Cílem projektu je objasnit, jak často jsou v myokardu pacientů s pokročilým ChSS přítomny abnormality mitochondriálního energetického aparátu a popsat mechanismy, které k těmto poruchám vedou. Budou studovány změny funkce a struktury energetického aparátu mitochondrií ve vztahu k počtu kopií mtDNA, přítomnosti somatických a dědičných mtDNA mutací, stupni heteroplasmie a stupni oxidativního poškození mitochondriálních komponent v explantovaném myokardu. Dále bude analyzován vztah mitochondriálních anormalit k fenotypu pacientů, základní příčině dysfunkce srdce, přítomnosti diabetu, věku a pohlaví a bude studován efekt hemodynamického odlehčení mechanickou srdeční podporou na mitochondriální funkci kardiomyocytů. Projekt umožní získat nové poznatky pro objasnění patogeneze nejzávažnějších poruch myokardu, umožní zavedení nových diagnostických metod (diagnostika mitochondriálních kardiomyopatií) a může přispět k zavedení nových terapeutických postupů.; The primary aim of the project is to elucidate the prevalence and significance of mitochondrial abnormalities in the myocardial tissue of patients with end-stage heart failure. Changes in structure and function of mitochondrial energetic machinery, mtDNA copy number, presence of inherited pathogenic mtDNA mutations, somatic mtDNA mutations, degree of heteroplasmy and degree of oxidative damage of mitochondrial components will be studied. Further, the relation between mitochondrial function and HF primary aetiology, presence/absence of diabetes, age, gender and hemodynamic unloading by left-ventricle assist device (LVAD) will be addressed. The project will help to clarify the pathogenesis of the primary mitochondrial myocardial disturbances and to identify common mechanisms of mitochondrial dysfunction that may contribute to progression of HF syndrome.

• MeSH
• nemoci srdce MeSH
• srdeční selhání MeSH

• Konspekt
• Patologie. Klinická medicína
• NLK Obory
• kardiologie
• NLK Publikační typ
• závěrečné zprávy o řešení grantu IGA MZ ČR

Adaptovat a optimalizovat moderní biochemické a funkční metody pro analýzu mitochondriálního energetického metabolizmu v krevních lymfocytech: (i) Pro analýzy energetické funkce mitochondrií využít vysoce citlivou oxygrafii izolovaných a permeabilizovaných lymfocytů, luciferázové měření tvorby ATP, spektrofotometrické měření enzymových aktivit, měření energizace mitochondriální membrány pomocí cytofluorometrické sondy TMRM a TPP+ elektrody. (ii) Pro proteinové analýzy využít BN-PAGE, SDS-PAGE a jejich kombinace a western blot detekci specifickými protilátkami proti strukturním podjednotkám respiračních komplexů. Pro analýzu ROS využit sondy AMPLEX UltraRed a DCFDA. (iii) Pro analýzu změn exprese vybraných genů využít RT-PCR Tento metodický přístup aplikovat při diagnostice mitochondriálních onemocnění na podkladě neznámých genetických defektů a při sledování vývoje mitochondriálních onemocnění a vlivu terapie.; To adapt and optimize modern biochemical and functional methods for analysis of mitochondrial energetic metabolism in blood lymphocytes: (i) To use highly sensitive oxygraphy of permeabilized lymphocytes, luciferase analysis of ATP production, spectrophotometric analysis of enzyme activities, analysis of mitochondrial membrane potential by cytofluorometric probe TMRM and by TPP+ electrode for analysis of energetic function of mitochondria. (ii) To apply BN-PAGE, SDS-PAGE and their combinations together with western blot detection using specific antibodies to structural subunits of respiratory complexes for protein analysis of lymphocyte mitochondria. (iii) To use fluorescent probes AMPLEX UltraRed and DCFDA for ROS production analysis. (iv) To analyze expression of selected genes by RT-PCR. To apply this methodical approach in diagnostics of mitochondrial diseases caused by yet unknown genetic defects, and in monitoring the course of the disease and effect of therapy.

