FAD-Pulver 146-14-5

1. Einleitung

FAD-Pulver (Flavin-Adenin-Dinukleotid, FAD) ist ein Redox-Cofaktor (Elektronenträger) des Flavin-Proteins. Zu diesen Flavinproteinen gehören Succinat-Dehydrogenase (Komplex), -Keton-Glutarat-Dehydrogenase, Apoptose-induzierender Faktor 2 (AIF-M2, AMID), Folat/FAD-abhängige tRNA-Methyltransferase und N-hydroxylierte Flavoprotein-Monooxygenase. FAD ist auch eine der Komponenten des Pyruvat-Dehydrogenase-Komplexes. Beteiligen Sie sich an der Synthese von Stickstoffmonoxid. In-vitro-FAD (0.0125-0,05-prozentige Lösung) reduziert den UV-B-induzierten Tod menschlicher Hornhautepithelzellen.

Flavinadenin ist die biologisch aktive Form von Riboflavin.

Flavin ist ein Derivat von 7,8-Dimethylisopyrazin, das hauptsächlich in Riboflavin (RF), Flavin-Adenin-Mononukleotid (FMN) und Flavin-Adenin-Dinukleotid (FAD) unterteilt wird, je nach den verschiedenen Gruppen, die an der Position N (10) verbunden sind am Isopyrazinring. RF wird von Mikroorganismen und höheren Pflanzen synthetisiert, die von Tieren nur aus der Nahrung aufgenommen werden können. Es wird in vivo zu FMN und FAD phosphoryliert und ist an wichtigen Stoffwechselaktivitäten beteiligt.

Flavinadenin ist die biologisch aktive Form von Riboflavin. Flavin ist ein Derivat von 7,8-Dimethylisopyrazin, das hauptsächlich in Riboflavin (RF), Flavin-Adenin-Mononukleotid (FMN) und Flavin-Adenin-Dinukleotid (FAD) unterteilt wird, je nach den verschiedenen Gruppen, die an der Position N (10) verbunden sind am Isopyrazinring. RF wird von Mikroorganismen und höheren Pflanzen synthetisiert. Tiere können es nur aus der Nahrung aufnehmen, in vivo zu FMN und FAD phosphorylieren und an wichtigen Stoffwechselaktivitäten teilnehmen.

2.Hauptfunktion

1. FAD-Pulver ist ein Protein, das eine Flavingruppe für Anti-Aging und Anti-Krebs enthält.

2. Es kann bei Haut- und Schleimhauterkrankungen, neurologischem Tinnitus, zerebraler Arteriosklerose, hartnäckigen Kopfschmerzen, Leberzirrhose, Gelbsucht und anderen Lebererkrankungen, Augenerkrankungen und Netzhauterkrankungen eingesetzt werden.
   

Der chemische Name von Flavin-Adenin-Dinukleotid-Dinatriumsalz lautet 1 - (6-Amino-9Wasserstoff-Purin) - Dioxygen- - D-Furan-Ribose-5 - (2R , 3S, 4S) - 5 - (3,4-Dihydro-7,8-dimethyl) 2,4-Dioxybenzopteridin - 10 (2H) {{ 21}},3,4-Dihydroxypentandiphosphat-Dinatriumsalz, sein gebräuchlicher englischer Name lautet Flavone Ademine Dinucleotide, bezeichnet als FAD; Der gebräuchliche Name auf Japanisch ist フ ラ ビ ン ア デ ニ ン ジ ヌ ク レ オ チ ド ナ ト ゆ ム, und der gebräuchliche Name auf Deutsch ist Flavin-Adenin-Dinukleotid, das der Wirkstoff der Vitamin-B2-Phosphorylierung in vivo ist. Das Coenzym, das in vivo verschiedene Xanthasen bildet, ist am biologischen Oxidationsprozess in vivo beteiligt und kann auch am Stoffwechsel von Kohlenhydraten, Proteinen und Fetten teilnehmen, die normale Sehfunktion aufrechterhalten und das Wachstum fördern. Es zeichnet sich durch eine bessere Löslichkeit und eine höhere Verwertungsrate als Riboflavin aus, und die Dosierung beträgt nur 1/100-1/10 derjenigen von gewöhnlichem Riboflavin, das zur intramuskulären und intravenösen Injektion verwendet werden kann.

