Reduced mitophagy in the cochlea of aged C57BL/6J mice

Abstract

An increase in mitochondrial damage has been associated with a decline in the ability to mitigate damage through mitophagy in age-related pathologies. The present study aimed to investigate the changes in mitophagy in a mouse model with age-related hearing loss. C57BL/6J mice were divided into two groups: young (1 month) and aged (12 months). Hearing tests were conducted by measuring auditory brainstem response (ABR). Mitochondrial DNA copy number, the level of mitochondrial DNA damage, mitochondrial biogenesis, and mitophagy-related genes and proteins were investigated using real-time PCR and western blot analyses. Mitophagosome and lysosome coexpression in the cochlea was investigated through immunofluorescence imaging analysis. Major players of mitophagy, Parkin and BNIP3, were also investigated through immunohistochemical staining in the cochlea. Hearing thresholds were observed to have increased in the aged group. The mitochondrial DNA copy number, PGC-1α, and PGC-1βsignificantly decreased in the cochlea of mice in the aged group. mRNA levels of PINK1, Parkin, MUL1, Atg5, Atg12, Atg13, NIX, and BNIP3 significantly decreased in the cochlea of the mice in the aged group. The level of mitochondrial DNA damage significantly increased in the cochlea of mice in the aged group. Protein levels of PINK1, Parkin, BNIP3, COX4, LC3B, and all OXPHOS subunits significantly decreased in the cochlea of the mice in the aged group. Immunofluorescence imaging analysis of mitophagosomes and lysosomes revealed decreased colocalization in the cochlea of mice in the aged group. Immunohistochemical imaging analysis of Parkin and BNIP3 revealed their decreased expression in aged cochlea. Our results indicate that reduced mitophagy with aging might be attributed to the cellular changes that occur in aged cochlea in the development of age-related hearing loss.|미토콘드리아 손상의 증가는 노화 병리에 있어 마이토파지를 통해 손상을 완화시키는 능력의 감소와 관련이 있다. 본 연구는 노화성 난청의 마우스 모델에서 마이토파지의 변화를 조사하는 것을 목표로 하였다. C57BL/6J 마우스를 젊은 연령(1 개월) 및 고령(12 개월)의 두 그룹으로 나누었다. 청력검사는 청성뇌간반응(ABR)을 통해 시행하였다. 미토콘드리아 DNA 복제 횟수, 미토콘드리아 DNA 손상 수준, 미토콘드리아 생성, 마이토파지 관련 유전자 및 단백질을 실시간 PCR 및 웨스턴 블롯 분석을 통해 확인하였다. 와우에서 마이토파고솜과 리소좀의 공동발현과 마이토파지의 주요 관련 인자인 Parkin과 BNIP3는 면역조직 화학염색을 통해 확인하였다. 청력 역치는 고령군에서 높은 것으로 나타났으며 와우에서 미토콘드리아 DNA 복제 횟수, PGC-1α 및 PGC-1β는 젊은 연령군에 비해 유의하게 감소하였다. PINK1, Parkin, MUL1, Atg5, Atg12, Atg13, NIX 및 BNIP3의 mRNA 발현량은 고령군의 와우에서 유의하게 감소하였으며 미토콘드리아 DNA 손상의 정도는 고령군에서 유의하게 증가함을 확인하였다. PINK1, Parkin, BNIP3, COX4, LC3B 및 모든 OXPHOS 서브 유닛의 단백질 수준은 고령군에서 현저하게 감소하였다. 마이토파고솜와 리소좀의 공동발현은 면역형광 검사상 고령군의 와우에서 감소함을 보였고 Parkin 및 BNIP3의 발현은 면역조직화학 염색상 고령군에서 감소하였다. 결과적으로 노화에 따른 마이토파지의 감소는 노화성 난청 발생시 노화된 와우에서 발생하는 세포적 변화에 기인함을 보여준다.