This suggests a promising clinical use of Asiatic acid for PD therapy.
A Ram Lee;Jin Seok Woo;Seon-Yeong Lee;Hyun Sik Na;Keun-Hyung Cho;Yeon Su Lee;Jeong Su Lee;Seon Ae Kim;Sung-Hwan Park;Seok Jung Kim;Mi-La Cho
IMMUNE NETWORK
/
v.22
no.2
/
pp.14.1-14.17
/
2022
Osteoarthritis (OA) is a common degenerative joint disease characterized by breakdown of joint cartilage. Mitochondrial dysfunction of the chondrocyte is a risk factor for OA progression. We examined the therapeutic potential of mitochondrial transplantation for OA. Mitochondria were injected into the knee joint of monosodium iodoacetate-induced OA rats. Chondrocytes from OA rats or patients with OA were cultured to examine mitochondrial function in cellular pathophysiology. Pain, cartilage destruction, and bone loss were improved in mitochondrial transplanted-OA rats. The transcript levels of IL-1β, TNF-α, matrix metallopeptidase 13, and MCP-1 in cartilage were markedly decreased by mitochondrial transplantation. Mitochondrial function, as indicated by membrane potential and oxygen consumption rate, in chondrocytes from OA rats was improved by mitochondrial transplantation. Likewise, the mitochondrial function of chondrocytes from OA patients was improved by coculture with mitochondria. Furthermore, inflammatory cell death was significantly decreased by coculture with mitochondria. Mitochondrial transplantation ameliorated OA progression, which is caused by mitochondrial dysfunction. These results suggest the therapeutic potential of mitochondrial transplantation for OA.
Mitochondria dysfunction was first described in the 1960s. However, the extent and mechanisms of mitochondria dysfunction's role in cellular physiology and pathology has only recently begun to be appreciated. To adequately evaluate mitochondria-mediated toxicity, it is not only necessary to understand mitochondria biology, but discerning mitochondrial redox biology is also essential. The latter is intricately tied to mitochondrial bioenergetics. Mitochondrial free radicals, antioxidants, and antioxidant enzymes are players in mitochondrial redox biology. This review will provide an across-the-board, albeit not in-depth, overview of mitochondria biology and mitochondrial redox biology. With accumulating knowledge on mitochondria biology and mitochondrial redox biology, we may devise experimental methods with adequate sensitivity and specificity to evaluate mitochondrial toxicity, especially in vivo in living organisms, in the near future.
Bang, Minji;Kim, Do Gyeong;Gonzales, Edson Luck;Kwon, Kyoung Ja;Shin, Chan Young
Biomolecules & Therapeutics
/
v.27
no.6
/
pp.530-539
/
2019
Brain aging is an inevitable process characterized by structural and functional changes and is a major risk factor for neurodegenerative diseases. Most brain aging studies are focused on neurons and less on astrocytes which are the most abundant cells in the brain known to be in charge of various functions including the maintenance of brain physical formation, ion homeostasis, and secretion of various extracellular matrix proteins. Altered mitochondrial dynamics, defective mitophagy or mitochondrial damages are causative factors of mitochondrial dysfunction, which is linked to age-related disorders. Etoposide is an anti-cancer reagent which can induce DNA stress and cellular senescence of cancer cell lines. In this study, we investigated whether etoposide induces senescence and functional alterations in cultured rat astrocytes. Senescence-associated ${\beta}$-galactosidase (SA-${\beta}$-gal) activity was used as a cellular senescence marker. The results indicated that etoposide-treated astrocytes showed cellular senescence phenotypes including increased SA-${\beta}$-gal-positive cells number, increased nuclear size and increased senescence-associated secretory phenotypes (SASP) such as IL-6. We also observed a decreased expression of cell cycle markers, including PhosphoHistone H3/Histone H3 and CDK2, and dysregulation of cellular functions based on wound-healing, neuronal protection, and phagocytosis assays. Finally, mitochondrial dysfunction was noted through the determination of mitochondrial membrane potential using tetramethylrhodamine methyl ester (TMRM) and the measurement of mitochondrial oxygen consumption rate (OCR). These data suggest that etoposide can induce cellular senescence and mitochondrial dysfunction in astrocytes which may have implications in brain aging and neurodegenerative conditions.
Degradation of glucose is aberrantly increased in hyperglycemia, which causes various harmful effects on the liver. Methylglyoxal is produced during glucose degradation and the levels of methylglyoxal are increased in diabetes patients. In this study we investigated whether methylglyoxal induces mitochondrial impairment and apoptosis in HepG2 cells and induces liver toxicity in vivo. Methylglyoxal caused apoptotic cell death in HepG2 cells. Moreover, methylglyoxal significantly promoted the production of reactive oxygen species (ROS) and depleted glutathione (GSH) content. Pretreatment with antioxidants caused a marked decrease in methylglyoxal-induced apoptosis, indicating that oxidant species are involved in the apoptotic process. Methylglyoxal treatment induced mitochondrial permeability transition, which represents mitochondrial impairment. However, pretreatment with cyclosporin A, an inhibitor of the formation of the permeability transition pore, partially inhibited methylglyoxal-induced cell death. Furthermore, acute treatment of mice with methylglyoxal increased the plasma levels of alanine aminotransferase (ALT) and aspartate aminotransferase (AST), indicating liver toxicity. Collectively, our results showed that methylglyoxal increases cell death and induces liver toxicity, which results from ROS-mediated mitochondrial dysfunction and oxidative stress.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.