ラット副腎筋顆粒帯のミトコンドリアの機能と形態の年齢依存的変化

Age-dependent changes in the function and morphology of mitochondria of rat adrenal zona fasciculata.

• A Markowska
• P Rebuffat
• G Gottardo
• G Mazzochi
• G G Nussdorfer

抄録

副腎帯状筋細胞（ZF）のミトコンドリアの機能と形態を、4、10、16ヶ月齢のラットを用いて研究しました。この種のラットでは、加齢によりグルココルチコイドの分泌が著しく低下し、循環中のACTH濃度が高くなるからです。無傷のZF細胞を分散させたZF細胞は、年齢に依存して基底部プレグネノロン（PREG）の分泌が著しく低下しましたが、単離されたZF細胞のミトコンドリアは、コレステロールをPREG（ステロイド合成の最初の律速段階）に変換する能力が増加しました。これらのデータは、ラットのZF分泌の加齢に伴う欠損は、ミトコンドリア内のコレステロール側鎖切断酵素（チトクロムP450scc）の活性よりも前に位置しているという主張と一致しています。立体視では、単位細胞体積あたりのミトコンドリアの数が年齢に依存して増加し、その平均体積が著しく減少していることが明らかになった。ミトコンドリアの膜間空間の幅は変化しなかったが、その平均体積は著しく減少した。膜間空間は、外膜から遊離コレステロールの移動のための水の障壁であるため、この最後の発見は、PREGを生成するためにミトコンドリアの強化された能力とよく一致しますが、シトクロムP450sccが配置されているクリスタエへの遊離コレステロールの移動のための水の障壁である。結論として、これらの加齢に関連したミトコンドリアの機能的・形態的変化はすべてACTH依存性の代償反応であり、これによりZF細胞はグルココルチコイド分泌能力の低下を部分的に打ち消すことができますが、これはコレステロールエステルの細胞質内貯蔵量の利用障害に起因しています。

The function and morphology of adrenal zona-fasciculata (ZF) mitochondria were studied in 4-, 10- and 16-month-old rats, since in this species ageing causes a marked decline in glucocorticoid secretion coupled with high levels of circulating ACTH. Dispersed intact ZF cells displayed a significant age-dependent impairment of their basal pregnenolone (PREG) secretion, but isolated ZF mitochondria showed an increased capacity to convert cholesterol to PREG (the first rate-limiting step of steroid synthesis). These data are in keeping with the contention that the age-related deficit of rat ZF secretion is located prior to the activity of intramitochondrial cholesterol side-chain cleaving enzymes (cytochrome-P450scc). Stereology showed a notable age-dependent increase in the number of mitochondria per unit cell-volume, coupled with a marked decrease in their average volume. The width of the mitochondrial intermembrane space remained unchanged, but its average volume strikingly decreased. This last finding fits well with the enhanced capacity of mitochondria to produce PREG, since intermembrane space is an aqueous barrier to the translocation of free cholesterol from the outer membrane to the cristae, where cytochrome-P450scc is located. In conclusion, the hypothesis is advanced that all these age-related functional and morphological mitochondrial changes are an ACTH-dependent compensatory response enabling ZF cells to partially counteract their decreased glucocorticoid secretory capacity, which in turn is due to the impaired utilization of intracytoplasmic stores of cholesterol esters.