Mitochondrial ryanodine‐sensitive Ca²⁺ channels of rat liver

Abstract

To examine ryanodine-sensitive Ca channels in mitochondria of rat hepatocytes and their role in energy state of the cells via investigation of the ryanodine effect on mitochondrial membrane potential. Oxygen consumption was measured by polarography using the Clark electrode. The substrates of oxidation such as pyruvate (5mM), α-ketoglutarate (5mM), or succinate (5mM) were used. Oxidative phosphorylation was stimulated by the addition of adenosine diphosphate (200nM). Mitochondrial membrane potential was measured using a voltage-sensitive fluorescent probe tetramethylrhodamine-methyl-ester (0.1μM) and was analyzed by a flow cytometer. To evaluate the intact mitochondria, we used carbonil cyanide m-chlorophenyl hydrazone (CCCP, 10μM). Changes in the ionized calcium concentration in rat liver mitochondria were measured using a fluorescent probe Fluo-4 AM. Effect of ryanodine on oxygen consumption of rat liver mitochondria depends on the oxidation substrate and the incubation time. Oxidation of pyruvate in the presence of ryanodine (0.05μM) decreased the membrane potential of rat liver mitochondria by 38.4%. At higher concentrations, ryanodine (0.1μM or 1μM) led to decrease of membrane potential by 51.7% and 42.8%, respectively. In contrast, oxidation of α-ketoglutarate in the presence of ryanodine (0.05μM) increased mitochondrial membrane potential by 16.8%. However, at higher concentrations, ryanodine (0.1μM or 1μM) triggered a decreasing of membrane potential by 42.5% and 31.0%, respectively. Therefore, ryanodine at various concentrations (0.05μM, 0.1μM, or 1μM) causes differential effects on Ca concentration in the mitochondria matrix under oxidation of pyruvate or α-ketoglutarate. The data suggest the presence of ryanodine receptors in mitochondrial membrane of rat hepatocytes. Their inhibition with higher concentrations of ryanodine leads to decreasing of intra-mitochondrial Ca concentration and affecting the energy state of mictochondria in hepatocytes.

Ca(2+)-dependent regulation of the Ca(2+) concentration in the myometrium mitochondria. II. Ca(2+) effects on mitochondria membranes polarization and [Ca(2+)](m)

“…Preliminary incubation of mitochondria with 10 μM Са 2+ in 0-and Mg-mediums reduced changes of Fluo I t is well known that Ca 2+ activates several key enzymes in the mitochondrial matrix to enhance ATP production [1,2]. So Ca 2+ accumulation in mitochondria is a vital process for functional activity of these organelles [3][4][5][6]. At the same time Moreau et al reveal that the process of Ca 2+ accumulation undergoes complex regulation by Ca 2+ itself [7,8].…”

mPTP opening differently affects electron transport chain and oxidative phosphorylation at succinate and NAD-dependent substrates oxidation in permeabilized rat hepatocytes

“…It is known that Ca 2+ concentration elevation in the hepatocytes cytoplasm is accompanied by the rapid transport of these cations into the mitochondrial matrix [15]. This translocation is provided by the presence of such systems as "rapid mode" [15], mitochondrial calcium uniporter [16] and mitochondrial ryanodine receptors [17] in the inner mitochondrial membrane.…”

THE ROLE OF RYANODINE-SENSITIVE Ca2+ CHANNELS IN REGULATION RESPIRATION MITOCHONDRIA OF THE LIVER OF RATS

“…У внутрішній мембрані мітохондрій гепатоцитів наявні такі Са 2+ -транспортувальні системи, які забезпечують вихід Са 2+ з матриксу: мітохондріальна пора транзієнтної проникності [7] та H + −Ca 2+ обмінник [10,23,32]. До Са 2+ -транспортувальних систем, що забезпечують акумуляцію Са 2+ у матриксі мітохондрій гепатоцитів, належать Са 2+ -уніпортер [19], система швидкого захоплення катіона (RaM) [22 , 33, 35] та мітохондріальні ріанодинчутливі Са 2+ -канали (mRyRs) [26].…”

“…Ідентифіковано mRyRs у кардіоміоцитах [15], у нейронах [24], а згодом і в гепатоцитах [26]. З'ясувалося, що вони за своїми біохімічними, фармакологічними та функціональними властивостями подібні до типу 1 RyRs саркоплазматичного ретикулуму і відіграють важливу роль в акумуляції Са 2+ у мітохондріях [15,24].…”

“…Ріанодин (10 мкмоль/л) індукує напівпровідний стан mRyR кардіоміоцитів, який триває лише кілька секунд [12]. А нещодавно ідентифіковані mRyRs гепатоцитів інгібуються ріанодином у концентраціях від 0,05 до 1 мкмоль/л, що супроводжується зниженням внутрішньомітохондріальної концентрації іонізованого Ca 2 [26]. Зважаючи на те, що mRyRs мають вищу електричну провідність Са 2+ , ніж Са 2+ -уніпортер мітохондрій, ймовірно, саме mRyRs відповідає за поглинання Са 2+ з мікродоменів у ділянці МАМ (мітохондрійасоційованих мембран на стику ендоплазматичного ретикулуму і мітохондрій) [20].…”