The secret life of mitochondria: intercellular transfers in neuroprotection, biomarker discovery, and oncogenesis

Biologische belang van mitochondriale overdracht in de hersenen

De mitochondriën zijn organellen die zowel intracellulair als extracellulair essentiële functies uitvoeren. Uit eerdere studies is gebleken dat intracellulaire mitochondriën een cruciale rol spelen bij energieproductie, calciumhomeostase, antioxidatieve stress en celdood. Bovendien is waargenomen dat mitochondriën zich tussen cellen verplaatsen. Het is echter nog onduidelijk of hun functionaliteit behouden blijft na transport. Het proefschrift van Tingting Chen richt zich op het onthullen van innovatieve biologische functies van mitochondriale overdracht, met de nadruk op drie belangrijke transportmechanismen: vrije mitochondriën, membraanblaasjes (EV's) en tubulaire structuren.

De bevindingen demonstreren het biologische belang van mitochondriale overdracht in de hersenen, met rollen in neuroprotectie, moleculaire biomarkerontdekking en tumorfacilitatie. De functionele resultaten van mitochondriale overdracht zijn afhankelijk van de bron van de mitochondriën. Gezonde donorcellen leveren mitochondriën die beschadigde cellen kunnen redden van celdood of tumorgroei kunnen bevorderen. Daarentegen scheiden cellen onder fysiologische omstandigheden mitochondriale fracties uit als onderdeel van een stressresponsmechanisme, waarbij beschadigde componenten worden uitgescheiden om intracellulaire disfunctie te verminderen.

Chen: 'We laten zien dat geïsoleerde vrije mitochondriën neuronale cellen beschermen tegen ferroptose door oxidatieve stress te verminderen, celdood te voorkomen en neuronale netwerken te herstellen. Met microfluïdische technieken toonden we aan dat mitochondriën zich van axonen naar cellichamen kunnen verplaatsen, wat therapeutische mogelijkheden biedt voor perifere mitochondriële toediening. Daarnaast onthulde proteomische analyse van EV’s uit neurale voorlopercellen van een Alzheimerpatiënt, eiwitten die mogelijk betrokken zijn bij AD pathologie, pregnancy zone protein (PZP), alkaline phosphatase (ALPL), periostin (POSTN), apolipoprotein C-III (APOC3), en transferrin (TF). Ook werden verhoogde niveaus van mitochondriële matrixeiwitten geïdentificeerd, wat wijst op disfunctionele mitochondriën en stresssignaalverspreiding.

Ten slotte toonden we aan dat neuronale mitochondriën via tubulaire structuren naar glioblastoomcellen worden overgedragen, wat de overleving en groei van tumorcellen bevordert. Samenvattend tonen we aan dat extracellulaire mitochondriën biomedische functies hebben afhankelijk van hun bron: gezonde mitochondriën ondersteunen herstel, terwijl gestreste cellen beschadigde componenten afvoeren en pathologische signalen verspreiden. Deze inzichten bieden een nieuw perspectief op mitochondriële biologie en therapeutisch potentieel.'