• MeSH
• biogeneze organel MeSH
• biopsie MeSH
• dítě MeSH
• fibroblasty MeSH
• genom MeSH
• klinická chemie MeSH
• mitochondriální DNA MeSH
• mitochondriální nemoci diagnóza   genetika   MeSH
• mutace MeSH
• oxidativní fosforylace MeSH
• vrozené poruchy metabolismu MeSH
• Check Tag
• dítě MeSH

• Konspekt
• Fyziologie člověka a srovnávací fyziologie
• NLK Obory
• fyziologie
• pediatrie
• genetika, lékařská genetika
• vnitřní lékařství
• NLK Publikační typ
• závěrečné zprávy o řešení grantu IGA MZ ČR

• MeSH
• akademie a ústavy dějiny   trendy   MeSH
• dějiny 20. století MeSH
• dějiny 21. století MeSH
• fyziologie MeSH
• věda MeSH
• výzkum MeSH
• Check Tag
• dějiny 20. století MeSH
• dějiny 21. století MeSH
• Publikační typ
• sborníky MeSH
• Geografické názvy
• Česká republika MeSH

• Konspekt
• Fyziologie člověka a srovnávací fyziologie
• NLK Obory
• fyziologie
• dějiny lékařství

• O autorovi
• Fyziologický ústav (Akademie věd ČR) Autorita

Identifikace jaderných genetických determinant vrozených izolovaných poruch mitochondriální ATPázy pomocí metod molekulární genetiky a buněčné biologie a unikátního souboru genomových DNA, fibroblastů a tkáňových vzorků od pacientů s jadernými defekty ATPázy. Analýza biologické funkce defektních proteinů a charakterizace mechanismu selektivní downregulace biogeneze ATPázy a analýza kompenzačních procesů na mitochodriální a buněčné úrovni. Analýza fenotypických a tkáňově specifických projevů identifikovaných genetických defektů.; Identification of nuclear genetic determinants of inborn isolated defects of mitochondrial ATPase using methods of molecular genetics and cell biology and unique collection of genomic DNA, fibroblast cell lines and tissue samples from patients with nuclear genetic defects of ATPase. Analysis of biological function of deficient proteins and characterization of the mechanism downregulating biogenesis of ATPase, analysis of compensatory processes at mitochondrial and cellular levels. Characterization of phenotypic and tissue-specific manifestation of the identified genetic defects.

• MeSH
• ATP-synthetasa (komplexy) genetika   MeSH
• biogeneze organel MeSH
• genotypizační techniky MeSH
• mitochondriální DNA MeSH
• mitochondriální nemoci genetika   MeSH
• nemoci periferního nervového systému genetika   prevence a kontrola   MeSH
• novorozenec MeSH
• oxidativní fosforylace MeSH
• regulace genové exprese enzymů MeSH
• Check Tag
• novorozenec MeSH

• Konspekt
• Biochemie. Molekulární biologie. Biofyzika
• NLK Obory
• biologie
• perinatologie a neonatologie
• NLK Publikační typ
• závěrečné zprávy o řešení grantu IGA MZ ČR

Charakterizace molekulárně etioatogenních mechanizmů vzniku mitochondriálních chorob na podkladě specifických defektů mitochondriální ATP syntázy vyvolaných různými mutacemi v mtDNA ATP6 genu nebo defekty biosyntézy enzymu jaderného původu.; Characterization of molecular etiopathogenic mechanisms of mitochondrial diseases that are caused by specific defects of mitochondrial ATP synthase due to different mutations in mtDNA ATP6 gene, or by nuclear defects affecting biosynthesis of the enzyme.

• MeSH
• biogeneze organel MeSH
• energetický metabolismus MeSH
• fyziologie buňky MeSH
• mitochondriální DNA MeSH
• mitochondriální nemoci genetika   MeSH
• mitochondriální protonové ATPasy MeSH
• mitochondrie MeSH
• mutace MeSH
• oxidativní fosforylace MeSH

• Konspekt
• Biochemie. Molekulární biologie. Biofyzika
• NLK Obory
• biologie
• biochemie
• genetika, lékařská genetika
• NLK Publikační typ
• závěrečné zprávy o řešení grantu IGA MZ ČR

