خواص بيوفيزيكي تك كانال پتاسيمي غشاي داخلي ميتوكندري مغز موشهاي صحرايي نر در شرايط آلزايمر

Biophysical properties of single potassium channel in the brain mitochondrial inner membrane of male rat with Alzheimer’s disease

مقدمه: آلزايمر يك بيماري نورودژنراسيون پيشرونده سيستم اعصاب مركزي است كه با اختلال در حافظه و تغيير رفتار و شخصيت همراه است. بررسي هاي اخير، نقش كانالهاي ميتوكندري را در اختلالات حافظه اي بسيار مهم مي شمارند. هدف از اين مطالعه بررسي خصوصيات بيوفيزيكي تك كانال پتاسيمي غشاي داخلي ميتوكندري در شرايط آلزايمر مي باشد. روش‌ها: آلزايمر از طريق تزريق داخل بطني آميلوييد بتا 1-42 (µg/µl4) به موشهاي صحرايي نر (220-250 گرم) نژاد ويستار القا شد. پس از دو هفته، غشاي داخلي ميتوكندري مغز استخراج و وزيكولهاي حاوي ميتوكندري به غشاي دو لايه ليپيدي الحاق شد و خصوصيات تك كانال پتاسيمي مورد بررسي قرار گرفت. همچنين، خلوص نمونه ميتوكندري از طريق وسترن بلات و با استفاده از آنتي باديهاي اختصاصي تعيين گرديد. يافته ها: بر اساس اطلاعات قبلي، يكي از كانالهاي پتاسيمي غشا داخلي ميتوكندري داراي كنداكتانس 93 پيكوسيمنس و حساس به 4-AP بود. در مطالعه حاضر، نشان داده شد كه در شرايط آلزايمر، كنداكتانس كانال در ولتاژهاي منفي به 114 پيكوسيمنس افزايش يافته منحني جريان- ولتاژ يك inward rectification را نشان مي دهد. وسترن بلات و استفاده از آنتي باديهاي اختصاصي عليه اندامكهاي داخل سلولي نشان داد كه نمونه استخراج شده فقط حاوي ميتوكندري است. نتيجه گيري: داده هاي ما نشان داد كه خصوصيات بيوفيزيكي كانال پتاسيمي بطور معني داري در موشهاي صحرايي مبتلا به آلزايمر تغيير مي كند. بر اين اساس، پيشنهاد مي شود كانالهاي پتاسيمي غشا داخلي ميتوكندري احتمالاً در بيماري آلزايمر درگير بوده و مي توانند به عنوان هدف در اتخاذ برنامه درماني در نظر گرفته شوند.

Introduction: Alzheimer’s disease is a progressive neurodegenerative disorder, characterized by impairment of memory and changes in behavior and personality. Recent evidence suggests that mitochondrial channels play important roles in memory disorders. Accordingly, the biophysical properties of a single potassium channel were investigated in the brain mitochondrial inner membrane of rat with Alzheimer’s disease. Methods: In the male Wistar rats (220-250 g), Alzheimer’s disease was induced by intracerebroventricular injection of amyloid beta 1-42 (4µg/µL). After two weeks, the brain mitochondrial inner membranes were extracted. Vesicles were incorporated into lipid bilayer membranes, and single potassium channel properties were investigated. Also, purity of the cell fraction was tested by Western blotting. Protein samples were probed with specific antibodies. Results: Based on our previous data, mitochondrial inner membrane has a potassium channel with a main conductance 93 pS which was 4-AP sensitive and voltage-insensitive at -50 to +40 mV. In the present study, it was demonstrated that the channel conductance was increased to 114 pS in Alzheimer’s disease. In addition, the current-voltage relationship showed an inward rectification. 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 (gating, conductance and activities) of potassium channel were significantly altered in Alzheimer’s disease. Based on these findings, we propose that the brain mitochondrial potassium channels are involved in Alzheimer’s disease, and it can be considered as a target for therapeutic plans.