فعاليت كانال كاتيوني 93 پيكو سيمنسي ميتوكندري مغز در موش‌هاي ديابتي دچار اختلال مي گردد

Brain mitochondrial 93 pS cationic channel activities impaired in diabetic rats

زمينه و هدف: شواهدي مبني بر اختلال عملكرد ميتوكندري و تغيير در فعاليت كانال­هاي پتاسيمي در شرايط ديابت موجود است. هدف از اين مطالعه بررسي تغييرات رفتار بيوفيزيكي كانال كاتيوني 93 پيكوسيمنسي در شرايط ديابت است. روش‌ها: ديابت با تزريق تك دوز داخل صفاقي mg/kg45 استرپتوزوتوسين حل شده در بافر سيترات M 0/1 (4/5 pH ) به موشهاي نر صحرايي نژاد ويستار(250 -200 گرمي) القا شد. پس از استخراج غشاي داخلي ميتوكندري مغز، وزيكول ­هاي حاوي غشا داخلي ميتوكندري به غشاي دولايه ليپيدي الحاق گرديد و سپس خصوصيات الكتروفيزيولوژيك تك كانال كاتيوني مورد بررسي قرار گرفت. خلوص نمونه ميتوكندري از طريق وسترن بلات تعيين گرديد. جهت آناليز داده ها از روش Marcov’s noise free single channel analysis استفاده گرديد. يافته‌­ها: براساس يافته ­هاي قبلي يكي از كانال هاي پتاسيمي غشا داخلي ميتوكندري داراي كنداكتانس حدود 93 پيكوسيمنس و حساس به 4-AP وغير حساس به ولتاژ در محدوده ولتاژ 50- تا 50+ بود. مطالعه حاضر نشان داد كنداكتانس كانال در شرايط ديابت به 48 پيكوسيمنس كاهش يافته و منحني جريان-ولتاژ از حالت يكسوسازي به وضعيت اهميك تغيير رفتار داد، اما در احتمال باز بودن كانال تغييري مشاهده نشد. وسترن بلات و استفاده از آنتي باديهاي اختصاصي عليه اندامك هاي داخل سلولي نشان داد كه نمونه استخراج شده فقط حاوي ميتوكندري است. نتيجه­‌گيري: داده­‌هاي ما نشان داد كه خصوصيات بيوفيريكي كانال پتاسيمي از جمله كنداكتانس كانال درموشهاي مبتلا به ديابت بطور معناداري تغيير مي يابد. بر اين اساس پيشنهاد مي شود كانالهاي پتاسيمي غشاي داخلي ميتوكندري احتمالا در بيماري ديابت درگير بوده و مي توانند به عنوان هدف در اتخاذ برنامه درماني در نظر گرفته شوند.

Background and aim: Evidence indicates an impairment of mitochondrial functions and alterations in potassium channel activities in diabetes mellitus. This study was carried out to consider whether the biophysical properties of the mitochondrial 93 pS cationic channel are altered in diabetes. Methods: Diabetes mellitus was induced in male Wistar rats (200-250 g) by single intraperitoneal injection of 45 mg/kg streptozotocin dissolved in 0.1 M citrate buffer (pH 4.5). The brain mitochondrial inner membranes were extracted and vesicles were incorporated into lipid bilayer membranes, and single potassium channel properties were evaluated. Purity of the cell fraction was also tested by Western blotting. Data were analyzed by Makov noise free single channel analysis. Results: Based on our previous data, mitochondrial inner membrane has a potassium channel with a main conductance of 93 pS, which was 4-AP-sensitive and voltage-insensitive at -50 to +50 mV. Our data showed that channel conductance decreased to 48 pS and inwardly rectifying current voltage curve was altered to an ohmic behavior in vesicles of diabetic rats but there was no effect on channel open probability. Western blotting and antibodies directed against various cellular proteins revealed that the extracted material contains only mitochondria. Conclusion: Our data showed that the biophysical properties (conductance) of potassium channel were significantly altered in diabetes. Based on these findings, we propose that the brain mitochondrial potassium channels are involved in diabetes, and it can be considered as a target for therapeutic plans.