Role of the mitochondrial sodium/calcium exchanger (NCLX) in the response to hypoxia and in the mitocondrial effects of lithium

Abstract

Mitochondria are the cellular organelle in charge of cellular respiration; thus, they are the main cellular oxygen consumers. Accordingly, a deficiency in available oxygen, a situation known as hypoxia, directly affects this mitochondrial function. We have shown that the mitochondrial sodium/calcium/lithium exchanger (NCLX) is essential in redox signaling in acute hypoxia. Hypoxia-induced deactivation of mitochondrial complex I (CI) of the electron transport chain produces the loss of its proton pumping activity, thereby acidifying the mitochondrial matrix. Consequently, mitochondrial calcium phosphate granules partially dissolve, increasing mitochondrial soluble calcium. This activates NCLX, resulting in the import of sodium into the mitochondrial matrix. Sodium ions, by interacting with phospholipids of the inner mitochondrial membrane (IMM), decrease the fluidity of the IMM, which alters the diffusion of coenzyme Q and produces a superoxide burst during the first minutes of hypoxia...Las mitocondrias son el orgánulo celular encargado de realizar la respiración celular, por lo que son las principales consumidoras de oxígeno en la célula. En consecuencia, la disminución de oxígeno disponible, situación conocida como hipoxia, afecta de manera directa a esa función mitocondrial. Hemos demostrado que el intercambiador mitocondrial sodio/calcio/litio (NCLX) es esencial en la señalización redoxinducida por la hipoxia aguda. Como consecuencia de inducir hipoxia, el complejo I (CI) dela cadena transportadora de electrones mitocondrial se desactiva y pierda su función de bombear protones, por lo que la matriz mitocondrial se acidifica. En consecuencia, los gránulos de fosfato cálcico mitocondriales se disuelven parcialmente, haciendo que aumente el calcio soluble mitocondrial. Este incremento activa a NCLX, produciendo la importación de sodio a la matriz mitocondrial. Los iones de sodio, al interaccionar con los fosfolípidos de la membrana mitocondrial interna (IMM), hacen que la fluidez de la misma disminuya, alterando así la difusión de la coenzima Q y produciendo un estallido de superóxido durante los primeros minutos de hipoxia...