Darüber hinaus kann FAD Vitamin B6 aktivieren und die Integrität der roten Blutkörperchen erhalten. Bei einem Mangel des Körpers wird der biologische Oxidationsprozess des Körpers beeinträchtigt und der normale Stoffwechsel beeinträchtigt, was zu den typischen Symptomen eines Vitamin-B2-Mangels führen kann. Es beeinflusst nicht nur den Glukosestoffwechsel, insbesondere den Fettstoffwechsel, verändert die Konzentration von Phospholipiden in Plasma und Geweben, sondern blockiert auch die Umwandlung von Vitamin B6 und Folsäure in ihre Coenzym-Derivate. Wenn es fehlt, manifestiert es sich daher im Allgemeinen als Müdigkeit, verminderte Arbeitsfähigkeit und schwierige Wundheilung. Zunächst treten Pharyngitis und Winkelstomatitis auf. Dann Glossitis, Cheilitis (rot schuppende Lippe), seborrhoische Dermatitis im Gesicht, Dermatitis an Rumpf und Gliedmaßen, gefolgt von Blutarmut und neurologischen Symptomen. Einige Patienten haben eine offensichtliche vaskuläre Hornhauthyperplasie und die Bildung einer weißen Blutschranke, Skrositis, Vaginitis usw. Wenn Kinder daran fehlen, wachsen sie langsam. [2]

Die biologisch aktive Form von Riboflavin ist Flavin-Mononukleotid (FMN) und Flavin-Adenin-Dinukleotid (FAD), zwei Flavin-Coenzyme. Diese beiden Coenzyme verbinden sich mit einer Vielzahl von Proteinen zu Flavinproteinen, die an der biologischen Oxidationsreaktion und dem Energiestoffwechsel des Körpers beteiligt sind. Sie sind auch wesentliche Bestandteile des multifunktionalen Oxidasesystems in den Körperzellen, dem wichtigsten Enzymsystem für die metabolische Aktivierung oder Entgiftung von chemischen Karzinogenen im Körper.

Die Hauptfunktion von Vitamin B2 besteht darin, an der biologischen Oxidation und dem Energiestoffwechsel teilzunehmen, die Integrität von Haut und Schleimhaut aufrechtzuerhalten, am Arzneimittelstoffwechsel, an antioxidativen und visuellen Sensibilisierungsprozessen teilzunehmen und die Produktion von Epinephrin und die Bildung von Erythrozyten zu beeinflussen. Riboflavinmangel schwächt indirekt die antioxidative Funktion des Körpers. Die Symptome der Riboflavin-Mangelkrankheit umfassen hauptsächlich das Syndrom des oralen Fortpflanzungssystems, seborrhoische Dermatitis und periphere Nervensymptome, die sich als skrotaler Juckreiz, Winkelstomatitis, Cheilitis und Glossitis manifestieren. Periphere Nervensymptome umfassen Überempfindlichkeit, Schüttelfrost, Schmerzen und Unempfindlichkeit gegenüber Berührung, Temperatur, Vibration und Position.

Als Coenzym in Flavinase ist Flavin-Adenin-Dinukleotid-Dinatriumsalz am Redox- und Elektronentransfersystem in Mitochondrien beteiligt und steht in weitem Zusammenhang mit Kohlenhydrat-, Fett-, Protein- und anderen Stoffwechselvorgängen in vivo und spielt eine wichtige physiologische Rolle. 1938 Warburg et al. das Monomer erfolgreich getrennt. 1952 haben Christie et al. erfolgreich die chemische Struktur der Substanz durch chemische Synthese bestimmt. Als pharmazeutisches Produkt wurde Flavin-Adenin-Dinukleotid-Dinatriumsalz 1994 von der Japanese Pharmaceutical Administration akzeptiert. [2]

