The role of mitochondrial creatine kinase and hexokinase in cardioprotective mechanisms induced by chronic hypoxia

Abstract

IN CZECH Ischemicko-reperfúzní (I/R) poškození, které je důsledkem infarktu myokardu, představuje hlavní příčinu úmrtí po celém světě. Jedním z nejúčinnějších kardioprotektivních intervencí zvyšujících odolnost srdce k I/R poškození je adaptace na chronickou hypoxii (CH). Avšak molekulární mechanismy CH nejsou zcela objasněny. Mezi nejdůležitější faktory zodpovědné za I/R poškození patří reaktivní formy kyslíku (ROS) produkované komplexy I a III mitochondriálního elektronového transportního řetězce. Potenciálními kandidáty udržující ROS na nízké úrovni jsou mitochondriální kreatinkináza (mtCKs) a dvě isoformy hexokinázy (HK1 a HK2). Tyto enzymy významně podporují mitochondriální oxidativní fosforylaci tím, že zvýšují dostupnost ADP pro komplex V dýchacího řetězce. Navíc HK navázaná na mitochondrie inhibuje navázání pro-apoptotického proteinu BAX, čímž chrání srdeční buňky vůči apoptóze. Kromě mitochondriální isoformy CK jsou v kardiomyocytech také přítomny dvě cytosolické isoformy CK (CKM a CKB), které pomáhají udržovat energetickou homeostázu. Na základě známých anatomických a fyziologických rozdílů mezi levou (LV) a pravou (RV) komorou se první studie zaměřila na porovnání těchto komor z hlediska energetického metabolismu a ko-lokalizace isoforem HK s mitochondriemi. Také byla stanovena hladina...

IN ENGLISH The ischemia-reperfusion (I/R) injury, which is a consequence of myocardial infarction, represents a major cause of death worldwide. One of the most effective cardioprotective interventions increasing the resistance of hearts to the I/R injury is the adaptation to a chronic hypoxia (CH). However, the molecular mechanisms of CH are still not well understood. The most important factors responsible for the I/R injury are reactive oxygen species (ROS) produced by complexes I and III within the mitochondrial electron transport chain. Potential candidates maintaining ROS at a low level are mitochondrial creatine kinase (mtCK) and two hexokinase isoforms (HK1 and HK2). These enzymes highly support the mitochondrial oxidative phosphorylation by increasing the availability of ADP for complex V of the respiratory chain. In addition, the HK binding to mitochondria inhibits binding of the pro- apoptotic protein BAX, thereby protecting cardiac cells against apoptosis. Besides the mitochondrial CK isoform, there are two cytosolic CK (CKM and CKB) present in cardiomyocytes that help to maintain energy homeostasis. Based on the known anatomical and physiological differences between the left (LV) and the right (RV) ventricles, the first study focused on the comparing ventricles in terms of the energy...