Investigation of the effect of compound AP-39 on the expression of selected mitochondrial markers in the cerebral cortex of male and female mice after focal ischemic stroke

Udar niedokrwienny mózgu powoduje wiele zmian patologicznych w obrębie neuronów. Jak udowodniono, w efekcie niedokrwienia, istotne zaburzenia obejmują szczególnie mitochondria, dlatego ich funkcjonowanie stało się obiektem badań. Związek AP-39 jest donorem siarkowodoru, wykazującym preferencyjne działanie w mitochondriach. Wpływając na ich funkcje, zapewnia regulację poziomu siarkowodoru, wpływa na wiele szlaków sygnałowych i w konsekwencji wykazuje neuroprotekcyjne działanie. W niniejszej pracy oceniano aktywność związku AP-39, badając jego wpływ na poziom markerów mitochondrialnych – oksydazy cytochromu C IV (COX-IV) oraz translokazy zewnętrznej błony mitochondrialnej 20 (TOMM20), po udarze niedokrwiennym u myszy, który został wywołany z użyciem modelu fototrombotycznego. Poziom białek badany był metodą barwienia immunofluorescencyjnego oraz mikroskopii konfokalnej.W niniejszej pracy przedstawiono dowody na zwiększony poziom markerów mitochondrialnych w korze mózgowej myszy otrzymujących po udarze związek AP-39 w stosunku do zwierząt po udarze bez badanego związku. Wyniki te są różne dla grup badanych samic i samców, gdyż znamienne różnice wykazano w grupie samic. Również analizując ekspresję markerów COX-IV w stosunku do TOMM20 zaobserwowano różnice, bowiem istotna znamienność wystąpiła jedynie w przypadku białka COX-IV. Wzrost poziomu COX-IV u samic, po podaniu związku AP-39 w porównaniu do grupy kontrolnej, może świadczyć o nasileniu biogenezy mitochondriów czy fosforylacji oksydacyjnej lub mitofagii, ale to wymaga dalszych badań. Wiadomo bowiem, że mitochondria odgrywają istotną rolę w patofizjologii niedokrwienia, jednak dokładny mechanizm zarówno ich uszkodzeń poudarowych jak i działania związków zmniejszających objętość udaru i osłabiających zaburzenia neurologiczne nie został określony i przypuszczalnie może obejmować wpływ na wiele procesów.

Ischemic stroke causes pathological changes in neurons. Since mitochondria have been shown to be particularly affected by ischemia, their function has become a focus of research. The compound AP-39 is a hydrogen sulfide donor that shows preferential activity in mitochondria. It regulates hydrogen sulfide levels, affects signaling pathways and consequently shows neuroprotective effects. In the present study, the activity of the AP-39 was assessed by investigating its effect on the levels of the mitochondrial markers cytochrome C IV oxidase (COX-IV) and mitochondrial outer membrane translocase 20 (TOMM20) following ischemic stroke in mice induced using a photothrombotic model. Protein levels were assessed by immunofluorescence staining and confocal microscopy.The present study provides evidence of increased levels of mitochondrial markers in the cerebral cortex of mice treated with the compound AP-39 after stroke compared to animals without treatment. These results differed between the female and male groups, as significant differences were seen in the female group only. Differences were also observed when analysing COX-IV expression in relation to TOMM20, as statisticalsignificance was only found for COX-IV. The increase in COX-IV levels in females after administration of AP-39 may indicate an increase in mitochondrial biogenesis, oxidative phosphorylation or mitophagy, but this requires further study. Mitochondria are known to play an important role in the pathophysiology of ischemia, but the exact mechanism of both their post-stroke damage and the effect of compounds that reduce stroke volume and attenuate neurological impairment is unknown and may involve effects on multiple processes.