Das Flavin-Adenin-Dinukleotid-Dinatriumsalz wirkt blutdrucksenkend, was den Blutdruck von Kaninchen deutlich senken kann; Die Wirkung auf die Blutgefäße und die Herzfunktion kann die Blutgefäße von Kaninchen verengen und die Herzfunktion schwächen. Es kann auch den Anstieg des Blutzuckers hemmen. Wenn FAD bei Kaninchen und Hunden intravenös injiziert wird, hat es keinen Einfluss auf den normalen Blutzuckerwert, kann aber den durch die subkutane Injektion von Adrenalin verursachten Anstieg des Blutzuckerwerts signifikant hemmen. In dem Experiment zur Messung des Aktivitätskoeffizienten der Erythrozyten-Glutathionreduktase (EGR) mit FAD als Coenzym wurde festgestellt, dass die EGR-Aktivität von Patienten mit schwerer Infektion niedriger war als die von normalen Menschen in der Kontrollgruppe. Nach der Behandlung mit Antibiotika wurde festgestellt, dass die Aktivität absichtlich niedrig war (P.

Nach intravenöser Injektion von Flavin-Adenin-Dinukleotid-Dinatriumsalz (FAD) ist der Stoffwechselmodus derselbe wie das intrinsische Flavin-Adenin-Dinukleotid des Körpers, und die Blutkonzentration nimmt langsam ab, während es bei oraler Einnahme vom Dünndarm absorbiert wird.

3. Bewerbung

FAD-Pulver kann in Gesundheits- und pharmazeutischen Produkten weit verbreitet verwendet werden.

4.Spezifikation

5. MOA von MODE

Spitzenflächenverhältnis

Lösen Sie 0,1 g Flavin-Adenin-Dinukleotid-Natrium in 200 ml Wasser auf und verwenden Sie diese Lösung als Probenlösung. Führen Sie den Test mit 5 µl der Probenlösung durch, wie unter Flüssigchromatographie beschrieben<2.01>gemäß den folgenden Bedingungen. Bestimmen Sie die Peakfläche A von Flavin-Adenin-Dinukleotid und die Gesamtfläche S der anderen Peaks als Flavin-Adenin

Dinukleotid durch das automatische Integrationsverfahren.

Peakflächenverhältnis von Flavin-Adenin-Dinukleotid

= l.08Al (l.08A plus S)

Betriebsbedingungen:

Detektor: Ein sichtbares Spektrophotometer (Wellenlänge: 450 nm)

Säule: Eine Edelstahlsäule mit 4 mm Innendurchmesser und 15 cm Länge, gepackt mit octadecylsilanisiertem Kieselgel für die Flüssigkeitschromatographie (5 µm Partikeldurchmesser)

Säulentemperatur: Eine konstante Temperatur von etwa 35 Grad.

Mobile Phase: Eine Mischung aus einer Lösung von Kaliumdihydrogenphosphat (1 zu 500) und Methanol (4:1).

Flussrate: Passen Sie die Flussrate so an, dass die Retentionszeit von Flavin-Adenin-Dinukleotid etwa 10 Minuten beträgt.

Zeitspanne der Messung: Etwa 4,5-mal so lang wie die Retentionszeit von Flavin-Adenin-Dinukleotid.

6.NMR

7.Stabilitäts- und Sicherheitsstudie

Alle Wege führen zu den Mitochondrien

Abstrakt

Bereits 1890 beschrieben Ernster und Schatz (1981) Mitochondrien als allgegenwärtige intrazelluläre Strukturen [1]. Seitdem hat die Anhäufung von Wissen über das letzte Jahrhundert viele molekulare Details der Mitochondrien enthüllt, einschließlich ihres Ursprungs, ihrer Struktur, ihres Stoffwechsels, ihrer Genetik und Signalübertragung sowie ihrer Bedeutung für Gesundheit und Krankheit. Wir wissen heute, dass Mitochondrien eine bedeutende Vielseitigkeit haben und eng mit vielen wichtigen zellulären Prozessen verbunden sind. Sie sind halbautonome Organellen, die noch die Überreste ihrer bakteriellen Vorfahren besitzen, einschließlich eines separaten Genoms. Die mitochondriale Alterungstheorie der freien Radikale (MFRTA) geht davon aus, dass das Altern das Produkt oxidativer Schäden an der mitochondrialen DNA ist, und bietet einen konzeptionellen Rahmen, der Mitochondrien auf die Landkarte der Alterungsforschung setzt. Mehrere neuere Studien haben jedoch die universelle Gültigkeit dieser Theorie in Frage gestellt, basierend auf neuen Beweisen, die neue Erkenntnisse darüber unterstützen, wie Mitochondrien das Altern und altersbedingte Krankheiten fördern. Ein herausragendes Thema dieser Studien ist, dass Mitochondrien nicht nur die Produktionsstätten von Bioenergie und Makromolekülen sind, sondern auch die regulatorischen Zentren, die viele wichtige physiologische Prozesse auf Zell- und Gewebeebene kommunizieren und koordinieren. Im Hinblick auf die zelluläre Regulation ist die wechselseitige Kommunikation und Koordination zwischen dem co-evolvierten mitochondrialen Genom und dem Kerngenom besonders interessant. Mitochondrien sind dynamisch und anpassungsfähig, wodurch ihre Funktionen empfindlich auf die zelluläre Umgebung reagieren. Organisationen mit hohem Energiebedarf, wie zB das Gehirn, scheinen besonders von der altersabhängigen mitochondrialen Dysfunktion betroffen zu sein, was die Grundlage für die Entwicklung entsprechender neuer mitochondrienbasierter Therapien und Diagnoseverfahren liefert.

Schlüsselwörter: Mitochondrien; Genomische Instabilität; senil sein; Langes Leben; Mitochondrialer Kern; Kommunikation; Von Mitochondrien abgeleitete Peptide; Oxidativen Stress; Immunisierung; Entzündung.

1. Einleitung

Ernährungsinterventionen, Nährstofferfassungswege und metabolische Homöostase haben tiefgreifende Auswirkungen auf die Lebensdauer und/oder Gesundheit einer Vielzahl von Modellorganismen. Im vergangenen Jahrhundert wurden beträchtliche Fortschritte bei den Auswirkungen der Nahrungszusammensetzung und der Ernährungsmuster auf das Altern erzielt, nachdem entdeckt wurde, dass eine Reduzierung der Kalorienaufnahme (dh eine Kalorienrestriktion) die Lebensdauer von Ratten verlängern kann. Zum Beispiel können Diäten mit einem niedrigen Protein- oder spezifischen Aminosäuregehalt, ketogene Diäten, intermittierendes Fasten, simulierte Fastendiäten und zeitgesteuerte Ernährung ein gesundes Altern fördern. Die genetische Forschung an Cryptorhabditis elegans, Drosophila melanogaster und Mäusen hat auch den Weg für das aktuelle Verständnis geebnet, dass Nährstoffsensorwege auch eine Schlüsselrolle bei der Regulierung des Alterns spielen. Es wurde erstmals bei Cryptorhabditis elegans entdeckt, und es wurde gezeigt, dass die Manipulation einzelner Gene die Lebensdauer effektiv verlängert [2,3]. Bald darauf wurden mehrere andere Gene gefunden, die die Lebensdauer regulieren, von denen viele mit Insulin und insulinähnlichen Signalwegen korrelieren. In Drosophila melanogaster wurde ein paralleler Weg entdeckt, der eine starke genetische Basis für den Alterungsprozess liefert. Gleichzeitig wurde bei Mäusen festgestellt, dass Defekte im Wachstumshormon und seiner nachgeschalteten Achse des insulinähnlichen Wachstumsfaktors -1 (IGF-1) der Hauptregulator des Alterns von Säugetieren sind [4]. Diese Signalwege spiegeln die Existenz eines konservativen Stoffwechselnetzwerks im Körper wider, das weitreichende Auswirkungen auf Langlebigkeit und/oder Gesundheit hat.

Mitochondrien sind die höchste metabolische Einheit, die anscheinend vor etwa 2 Milliarden Jahren von Bakterien stammten. Auch heute noch sind die Überreste ihrer bakteriellen Vorfahren sichtbar, darunter unabhängige Genome mit Polycistron-Genen, die Verwendung einzigartiger genetischer Codes und asexuelle Teilungsmuster (dh Spaltung). „Sie sind multifunktionale Organellen, die nicht nur die überwiegende Mehrheit des intrazellulären ATP produzieren, sondern auch als wichtigstes regulatorisches Zentrum zur Koordinierung wichtiger zellulärer Prozesse fungieren, einschließlich des programmierten Zelltods, der Immunantwort, der makromolekularen Synthese (wie Steroide und Häm) und der Kalziumregulierung , und intrazelluläre und endokrine Signaltransduktion". Die Vielseitigkeit und Anpassungsfähigkeit der Mitochondrien machen ihre Rolle beim Altern zu einem komplexen sportlichen Ziel. Die neuesten Fortschritte in der Mitochondrienforschung haben die Entwicklung des Alterns in vielerlei Hinsicht vorangetrieben, einschließlich der Wissenschaft des Alterns (Abbildung 1). Eine kohärente molekulare Karte, die die Funktionen verschiedener Schichten von Mitochondrien während des Alterns integriert, ist jedoch noch lange nicht vollständig. Technologische Fortschritte, einschließlich mitochondrialer Genombearbeitung [5-7], Bildgebung [8,9], Bioinformatik [10-12] und aufkommender Wirbeltier-Modellbiologie [13-15], haben ein großes Potenzial, tiefere Erkenntnisse zu gewinnen und umfassendere molekulare Details der mitochondrialen Funktion im Alterungsprozess und bei altersbedingten Krankheiten wie der Alzheimer-Krankheit/AD. In dieser Übersicht diskutieren wir einige neuere Fortschritte in der Rolle der Mitochondrien beim Altern und altersbedingten Krankheiten, mit besonderem Schwerpunkt auf der Rolle des Gehirns.

2. Mitochondriale genomische Instabilität
Während der oxidativen Phosphorylierung (OXPHOS) übertragen Mitochondrien Elektronen von Nährstoffen auf Sauerstoff durch Elektronentransferketten (ETC), wodurch die überwiegende Mehrheit des intrazellulären ATP erzeugt wird. In diesem Prozess können jedoch Elektronen aus den Komplexen I und III, hauptsächlich aus ETC, mit Sauerstoff reagieren und reaktive Sauerstoffspezies (ROS) erzeugen [16,17]. Mitochondrien sind die Hauptquelle der intrazellulären Produktion reaktiver Sauerstoffspezies. Anschließend können mitochondriale reaktive Sauerstoffspezies, insbesondere Hydroxylradikale, mit Makromolekülen, einschließlich Proteinen, Nukleinsäuren und Phospholipiden, reagieren und diese zerstören, wodurch ihre Funktionen beeinträchtigt werden. Obwohl Proteine ​​und Lipide ohne dauerhafte Schäden aktualisiert werden, können DNA-Schäden, die durch nicht reparierte reaktive Sauerstoffspezies verursacht werden, bestehen bleiben und sich im Laufe der Zeit ansammeln. Es wird angenommen, dass mitochondriale DNA anfälliger für ROS-vermittelte Mutationen ist, hauptsächlich weil sie sich in der Nähe der ROS-Produktionsstätte befindet. In seiner Theorie des mitochondrialen freien Radikalalters (MFRTA) stellte Denham Harman die Hypothese auf, dass Alterung und degenerative Erkrankungen auf die allmähliche Akkumulation schädlicher mitochondrialer DNA-Mutationen zurückzuführen sind, die durch reaktive Sauerstoffspezies vermittelt werden [18-25]. Makromolekulare oxidative Schäden wurden während des Alterungsprozesses verschiedener Organismen beobachtet [26,27], und es wird berichtet, dass langlebige Modellorganismen höhere Konzentrationen an antioxidativen Enzymen exprimieren [28]. Mehrere Studien, die an verschiedenen Modellorganismen durchgeführt wurden, haben widersprüchliche Ergebnisse geliefert, was darauf hindeutet, dass die komplexe Rolle von Antioxidantien bei der Regulierung der Lebensdauer weitgehend unbekannt ist [29 – 38]. Darüber hinaus kann die DNA-Reparaturfähigkeit der Mitochondrien im Vergleich zum Zellkern geringer sein [39], was MFRTA zusätzlich unterstützt. Jüngste Studien haben jedoch gezeigt, dass Mitochondrien oxidative mitochondriale DNA-Schäden reparieren können [40]. Darüber hinaus sind die kernähnlichen Komplexe, die an mitochondriale DNA binden [39], die Entfernungen von der Atmungskette (dh die Stellen, an denen reaktive Sauerstoffspezies produziert werden) [41 – 43], mitochondriale kinetische Prozesse [44,45] und mitochondriale Phagozytose [46] kann Schutz vor reaktiven Sauerstoffspezies bieten. Obwohl sich mitochondriale DNA-Mutationen mit zunehmendem Alter häufen [47,48], ist der oxidative Schaden in Modellorganismen und menschlichem alterndem Gewebe viel geringer als erwartet und relativ mild [49-51]. Im Gegensatz dazu werden signifikante altersabhängige mitochondriale DNA-Mutationen dem eingeführten Replikationsfehler der mitochondrialen DNA-Polymerase (POLG) zugeschrieben. Tatsächlich weisen Mäuse, die mutiertes POLG exprimieren, während der mitochondrialen DNA-Replikation Fehler beim Korrekturlesen auf, zeigen eine supraphysiologische mitochondriale DNA-Mutationslast (homozygotes Polgmut/mut ist etwa 2500-mal höher und Polg plus /mut ist etwa 500-mal höher) und zeigen a Phänotyp vorzeitiger Alterung [49,52]. Obwohl mitochondriale DNA-Mutationen in homozygoten und heterozygoten Mutanten die während des Alterns beobachteten weit übersteigen, haben nur homozygote Mäuse (Polgmut/mut) eine verkürzte Lebensdauer, was darauf hindeutet, dass die mitochondriale DNA-Mutationsladung allein die Lebensdauer nicht bestimmen kann [53 – 55] und beteiligt sein kann komplexere Manifestationen der mitochondrialen genomischen Instabilität [56]. Obwohl MFRTA eine wertvolle konzeptionelle Grundlage für die Alternsforschung bietet, wurde ihre Wirksamkeit in Frage gestellt [57]. Die Ersatzeffekte reaktiver Sauerstoffspezies, wie z. B. mitochondriale nukleare Redoxsignale [58 – 61], können uns ermöglichen, ihre Rolle beim Altern besser zu verstehen.