Mitochondrial retrograde signaling is a pathway of communication from mitochondria to the nucleus. Recently, natural mitochondrial genome (mtDNA) polymorphisms (haplogroups) received increasing attention in the pathophysiology of human common diseases. However, retrograde effects of mtDNA variants on such traits are difficult to study in humans. The conplastic strains represent key animal models to elucidate regulatory roles of mtDNA haplogroups on defined nuclear genome background. To analyze the relationship between mtDNA variants and cardiometabolic traits, we derived a set of rat conplastic strains (SHR-mtBN, SHR-mtF344 and SHR-mtLEW), harboring all major mtDNA haplotypes present in common inbred strains on the nuclear background of the spontaneously hypertensive rat (SHR). The BN, F344 and LEW mtDNA differ from the SHR in multiple amino acid substitutions in protein coding genes and also in variants of tRNA and rRNA genes. Different mtDNA haplotypes were found to predispose to various sets of cardiometabolic phenotypes which provided evidence for significant retrograde effects of mtDNA in the SHR. In the future, these animals could be used to decipher individual biochemical components involved in the retrograde signaling.

• MeSH
• fenotyp MeSH
• kardiovaskulární nemoci * metabolismus   MeSH
• krysa rodu rattus MeSH
• mitochondriální DNA * genetika   MeSH
• mitochondrie metabolismus   MeSH
• potkani inbrední F344 MeSH
• potkani inbrední SHR MeSH
• zvířata MeSH
• Check Tag
• krysa rodu rattus MeSH
• zvířata MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH

Mitochondrial disorders manifest enormous genetic and clinical heterogeneity - they can appear at any age, present with various phenotypes affecting any organ, and display any mode of inheritance. What mitochondrial diseases do have in common, is impairment of respiratory chain activity, which is responsible for more than 90% of energy production within cells. While diagnostics of mitochondrial disorders has been accelerated by introducing Next-Generation Sequencing techniques in recent years, the treatment options are still very limited. For many patients only a supportive or symptomatic therapy is available at the moment. However, decades of basic and preclinical research have uncovered potential target points and numerous compounds or interventions are now subjects of clinical trials. In this review, we focus on current and emerging therapeutic approaches towards the treatment of mitochondrial disorders. We focus on small compounds, metabolic interference, such as endurance training or ketogenic diet and also on genomic approaches.

• MeSH
• genetická terapie metody   MeSH
• lidé MeSH
• mitochondriální nemoci genetika   metabolismus   terapie   MeSH
• mitochondrie metabolismus   patologie   MeSH
• transport elektronů MeSH
• vysoce účinné nukleotidové sekvenování metody   MeSH
• zvířata MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• zvířata MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH

Cytochrome c oxidase (COX), the terminal enzyme of mitochondrial electron transport chain, couples electron transport to oxygen with generation of proton gradient indispensable for the production of vast majority of ATP molecules in mammalian cells. The review summarizes current knowledge of COX structure and function of nuclear-encoded COX subunits, which may modulate enzyme activity according to various conditions. Moreover, some nuclear-encoded subunits posess tissue-specific and development-specific isoforms, possibly enabling fine-tuning of COX function in individual tissues. The importance of nuclear-encoded subunits is emphasized by recently discovered pathogenic mutations in patients with severe mitopathies. In addition, proteins substoichiometrically associated with COX were found to contribute to COX activity regulation and stabilization of the respiratory supercomplexes. Based on the summarized data, a model of three levels of quaternary COX structure is postulated. Individual structural levels correspond to subunits of the i) catalytic center, ii) nuclear-encoded stoichiometric subunits and iii) associated proteins, which may constitute several forms of COX with varying composition and differentially regulated function.

• MeSH
• buněčné jádro enzymologie   genetika   MeSH
• genom MeSH
• lidé MeSH
• mitochondriální nemoci enzymologie   patologie   MeSH
• mitochondrie enzymologie   genetika   MeSH
• orgánová specificita MeSH
• podjednotky proteinů MeSH
• respirační komplex IV genetika   metabolismus   MeSH
• signální transdukce MeSH
• zvířata MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• zvířata MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH
• přehledy MeSH

