Melatonin protects lung mitochondria from aging

Abstract

Evaluamos si la administración de melatonina podría prevenir el estado hiperoxidativo que ocurre en las mitocondrias pulmonares con el envejecimiento. Se estudiaron mitocondrias de los pulmones de ratones propensos al envejecimiento, machos y hembras, a los 5 y 10 meses de edad. El estrés oxidativo mitocondrial dependiente de la edad se evaluó midiendo los niveles de peroxidación lipídica y nitritos, la relación glutatión/glutatión disulfuro, y las actividades de las enzimas glutatión peroxidasa y reductasa. También se analizaron la cadena respiratoria mitocondrial y la capacidad de fosforilación oxidativa.

El envejecimiento induce un estado oxidativo/nitrosativo significativo en las mitocondrias pulmonares, que mostraron una reducción considerable en la actividad de la cadena respiratoria y en la producción de ATP. Estas manifestaciones del envejecimiento fueron más pronunciadas en los machos que en las hembras. Tras 9 meses de administración de melatonina en el agua de bebida, el estado hiperoxidativo y la deficiencia funcional de las mitocondrias pulmonares envejecidas se contrarrestaron por completo, y se observó un aumento en la producción de ATP. Los efectos beneficiosos de la melatonina fueron generalmente similares en ambos sexos de los ratones.

Por lo tanto, la administración de melatonina, como terapia única, mantuvo las mitocondrias pulmonares plenamente funcionales durante el envejecimiento, un hallazgo con importantes implicaciones en la fisiopatología del envejecimiento pulmonar. A la luz de estos datos, la melatonina, cuya producción disminuye con la edad, debería considerarse como una terapia preventiva contra el estado hiperoxidativo de los pulmones envejecidos, y su uso podría evitar complicaciones respiratorias en los adultos mayores.

We assessed whether melatonin administration would prevent the hyperoxidative status that occurs in lung mitochondria with age. Mitochondria from lungs of male and female senescent prone mice at 5 and 10 months of age were studied. Age-dependent mitochondrial oxidative stress was evaluated by measuring the levels of lipid peroxidation and nitrite, glutathione/glutathione disulfide ratio, and glutathione peroxidase and reductase activities. Mitochondrial respiratory chain and oxidative phosphorylation capability were also measured. Age induces a significant oxidative/nitrosative status in lung mitochondria, which exhibited a significantly reduced activity of the respiratory chain and ATP production. These manifestations of age were more pronounced in males than in females. After 9 months of melatonin administration in the drinking water, the hyperoxidative status and functional deficiency of aged lung mitochondria were totally counteracted, and had increased ATP production. The beneficial effects of melatonin were generally similar in both mice genders. Thus, melatonin administration, as a single therapy, maintained fully functioning lung mitochondria during aging, a finding with important consequences in the pathophysiology of lung aging. In view of these data melatonin, the production of which decreases with age, should be considered a preventive therapy against the hyperoxidative status of the aged lungs, and its use may lead to the avoidance of respiratory complications in the elderly.