3. Mitochondrien und Entzündungen

Das Altern wird von einem chronischen, geringgradigen Entzündungszustand begleitet, der als „Entzündungsbildung“ bekannt ist und mit anderen Hauptmechanismen des Alterns und altersbedingten Erkrankungen korreliert [62]. Es wird angenommen, dass Entzündungsreaktionen hauptsächlich durch eine chronische Stimulation des angeborenen Immunsystems verursacht werden, was zu einer Dysfunktion des Immunsystems führen kann, die durch beeinträchtigte Reaktionen auf Infektionen [63] und Stimulation (Impfung) [64,65] sowie ein abnormales Entzündungssignal gekennzeichnet ist Transduktion [66]. Mitochondrien sind Schlüsselmediatoren bei der angeborenen Immunantwort auf virale Infektionen [67,68] und mitochondrialen Stress [69] und können durch Entzündungskörper [70], Toll-like-Rezeptor (TLR)-Signaltransduktion [71-73] signalisieren. und Interferon [74]. Das angeborene Immunsystem erkennt invasive fremde Organismen anhand von molekularen Mustern, die mit Krankheitserregern durch Mustererkennungsrezeptoren (PRRs, wie TLRs) assoziiert sind. Gleichzeitig identifiziert PRR molekulare Muster, die mit Schäden assoziiert sind, wie z. B. mitochondriale DNA (mtDNA) und Formylpeptide. Nach der Identifizierung von Zellschäden tritt eine aseptische Entzündung auf. Aufgrund des prokaryotischen Ursprungs der Mitochondrien sind Formylpeptide bakterienähnliche Substanzen, die bei zellulärem Stress freigesetzt werden [74,75]. Es ist erwähnenswert, dass die Freisetzung von mitochondrialer DNA aus Mitochondrien ein regulierter Prozess ist, der Schäden auf andere subzelluläre Kompartimente oder distale Zellen überträgt. Defekte des mitochondrialen Transkriptionsfaktors A können zu erheblichem mitochondrialen Stress führen und die Austreibung von mitochondrialer DNA auslösen [74,76]. Oxidativer Stress führt auch dazu, dass mitochondriale DNA durch Poren, die von VDAC-Oligomeren (Voltage Dependent Anion Channel) auf der mitochondrialen Außenmembran gebildet werden, in das Zytoplasma freigesetzt wird [77]. Darüber hinaus treibt die Apoptose die Permeabilität der mitochondrialen äußeren Membran (MOMP) durch die Aktivierung von apoptotischen BCL-2-Proteinen wie BAX und BAK voran und führt zur Freisetzung von mitochondrialer DNA [78]. Mit der Expansion von BAX/BAK-vermitteltem MOMP wird die mitochondriale Innenmembran in das Zytoplasma komprimiert und transparent, wodurch die Mitochondrien mitochondriale DNA exportieren können [79]. Ein weiterer Mechanismus für den mitochondrialen DNA-Transport durch die mitochondriale Innenmembran sind die mitochondrialen Permeabilitätsübergangsporen (mPTPs), die die mitochondriale Innenmembran als Reaktion auf Änderungen der mitochondrialen Calciumkonzentration und zellulären Stress überspannen [80 – 82]. Mitochondriale DNA, die in das Zytoplasma freigesetzt wird, kann dann an cGAS (Cyclic Guanosin Monophosphate Adenosine Synthase) binden und eine Immunantwort übertragen, indem sie STING (Interferon Gene Stimulating Factor) aktiviert, wie Typ I Interferon (IFN) und IFN stimulierende Gene [71,74, 83,84]. Es ist erwähnenswert, dass der cGAS/STING-Weg an der Zellalterung beteiligt ist und eng mit dem sekretorischen Phänotyp verbunden ist, der mit proinflammatorischer Alterung assoziiert ist [85 – 87], was darauf hinweist, dass Mitochondrien durch Immunwirkung an der Zellalterung beteiligt sind. Zusätzlich zur cGAS-STING-Aktivierung fördern stressinduzierte mitochondriale DNA-Schäden und -Freisetzungen auch die Kern-DNA-Reparatur, was auf die Rolle der mitochondrialen DNA als Sensor und Kommunikationsknotenpunkt zum Schutz des Kerngenoms vor genotoxischem Stress hinweist [69]. MtDNA fließt auch aus Zellen heraus und kann in extrazellulärer Flüssigkeit [88,89] und Cerebrospinalflüssigkeit (CSF) [90,91] nachgewiesen werden, bekannt als zirkulierende freie mtDNA (ccf-mtDNA). CCF-mtDNA bietet einen neuen Mechanismus für die mitochondriale Kommunikation zwischen distalen Geweben [92] und wird mit neurologischen Erkrankungen [93 – 95] und systemischen Entzündungszuständen in Verbindung gebracht [96]. Darüber hinaus erhöhen psychischer Stress [97 – 101] und Alter [102] die ccf-mtDNA-Spiegel, was darauf hindeutet, dass mitochondriale DNA mit psychischer Alterung und Entzündung in Verbindung gebracht werden kann. Es wird angenommen, dass mitochondriale Zytokine (mitotische Faktoren), einschließlich Wachstumsdifferenzierungsfaktor 15, Fibroblasten-Wachstumsfaktor 21 und mitochondriale kodierte Polypeptide, altersabhängige adaptive mitochondriale entzündungshemmende Reaktionen vermitteln.