AIMS: Iron replacement improves clinical status in iron-deficient patients with heart failure (HF), but the pathophysiology is poorly understood. Iron is essential not only for erythropoiesis, but also for cellular bioenergetics. The impact of myocardial iron deficiency (MID) on mitochondrial function, measured directly in the failing human heart, is unknown. METHODS AND RESULTS: Left ventricular samples were obtained from 91 consecutive HF patients undergoing transplantation and 38 HF-free organ donors (controls). Total myocardial iron content, mitochondrial respiration, citric acid cycle and respiratory chain enzyme activities, respiratory chain components (complex I-V), and protein content of reactive oxygen species (ROS)-protective enzymes were measured in tissue homogenates to quantify mitochondrial function. Myocardial iron content was lower in HF compared with controls (156 ± 41 vs. 200 ± 38 µg·g-1 dry weight, P < 0.001), independently of anaemia. MID (the lowest iron tercile in HF) was associated with more extensive coronary disease and less beta-blocker usage compared with non-MID HF patients. Compared with controls, HF patients displayed reduced myocardial oxygen2 respiration and reduced activity of all examined mitochondrial enzymes (all P < 0.001). MID in HF was associated with preserved activity of respiratory chain enzymes but reduced activity of aconitase and citrate synthase (by -26% and -15%, P < 0.05) and reduced expression of catalase, glutathione peroxidase, and superoxide dismutase 2. CONCLUSION: Myocardial iron content is decreased and mitochondrial functions are impaired in advanced HF. MID in HF is associated with diminished citric acid cycle enzyme activities and decreased ROS-protecting enzymes. MID may contribute to altered myocardial substrate use and to worsening of mitochondrial dysfunction that exists in HF.

• MeSH
• dospělí MeSH
• lidé středního věku MeSH
• lidé MeSH
• myokard metabolismus   MeSH
• senioři MeSH
• srdeční mitochondrie metabolismus   MeSH
• srdeční selhání metabolismus   patofyziologie   chirurgie   MeSH
• studie případů a kontrol MeSH
• transplantace srdce MeSH
• železo metabolismus   MeSH
• Check Tag
• dospělí MeSH
• lidé středního věku MeSH
• lidé MeSH
• mužské pohlaví MeSH
• senioři MeSH
• ženské pohlaví MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH
• práce podpořená grantem MeSH

Brown adipose tissue (BAT) plays an important role in lipid and glucose metabolism in rodents and possibly also in humans. Identification of genes responsible for BAT function would shed light on underlying pathophysiological mechanisms of metabolic disturbances. Recent linkage analysis in the BXH/HXB recombinant inbred (RI) strains, derived from Brown Norway (BN) and spontaneously hypertensive rats (SHR), identified two closely linked quantitative trait loci (QTL) associated with glucose oxidation and glucose incorporation into BAT lipids in the vicinity of Wars2 (tryptophanyl tRNA synthetase 2 (mitochondrial)) gene on chromosome 2. The SHR harbors L53F WARS2 protein variant that was associated with reduced angiogenesis and Wars2 thus represents a prominent positional candidate gene. In the current study, we validated this candidate as a quantitative trait gene (QTG) using transgenic rescue experiment. SHR-Wars2 transgenic rats with wild type Wars2 gene when compared to SHR, showed more efficient mitochondrial proteosynthesis and increased mitochondrial respiration, which was associated with increased glucose oxidation and incorporation into BAT lipids, and with reduced weight of visceral fat. Correlation analyses in RI strains showed that increased activity of BAT was associated with amelioration of insulin resistance in muscle and white adipose tissue. In summary, these results demonstrate important role of Wars2 gene in regulating BAT function and consequently lipid and glucose metabolism.

• MeSH
• energetický metabolismus * genetika   MeSH
• fenotyp MeSH
• genetická predispozice k nemoci MeSH
• genetické asociační studie MeSH
• glukosa metabolismus   MeSH
• hnědá tuková tkáň metabolismus   patologie   MeSH
• kultivované buňky MeSH
• lokus kvantitativního znaku MeSH
• metabolismus lipidů MeSH
• mitochondrie metabolismus   MeSH
• mutace * MeSH
• nitrobřišní tuk metabolismus   patofyziologie   MeSH
• obezita genetika   metabolismus   patofyziologie   MeSH
• potkani inbrední SHR MeSH
• tryptofan-tRNA-ligasa genetika   MeSH
• zvířata MeSH
• Check Tag
• mužské pohlaví MeSH
• zvířata MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH