Geração de espécies reativas de oxigênio (ERO) mitocondriais: papel das Acil-CoA desidrogenases de cadeia muito longa / Generation of mitochondrial reactive oxygen species (ROS): role of very long chain acyl-coA dehydrogenases

Dietas hiperlipídicas e a esteatose hepática são condições extremamente prevalentes. Trabalhos anteriores mostraram que a esteatose está associada a um aumento na geração de espécies reativas de oxigênio (ERO), e que isso pode mediar danos no fígado. Neste trabalho nós investigamos os possíveis mecanismos que desencadeiam os aumentos nas taxas de geração de ERO por meio da administração de dietas hiperlipídicas. Nós descobrimos que mitocôndrias de animais sujeitos a dietas hiperlipídicas não apresentaram diferenças significativas quanto a capacidade respiratória máxima e acoplamento, mas eram capazes de gerar mais ERO especificamente quando usados substratos do metabolismo de ácidos graxos. Além disso, foi observado que muitas isoformas de acil-CoA desidrogenases estavam mais expressas nos fígados de animais alimentados pela dieta hiperlipídica. No entanto, quando realizados ensaios de atividade enzimática apenas a acil CoA desidrogenase de cadeia longa (VLCAD) foi mais ativa. Estudos conduzidos com mitocôndrias permeabilizadas e expostas a grupos acil-CoA de diferentes tamanhos sugerem que a VLCAD pode ser uma fonte da produção aumentada de ERO em animais submetidos a dietas hiperlipídicas. Esta produção foi estimulada pela ausência de NAD+. Concluindo, nossos estudos descobriram uma nova fonte importante na geração de ERO estimulada por dietas hiperlipídicas, a VLCAD

High fat diets and accompanying hepatic steatosis are highly prevalent conditions. Previous work has shown that steatosis occurs concomitantly with enhanced reactive oxygen species (ROS) generation, which may mediate further liver damage. Here we investigated mechanisms leading to enhanced ROS generation following high fat diets (HFD). We found that mitochondria from HFD livers present no differences in maximal respiratory rates and coupling, but generate more ROS specifically when fatty acids are used as substrates. Indeed, many acyl-CoA dehydrogenase isoforms were found to be more highly expressed in HFD livers, although only the very long chain acyl-CoA dehydrogenase (VLCAD) was more functionally active. Studies conducted with permeabilized mitochondria and different chain length acyl-CoA derivatives suggest that VLCAD is a source of enhanced ROS production in mitochondria from HFD animals. This production is stimulated by the lack of NAD+. Overall, our studies uncover VLCAD as a novel, diet-sensitive, source of mitochondrial ROS

Implementación diagnóstica de la deficiencia de acil-CoA deshidrogenasa de cadena muy larga / Diagnostic implementation of very long chain acyl-CoA dehydrogenase deficiency / Implementação diagnóstica da deficiência de acil-CoA desidrogenase de cadeia muito longa

La enzima acil-CoA deshidrogenasa de cadena muy larga (VLCAD) es un homodímero que cataliza la reacción inicial de la ß-oxidación mitocondrial de los ácidos grasos. El presente estudio tuvo como objetivo el análisis de los metabolitos producidos por fibroblastos incubados en presencia de sustratos tritiados vs. deuterados, como herramienta diagnóstica de la deficiencia de VLCAD. Fue encontrada severamente deprimida la oxidación de los sustratos tritiados en los fibroblastos de pacientes con esta enfermedad, asimismo la incubación con sustratos deuterados aportó un perfil característico en esta deficiencia. El método de valoración de agua tritiada, aunque inespecífico, debido a que la oxidación de sustratos tritiados también puede estar deprimida en otras deficiencias, es un buen método para sugerir una deficiencia de acil- CoA deshidrogenasa de cadena muy larga, si el análisis se compara con otros hallazgos propios de la deficiencia enzimática. Sin embargo, la determinación de los metabolitos deuterados es más específica, por encontrarse un perfil característico que muestra niveles elevados de los ácidos grasos octanoico, decanoico, dodecenoico, dodecanoico, tetradecenoico, tetradecanoico y hexadecenoico, lo que la hace diferente de otras deficiencias enzimáticas.

Very long-chain acyl-CoA dehydrogenase (VLCAD) is a homodimer that catalyzes the initial reaction of fatty acid ß-oxidation. The objective of the present study was to analyse the metabolites produced by fibroblasts incubated with tritiated vs. deuterated substrates, as a diagnostic tool for the diagnosis of VLCAD deficiency. A severe depression for oxidizing the tritiated substrates was observed for these patients' fibroblasts, and a characteristic profile for this deficiency was found when incubating fibroblasts with deuterated substrates. The method which evaluates the production of tritiated water is nonspecific as the oxidation of tritiated substrates can be found depressed in other fatty acid ß-oxidation disorders; however this method can suggest VLCAD deficiency if the tritiated water measurement is compared with others findings related to this deficiency. On the other hand the measurement of deuterated metabolites is more specific as a characteristic profile was found for this deficiency showing increased levels of the following organic acids: octanoic, decanoic, dodecenoic, dodecanoic, tetradecenoic, tetradecanoic and hexadecanoic, which is different from other fatty acid ß-oxidation disorders.

A enzima acil-CoA desidrogenase de cadeia muito longa (VLCAD) é um homodímero que catalisa a reação inicial da ß-oxidação mitocondrial dos ácidos graxos. O presente estudo teve como objetivo a análise dos metabólitos produzidos por Ibroblastos incubados em presença de substratos tritiados vs. deuterados, como ferramenta de diagnóstico da deIciência de VLCAD. Foi encontrada severamente deprimida a oxidação dos substratos tritiados nos Ibroblastos de pacientes com esta doença, do mesmo modo a incubação com substratos deuterados deu um perIl característico nesta deIciência. O método de avaliação de água tritiada, embora não especíIco, devido a que a oxidação de substratos tritiados também pode estar deprimida em outras deIciências, é um bom método para sugerir uma deIciência de acil-CoA desidrogenase de cadeia muito longa, se a análise é comparada com outros achados próprios da deIciência enzimática. Entretanto, a determinação dos metabólitos deuterados é mais especiIca, devido a que se encontra um perIl característico que mostra níveis elevados dos ácidos graxos octanoico, decanoico, dodecenoico, dodecanoico, tetradecenoico, tetradecanoico e hexadecenoico, o que a torna diferente de outras deIciências enzimáticas.