Influence of vitamin K on mitochondrial respiration of mouse macrophages

Makrofagi pełnią kluczową rolę w przebiegu odpowiedzi immunologicznej, w czasie której ulegają aktywacji. W tym celu zużywają energię zgromadzoną w postaci adenozynotrójfosforanu (ATP), który syntetyzowany jest w procesie fosforylacji oksydacyjnej przebiegającej w mitochondriach lub w procesie glikolizy, niewymagającej obecności tlenu, ale jednocześnie mniej wydajnej. Istnieją przesłanki by sądzić, że sprawność mitochondrialnego łańcucha transportu elektronów, w skład którego wchodzą kompleksy białkowe oraz ubichinon, a który zapewnia efektywną produkcję ATP, może być zwiększona poprzez suplementację witaminą K2 (MK-7). Miałaby ona wspomagać czynność mitochondriów poprzez przejęcie roli ubichinonu. Celem niniejszej pracy było zbadanie wpływu witaminy K2 (MK-7) na czynność mitochondriów mysich makrofagów RAW264.7 aktywowanych lipopolisacharydem (LPS). Przy zastosowaniu techniki Seahorse XFe96, pozwalającej na równoczesny pomiar szybkości konsumpcji tlenu (odzwierciedlającej oddychanie mitochondrialne) oraz szybkości zewnątrzkomórkowego zakwaszenia (odzwierciedlającej glikolizę) wykazano, że witamina MK-7 nie wpływa na oddychanie mitochondrialne ani na glikolizę w makrofagach RAW264.7 w stanie podstawowym lub aktywowanych silnie przez LPS (100 lub 300 ng/ml); LPS upośledzał funkcjonowanie mitochondriów poprzez zwiększenie przecieku protonów oraz obniżenie oddychania maksymalnego i obrotu ATP. Jednakże w makrofagach RAW264.7 poddanych relatywnie słabej aktywacji przez LPS (10 ng/ml) witamina MK-7 w stężeniu 10 μM hamowała przeciek protonów oraz poza-mitochondrialną konsumpcję tlenu, czemu towarzyszyło obniżenie podstawowej aktywności glikolitycznej. Jednocześnie witamina MK-7 nie wpłynęła na aktywowaną przez LPS produkcję tlenku azotu. Opisane wyniki badań wskazują na to, że witamina MK-7 zwiększa wydajność oddychania mitochondrialnego w aktywowanych zapalnie makrofagach mysich RAW264.7.

Macrophages play a crucial role in the immune response during which they are activated. For this purpose, they consume energy stored in the form of adenosine triphosphate (ATP), which is synthesized in the process of oxidative phosphorylation in the mitochondria or in the glycolysis, which does not require the presence of oxygen, but is less efficient. It seems possible that the efficiency of the mitochondrial electron transport chain, which includes protein complexes and ubiquinone, and which ensures effective production of ATP, can be increased by supplementation with vitamin K2 (MK-7). It would support the functioning of mitochondria by taking over the role of ubiquinone. Therefore the aim of this study was to investigate the effect of vitamin K2 (MK-7) on the mitochondrial function of murine RAW264.7 macrophages activated with lipopolysaccharide (LPS). Using the Seahorse XFe96 technique, which allows for simultaneous measurements of the oxygen consumption rate (reflecting mitochondrial respiration) and extracellular acidification rate (reflecting glycolysis), it has been shown that vitamin MK-7 does not affect mitochondrial respiration nor glycolysis in RAW264.7 macrophages in the basal state or highly activated by LPS (100 or 300 ng / ml); LPS impaired mitochondrial functions by increasing proton leak and reducing maximal respiration and ATP turnover. However, in RAW264.7 macrophages subjected to relatively weak activation by LPS (10 ng / ml), vitamin MK-7 at the concentration of 10 μM caused a decrease in proton leak and non-mitochondrial oxygen consumption, which was accompanied by a decrease in basic glycolytic activity. Simultaneously, vitamin MK-7 did not affect the production of nitric oxide by LPS-activated macrophages. The results of this study indicate that vitamin MK-7 increase the efficiency of mitochondrial respiration in activated murine RAW264.7 macrophages.