4.Mitochondriale Kommunikation

Mitochondrien kommunizieren auf vielfältige Weise, um zelluläre Prozesse zu koordinieren, einschließlich Stoffwechsel, Stressreaktionen und adaptiver nukleärer Genexpression. Die Muster und der Umfang der mitochondrialen Kommunikation wurden kontinuierlich aufgedeckt und es wurde nachgewiesen, dass sie an wichtigen intrazellulären und interzellulären Prozessen beteiligt sind. Um die Stabilität in der sich ständig verändernden zellulären Umgebung aufrechtzuerhalten, kommunizieren Mitochondrien mit dem Zellkern, um Proteintoxizität, metabolischen Stress und Entzündungssignale zu übertragen. Es wurden mehrere Mediatoren der mitochondrialen Kommunikation identifiziert, darunter nukleär kodierte Proteine, mitochondriale kodierte Peptide, Metaboliten, anorganische Moleküle und mitochondriale DNA selbst. Hier diskutieren wir einige Aspekte der mitochondrialen Kommunikation, insbesondere mit dem Zellkern.

Abschluss

Mitochondrien sind die wichtigsten Stoffwechselorganellen, nicht nur die Produktionsstätten von Bioenergieeinheiten und großen Mengen von Makromolekülen, sondern auch wichtige regulatorische Mechanismen, die eine wichtige Rolle in einer Reihe physiologischer Prozesse von der Entzündung bis zur nuklearen Genregulation spielen. In Anbetracht der Tatsache, dass die Existenz von Eukaryoten weitgehend auf das Vorhandensein und die Rolle von Mitochondrien in allen Stadien der Evolution [2004] zurückgeführt werden kann, ist es nicht überraschend, dass sie in großem Umfang an der Zellfunktion beteiligt sind. Die frühe symbiotische Beziehung kann als Infektion angesehen werden, verbunden mit der Tatsache, dass die immunologische und metabolische Koevolution [62] konzeptionell den Stoffwechselweg als Schlüsselregulator des Alterns [20, 2006] und des Immunsystems [27, 211] unterstützt als die komplexe Beteiligung von Mitochondrien daran. Da die frühen zellulären Funktionen komplexer werden, haben die mitochondrialen und nuklearen Genome in den letzten 2 Milliarden Jahren auch eine Koevolution durchlaufen [212213]. Es ist wahrscheinlich, dass Zellnetzwerke tatsächlich durch Faktoren aus zwei Genen synthetisiert werden, die sich gegenseitig regulieren, um die adaptive Genexpression zu koordinieren und dadurch die Anpassungsfähigkeit der Zelle zu maximieren. Tatsächlich haben die derzeit unbekannten Selektionskräfte möglicherweise ein duales Genom-Zellsystem anstelle eines einheitlichen Einzelgenoms gewählt, was eindeutig möglich ist, da die gesamte mitochondriale DNA-Sequenz, obwohl sie abgebaut ist, im Kerngenom verteilt ist [214215]. „Mitochondriale Funktion“ umfasst zweifellos eine Reihe von zellulären Prozessen, die eine Schlüsselrolle beim Altern spielen. Multiple Funktionen scheinen jedoch mechanische motorische Ziele zu sein, die sich mit dem Alter ändern, teilweise aufgrund ihrer dynamischen Anpassungsfähigkeit und breiten Korrelation; Der Reaktionsverlauf im jungen Alter ist nicht unbedingt altersgerecht. Daher wird die Annahme einer ganzheitlichen und evolutionären Perspektive dazu beitragen, zu untersuchen, wie Mitochondrien den Alterungsprozess und das Auftreten altersbedingter Krankheiten fördern.

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