On the causes and consequences of the uncoupler-like effects of quercetin and dehydrosilybin in H9c2 cells

Abstract

Quercetin and dehydrosilybin are polyphenols which are known to behave like uncouplers of respiration in isolated mitochondria. Here we investigated whether the effect is conserved in whole cells. Following short term incubation, neither compound uncouples mitochondrial respiration in whole H9c2 cells below 50μM. However, following hypoxia, or long term incubation, leak (state IV with oligomycin) oxygen consumption is increased by quercetin. Both compounds partially protected complex I respiration, but not complex II in H9c2 cells following hypoxia. In a permeabilised H9c2 cell model, the increase in leak respiration caused by quercetin is lowered by increased [ADP] and is increased by adenine nucleotide transporter inhibitor, atractyloside, but not bongkrekic acid. Both quercetin and dehydrosilybin dissipate mitochondrial membrane potential in whole cells. In the case of quercetin, the effect is potentiated post hypoxia. Genetically encoded Ca++ sensors, targeted to the mitochondria, enabled the use of fluorescence microscopy to show that quercetin decreased mitochondrial [Ca++] while dehydrosilybin did not. Likewise, quercetin decreases accumulation of [Ca++] in mitochondria following hypoxia. Fluorescent probes were used to show that both compounds decrease plasma membrane potential and increase cytosolic [Ca++]. We conclude that the uncoupler-like effects of these polyphenols are attenuated in whole cells compared to isolated mitochondria, but downstream effects are nevertheless apparent. Results suggest that the effect of quercetin observed in whole and permeabilised cells may originate in the mitochondria, while the mechanism of action of cardioprotection by dehydrosilybin may be less dependent on mitochondrial uncoupling than originally thought. Rather, protective effects may originate due to interactions at the plasma membrane.

Quercetin preserves redox status and stimulates mitochondrial function in metabolically-stressed HepG2 cells

“…Previous studies suggested that quercetin uncoupled ETS and oxidative phosphorylation while inhibiting mitochondrial respiration in isolated mitochondria [77][78][79]. In intact H9c2 rat cardiomyocytes short-term incubation with quercetin did not induce uncoupling, demonstrating that the effects seen in isolated mitochondria are attenuated in whole cells [80]. We provide supporting evidence for this here, as quercetin at high concentrations did not act as an uncoupler in HepG2 cells.…”

Effects of Carbonyl-cyanide m-chlorophenylhydrazone on Mitochondrial Function of H9C2 Cells

“…Sự sụt giảm điện thế màng do nhiều nguyên nhân, có thể gây tổn thương ty thể và gây chết tế bào [18]. Tương tự với những kết quả ghi nhận được khi theo dõi mật độ huỳnh quang NAO, giá trị TMRE cũng thay đổi theo nồng độ và thời gian thử CCCP, kết quả này là khá tương đồng với các nghiên cứu trước đây [10,12,13]. f Hình 3.…”

“…Tác động khử cực màng ty thể của CCCP này phụ thuộc vào nồng độ, và điều này cũng được khẳng định trong nghiên cứu đã được công bố trước [13]. Hình ảnh mật độ huỳnh quang TMRE (màu đỏ) giảm mạnh nhất trong 5 phút đầu tiên sau khi xử lý CCCP ở cả hai nồng độ 1µM và 2µM.…”

“…Ngoài đích tác động là chuỗi hô hấp điện tử ở màng ty thể, ở nồng độ cao CCCP cũng có thể làm giảm điện thế màng tế bào H9C2 [13]. Hơn nữa, CCCP cũng có khả ức chế lượng ion Ca 2+ tích tụ trong ty thể trong mô hình bệnh lý tim [11,13].Tuy nhiên, các nghiên cứu về ảnh hưởng của CCCP lên ty thể tế bào H9C2 còn chưa nhiều. Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu khảo sát tác động của CCCP ở một số liều nồng độ lên cấu trúc và chức năng màng ty thể thông qua phân tích thay đổi mật độ huỳnh quang theo thời gian của các chỉ thị…”

“…CCCP có cơ chế tác động sinh học phụ thuộc vào nồng độ. Ngoài đích tác động là chuỗi hô hấp điện tử ở màng ty thể, ở nồng độ cao CCCP cũng có thể làm giảm điện thế màng tế bào H9C2 [13]. Hơn nữa, CCCP cũng có khả ức chế lượng ion Ca 2+ tích tụ trong ty thể trong mô hình bệnh lý tim [11,13].…”