Effetti dell'ipossia e iperglicemia sulla bioenergetica cellulare

I mitocondri hanno un ruolo fondamentale nella produzione di energia nella cellula, ma sono coinvolti anche in altri processi tra cui la produzione di ROS e l’apoptosi. Disfunzioni del metabolismo mitocondriale sono state associate a diversi disordini, tra cui: diabete di tipo II, malattia si Alzheimer, infiammazione, cancro ed ischemia cardiaca. Quando i livelli di ossigeno nella cellula diventano limitanti, la funzione mitocondriale viene modulata per consentire l’adattamento biologico. La via dell’AMP- activated protein kinase (AMPK) ha il compito di monitorare lo stato energetico della cellula mantenendo i livelli fisioligici di ATP/ADP. In seguito all’esposizione prolungata in ambiente ipossico, l’attivazione di HIF-1 e’ in grado di upregolare diversi geni coinvolti nella sopravvivenza cellulare a basse concentrazioni di ossigeno. In questo lavoro, e’ stata valutata la bioenergetica mitocondriale in fibroblasti primari coltivati a basse concentrazioni di ossigeno (1 % O2) per 72 ore; in particolare, abbiamo preso in considerazione l’organizzazione mitocondriale nella cellula e il loro contributo nel mantenere lo stato energetico cellulare. I nostri risultati indicano che l’esposizione prolungata all’ipossia causa una significativa riduzione della massa mitocondriale e della quantita’ dei complessi della fosforilazione ossidativa, nonostante le cellule siano in grado di mantenere i livelli intracellulari di ATP. Inoltre abbiamo studiato l’ipossia nel contesto patologico del diabete ed in particolare delle complicanze del diabete. E’ noto che l’iperglicemia e l’ipossia, dovuta ad ischemia a danni vascolari, hanno un ruolo importante nell’insorgenza delle complicanze del diabete. HIF-1α rappresenta uno stimolo nella rigenerazione delle ferite, in quanto stimola la vascolarizzazione e la migrazione dei cheranociti ed e’ stato ipotizzato che le cellule perdano la capacita’ di adattarsi e rispondere all’ipossia quando sono coltivate in presenza di elevate concentrazioni di glucosio (>25 mM). Abbiamo valutato il ruolo della destabilizzazione di HIF-1α nella produzione di ROS, considerati i principali responsabili della progressione del diabete.