미토콘드리아 복합체 III 활동: 침습적 근육 생검부터 환자까지

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 9638(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

약물 유발 미토콘드리아 기능 장애는 특히 전 세계적으로 가장 많이 처방되는 약물인 스타틴의 경우 일반적인 부작용입니다. 이들 약물은 근육통과 관련된 미토콘드리아 산화적 인산화 과정의 복합체 III(CIII)을 억제하는 것으로 나타났습니다. 근육통은 스타틴 사용자의 가장 흔한 증상이므로 불필요한 약물 치료 중단을 방지하기 위해 근육통의 다른 원인과 구별하는 것이 중요합니다. 그러나 CIII 억제를 진단하려면 현재 근육 생검이 필요하며 이는 침습적이며 일상적인 테스트에는 실용적이지 않습니다. 미토콘드리아 복합체 활동 측정을 위한 덜 침습적인 대안은 아직 복합체 I 및 IV에만 사용할 수 있습니다. 여기에서는 협측 면봉을 사용하여 CIII 촉매 활동을 결정하는 비침습적 분광 광도법을 설명하며, 이를 스타틴 및 비스타틴 사용자 집단에서 검증했습니다. 우리의 데이터는 검출 한계를 초과하는 재현 가능한 결과에 의해 입증된 바와 같이 CIII가 협측 면봉에서 안정적으로 측정될 수 있음을 나타냅니다. 대규모 임상 환경에 대한 추가 검증이 권장됩니다.

미토콘드리아 근육병증은 일반적으로 형태학적 및 생화학적으로 손상된 미토콘드리아를 특징으로 하며, 이로 인해 에너지 생산이 감소됩니다. 이러한 이상 현상은 대부분 유전적 원인이 있지만, 많은 약물이 미토콘드리아 기능 장애를 유발할 수도 있으며, 그 중 스타틴이 명확한 예입니다1.

스타틴은 전 세계적으로 1억 8천만 명 이상의 사용자가 사용하는 심혈관 질환 치료를 위해 세계에서 가장 많이 처방되는 약물이지만, 스타틴의 사용은 다양한 부작용과도 관련이 있습니다2,3. 근육에 대한 불만은 전체 사용자의 7~29%에서 보고되며, 이는 일반적인 근육 경직부터 드물게 생명을 위협하는 횡문근융해증 사례까지 다양합니다2,4,5,6. 우리는 이전에 스타틴이 미토콘드리아 복합체 III(CIII)7을 억제하고 CIII 활성이 증상이 있는 스타틴 사용자의 근육통 강도와 역의 상관관계가 있음을 보여주었습니다8. 따라서 이러한 발견은 현재 객관적이거나 결정적인 진단 테스트가 존재하지 않기 때문에 CIII 활동이 스타틴 유발 근육 증상(SAMS)을 식별하는 데 유용할 수 있음을 시사합니다9,10,11. SAMS에 대한 다양한 정의와 스타틴으로 인해 근육 문제가 발생할 가능성을 테스트하는 다양한 프로토콜이 있습니다. 이는 주관적인 설문지(예: SAMS-CI) 또는 (간접적인) 실험실 이상(예: 상당히 높은 CK 또는 간 효소)10,11,12,13,14,15에 의존합니다. SAMS를 식별하기 위한 보다 구체적인 테스트는 최근 발표된 메타 분석의 맥락에서 특별한 관심을 불러일으킬 것이며, 이는 대부분의 보고된 근육 불만이 스타틴 사용으로 인한 것이 아니라는 점을 시사합니다16. 동반 질환(예: 갑상선 기능 저하증, 류마티스 다발성 근육통, 비타민 D 결핍), 최근의 강렬한 신체 활동이나 외상, 바이러스 감염, 다제 복용과 같은 다른 요인들이 근육통을 유발하는 것으로 나타났으며 스타틴 사용으로 인한 통증과 구별되어야 합니다12,15,17 ,18,19. 스타틴 요법을 준수하지 않으면 심혈관 이환율과 사망률에 높은 부담을 주기 때문에 이러한 구별은 특히 중요합니다11.

산화적 인산화 시스템(OXPHOS)의 다른 복합체와 마찬가지로 CIII 촉매 활성은 일반적으로 근육 생검 또는 세포 분획의 비색 측정을 통해 결정됩니다. 근육 생검은 상당한 피험자 부담을 유발하며23 협측 면봉에서 회수한 세포에서 분광광도계 및 면역포획 분석을 수행하여 복합체 I 및 IV 활동 측정을 위한 덜 침습적인 대안을 사용할 수 있습니다. 후자의 방법은 복합체 I 및 IV24,25,26,27의 활동 측정에 대해 R2 범위가 0.49~0.99인 보다 전통적인 방법과 좋은 상관관계를 보이는 것으로 보입니다. 그러나 CIII에 대한 유사한 분석이 누락되었습니다. 여기에서 우리는 비침습적 구강 면봉 샘플을 사용하는 분광 광도계 마이크로플레이트 판독기에 사용할 수 있도록 효소 시토크롬 C 감소를 기반으로 CIII 활동을 측정하는 방법을 조정하고 검증했습니다. 이 측정의 민감도와 타당성은 근육 장애가 있거나 없는 대규모 통제 대상과 스타틴 사용자 그룹을 대상으로 테스트되었습니다.

0.2 mU mL−1). This detection limit was based upon CIII measurements from dilutions of controlled HeLa cell numbers. It was set just above the lowest CIII values that showed no further decline in CIII activity (representing background measurement). Correction for CS activity further reduced the assay variability in buccal swabs. The samples from statin and non-statin users, used for the validation experiment, yielded a remarkable but non-significantly higher CIII activity in statin users compared to non-users. This was opposite to what was seen in muscle biopsies of statin users7,8 and was unrelated to mitochondrial content, as no difference was seen in CS activity between statin users and non-users29. Also, there was no correlation between CIII or CS activity and statin use or muscle complaints./p>