HDL:n (high density lipoprotein) pääproteiinikomponentin, apolipoproteiini A1:n (ApoA1), on todettu
lisäävän glykolyysia ja oksidatiivista fosforylaatiota hiiren luurankolihassoluissa. ApoA1:llä oletetaan myös
olevan merkittävä rooli lihaksen normaalissa aineenvaihdunnassa ja siihen liittyvissä sairauksissa. ApoA1
vaikuttaa leukosyyttien aktivaatioon ja jakautumiseen säätelemällä solun sisäistä kolesterolitasoa. Nämä
muutokset vaikuttavat myös solun aineenvaihduntaan. ApoA1:n suoranaista vaikutusta leukosyyttien
soluhengitykseen ei kuitenkaan ole aiemmin tutkittu. Aiemmin on esitetty, että leukosyyttejä voitaisiin
käyttää biomarkkerina kuvaamaan muutoksia mitokondrioiden toiminnassa aineenvaihduntaan liittyvän
stressin aikana. Eräässä tutkimuksessa leukosyyttien mitokondrioita käytettiin onnistuneesti kuvaamaan
fysiologisia muutoksia sydänlihassoluissa. Tämän pro gradu -tutkimuksen taustalla on tulevaisuuden
päämäärä siitä, että leukosyyttien mitokondrioiden avulla voitaisiin
kuvata lihassoluissa tapahtuvia ApoA1
välitteisiä aineenvaihdunnan muutoksia. Tässä tutkimuksessa tavoitteena on selvittää vaikuttaako ApoA1
samoin leukosyyttien soluhengitykseen, kuin sen on aiemmin esitetty vaikuttavan lihassolujen
soluhengitykseen. Tutkimuksella on kaksi hypoteesia: 1) ApoA1 lisää soluhengitystä ja 2) ApoA1 vaikuttaa
soluhengityskompleksiproteiinien määrään leukosyyteissä. Soluviljelyolosuhteissa kasvavat ihmisen T
lymfosyytit altistettiin ApoA1:lle 50 µg/ml konsentraatiossa 4, 12 tai 24 tunnin ajan. Muutoksia
soluhengityksessä monitoroitiin korkean resoluution respirometrillä kokonaisissa (4, 12, 24h) ja läpäistyissä
(12h) soluissa. Läpäistyjen solujen avulla pystyttiin tutkimaan kullekkin hengityskompleksille ominaista
soluhengitystä. ApoA1:n vaikutusta hengityskompleksiproteiinien määrään tutkittiin western blot –
menetelmällä käyttäen viiden vasta-aineen sekoitusta. Soluhengitys oli tilastollisesti merkittävästi lisääntynyt
ROUTINE (p= 0.040) ja ETS (p= 0.011) hengitystiloissa kokonaisissa soluissa, joita oli altistettu ApoA1:lle
4 tunnin ajan. ROUTINE hengitystila kuvaa kokonaisten solujen soluhengitystä kasvatusmediumin
substraateilla. ETS hengitystila kuvaa oksidatiiviseen fosforylaatioon liittyvän elektroninsiirron
maksimaalista kapasiteettia. ApoA1:lle 4 tunnin ajan altistetuissa soluissa ROUTINE hengitystila oli
kauempana ETS hengitystilasta (p= 0.035), kuin kontrolli soluissa. Hengityskompleksi IV:n proteiinimäärä
oli alentunut (p= 0.018) ApoA1:lle altistetuissa soluissa. Hengityskompleksikohtainen hengitys ei tuottanut
tilastollisesti merkittäviä tuloksia. Kokonaisilla soluilla saadut tulokset vahvistivat ensimmäisen hypoteesin.
