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Oxygen-induced mitochondrial biogenesis in the rat hippocampus.
Gutsaeva, D R; Suliman, H B; Carraway, M S; Demchenko, I T; Piantadosi, C A.
Afiliação
  • Gutsaeva DR; Department of Medicine and Anesthesiology and Center for Hyperbaric Medicine and Environmental Physiology, Duke University Medical Center, Box 3315, Durham, NC 27710, USA.
Neuroscience ; 137(2): 493-504, 2006.
Article em En | MEDLINE | ID: mdl-16298077
ABSTRACT
The hypothesis that damage to mitochondrial DNA by reactive oxygen species increases the activity of nuclear and mitochondrial transcription factors for mitochondrial DNA replication was tested in the in vivo rat brain. Mitochondrial reactive oxygen species generation was stimulated using pre-convulsive doses of hyperbaric oxygen and hippocampal mitochondrial DNA content and neuronal and mitochondrial morphology and cell proliferation were evaluated at 1, 5 and 10 days. Gene expression was subsequently evaluated to assess nuclear and mitochondrial-encoded respiratory genes, mitochondrial transcription factor A, and nuclear respiratory transcription factors-1 and -2. After 1 day, a mitochondrial DNA deletion emerged involving Complex I and IV subunit-encoding regions that was independent of overt neurological or cytological O(2) toxicity, and resolved before the onset of cell proliferation. This damage was attenuated by blockade of neuronal nitric oxide synthase. Compensatory responses were found in nuclear gene expression for manganese superoxide dismutase, mitochondrial transcription factor A, and nuclear respiratory transcription factor-2. Enhanced nuclear respiratory transcription factor-2 binding activity in hippocampus was accompanied by a nearly three-fold boost in mitochondrial DNA content over 5 days. The finding that O(2) activates regional mitochondrial DNA transcription, replication, and mitochondrial biogenesis in the hippocampus may have important implications for maintaining neuronal viability after brain injury.
Assuntos
DNA Mitocondrial/metabolismo; Hipocampo/metabolismo; Mitocôndrias/metabolismo; Estresse Oxidativo/fisiologia; Espécies Reativas de Oxigênio/metabolismo; Animais; Forma Celular/efeitos dos fármacos; Forma Celular/fisiologia; Replicação do DNA/efeitos dos fármacos; Replicação do DNA/fisiologia; DNA Mitocondrial/efeitos dos fármacos; DNA Mitocondrial/genética; Transporte de Elétrons/efeitos dos fármacos; Transporte de Elétrons/genética; Fator de Transcrição de Proteínas de Ligação GA/efeitos dos fármacos; Fator de Transcrição de Proteínas de Ligação GA/metabolismo; Deleção de Genes; Regulação Enzimológica da Expressão Gênica/efeitos dos fármacos; Regulação Enzimológica da Expressão Gênica/fisiologia; Hipocampo/efeitos dos fármacos; Masculino; Mitocôndrias/efeitos dos fármacos; Mitocôndrias/genética; Neurônios/efeitos dos fármacos; Neurônios/metabolismo; Óxido Nítrico Sintase Tipo I/efeitos dos fármacos; Óxido Nítrico Sintase Tipo I/metabolismo; Fator 1 Nuclear Respiratório/efeitos dos fármacos; Fator 1 Nuclear Respiratório/metabolismo; Estresse Oxidativo/efeitos dos fármacos; Oxigênio/metabolismo; Oxigênio/farmacologia; Ratos; Ratos Sprague-Dawley; Espécies Reativas de Oxigênio/farmacologia; Fatores de Transcrição/efeitos dos fármacos; Fatores de Transcrição/metabolismo; Ativação Transcricional/efeitos dos fármacos; Ativação Transcricional/fisiologia; Regulação para Cima/efeitos dos fármacos; Regulação para Cima/fisiologia
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Coleções: 01-internacional Base de dados: MEDLINE Assunto principal: DNA Mitocondrial / Espécies Reativas de Oxigênio / Estresse Oxidativo / Hipocampo / Mitocôndrias Idioma: En Ano de publicação: 2006 Tipo de documento: Article
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Coleções: 01-internacional Base de dados: MEDLINE Assunto principal: DNA Mitocondrial / Espécies Reativas de Oxigênio / Estresse Oxidativo / Hipocampo / Mitocôndrias Idioma: En Ano de publicação: 2006 Tipo de documento: Article