Nämä tulokset osoittavat että ApoA1 lisää ETS kapasiteettia leukosyyteissä. Lisääntynyt ETS kapasiteetti
nostaa myös ROUTINE –tilan hengitystä ja ylijäämä hengitystasoa. Toinen hypoteesi vahvistettiin myös,
sillä hengityskompleksi CIV:n proteiinimäärä oli merkittävästi alentunut. Tämän tutkimuksen perusteella
voidaan todeta että ApoA1 lisää soluhengitystä kokonaisissa leukosyyteissä ja muokkaa
soluhengityskompleksien proteiineja. On kuitenkin otettava huomioon, että tämä tutkimus on alustava ja
toteutettu pienellä näytemäärällä. Tulosten varmistamiseksi on suotavaa tehdä vielä lisätutkimuksia
suuremmalla näytemäärällä. Läpäistyistä soluista ei onnistuttu saamaan merkitseviä tuloksia, sillä metodissa
havaittiin useita artifaktoja. Hengityskompleksikohtaista hengitystä olisi syytä tutkia tulevaisuudessa, että
saataisiin tarkempaa tietoa ApoA1:n vaikutuksesta soluhengitysketjun eri osiin.. Tässä havaitut tulokset ovat
kaikesta huolimatta lupaavia leukosyyttien biomarkkerina käytön tulevaisuuden kannalta.
...
The main protein component of high density lipoprotein (HDL), apolipoprotein A1 (ApoA1), has previously
been shown to stimulate glycolysis and mitochondrial oxidative phosphorylation in mouse muscle cells.
ApoA1 is also suggested to have a role in normal metabolism and metabolic diseases in skeletal muscle. In
leukocytes, by regulating cellular cholesterol, ApoA1 is able to affect leukocyte cell activation and
proliferation and through these actions, cell metabolism can be changed. However, direct effects of ApoA1 to
leukocyte cell respiration have not been studied. Leukocytes have been suggested to function as predictive
biomarkers of mitochondrial function under metabolic stress. Leukocyte mitochondria have previously been
used to reflect physiological changes in heart muscle cells and the ultimate target is that leukocytes could be
used to reflect ApoA1 related metabolic changes in muscle cells. The aim of this preliminary study was to
examine whether ApoA1 has similar eff
ect on leukocyte cell respiration, as it does on mouse muscle
mitochondria. First hypothesis is that ApoA1 increases human leukocyte cell respiration and second
hypothesis is that ApoA1 affects the amount of respiration complex proteins in human leukocytes. To
examine the effect of ApoA1 to cell respiration, cultured human T lymphocytes were incubated for 4, 12 or
24 hours with 50 µg/ml of ApoA1. Cell respiration was studied with high resolution respirometry in intact
(4h, 12h, 24h) cells and complex specific respiration was studied with permeabilized cells (12h). Glutamate,
malate, succinate, ADP, oligomycin, CCCP, rotenone and antimycin A were used to induce different
respiration states. Effect of ApoA1 on respiration complex proteins was determined with western blot using
antibody cocktail for proteins of five different respiration complexes. Increase in cell respiration was
statistically significant at ROUTINE respiration (p= 0.040) and ETS capacity (p= 0.011) in intact cells
treated with ApoA1 for 4 hours. ROUTINE respiration reflects respiration in intact cells by growth medium
substrates. ETS capacity reflects the maximal capacity of oxidative phosphorylation related electron transfer.
ROUTINE control ratio was significantly decreased (p= 0.035) in 4 hours ApoA1 treated intact cells. This
indicates that ROUTINE respiration is operating closer to ETS capacity in control cells than in ApoA1 cells.
Respiration complex IV proteins were significantly decreased in ApoA1 treated cells (p= 0.018). Complex
specific respiration in permeabilized cells was not significantly affected by ApoA1 treatment. First
hypothesis was confirmed by results obtained with intact cells. These results indicate ApoA1 increased ETS
capacity in leukocytes. Increased ETS capacity leads to increased ROUTINE respiration and residual
respiration. Second hypothesis was confirmed since significant decrease in CIV protein was discovered with
western blot. Based on this study, it can be concluded that ApoA1 increases cell respiration in intact
leukocytes and affects respiration complex proteins. However, this study was limited preliminary study and
further experiments with larger sample size are needed to confirm the obtained results. Due to several
artifacts significant results were not obtained regarding complex specific respiration in permeabilized cells.
Respiration in permeabilized cells should be examined in future studies to gain knowledge of more detailed
effects of ApoA1 to cell respiration. Nonetheless the results obtained here are promising for the future use of
leukocytes to reflect metabolism in muscle cells.
...
