运动调控线粒体动力学变化的研究进展

背景:线粒体质量控制是一个复杂的过程,该过程涉及到线粒体生物发生、线粒体动力学变化、线粒体自噬三个方面,其中线粒体动力学变化是线粒体生物发生和线粒体自噬的中间环节,线粒体通过动力学变化改善自身质量控制,进而维持线粒体稳定状态。目的:探究运动影响线粒体动力学变化的分子机制,为运动改善线粒体网络稳态,进而促进功能健康提供理论依据。方法:利用文献资料法,以“运动,线粒体稳态,线粒体质量控制,线粒体动力学,线粒体融合,线粒体分裂”等为中文关键词检索中国知网(CNKI),百链云图书馆等中文数据库;以“Exercise,Mitochondrial homeostasis,Mitochondrial quality control,Mitochondrial dynamics,Mitochondrial fusion,Mitochondrial fission”等为英文关键词检索PubMed、Web of Science、EBCSO等英文数据库,对最终获取的文献进行筛选、阅读、归纳和总结。结果与结论:线粒体动力相关蛋白1/2(Drp1/2)负责线粒体分裂过程,线粒体融合蛋白1/2(Mfn1/2)以及视神经萎缩1(Opa1)分别介导线粒体外膜和内膜的融合。运动训练可以通过上调Mfn1/2和Opa1的蛋白表达,同时下调Drp1蛋白表达水平,促进线粒体融合过程,并抑制线粒体分裂来改善线粒体功能状态;一次急性运动影响线粒体动力学变化的研究结论存在争议;另外,运动介导线粒体动力学变化存在组织差异性。

线粒体稳态调控帕金森病机制及中医药干预作用研究进展

帕金森病(PD)是中老年三大致残疾病之一,是由多种因素共同参与造成大脑多巴胺能神经元变性死亡导致的。大量证据表明,线粒体是细胞能量代谢的核心环节,线粒体稳态失衡可能在PD发生、进展中起到重要作用。鉴于此,本文基于相关研究,阐述了线粒体的基本结构及功能,从线粒体动力学、线粒体自噬、线粒体Ca2+紊乱、线粒体氧化应激几个方面,分析了线粒体稳态调节在PD发病机制及治疗中的作用,概述中药及其提取物通过保护线粒体功能,维持线粒体稳态,延缓PD进展的研究,以期为今后临床治疗PD提供新思路。参考文献59篇。

线粒体调控肿瘤免疫的研究进展

肿瘤细胞通过改变自身代谢以适应能量和生物合成的需求。线粒体作为肿瘤细胞代谢重编程的关键细胞器,其功能异常是癌症发生和进展的主要驱动因素。线粒体动力学和能量代谢途径的改变对免疫细胞活化、增殖和分化至关重要,肿瘤微环境通过诱导免疫细胞线粒体代谢重编程和线粒体动力学变化,影响肿瘤浸润免疫细胞的活化和功能,进而促进肿瘤免疫抑制微环境形成;线粒体应激介导的线粒体DNA泄露可通过激活多条天然免疫信号通路,如cGAS-STING、TLR9和NLRP3,在宿主抗肿瘤免疫响应和肿瘤免疫抑制微环境的塑造中扮演复杂的调控角色,线粒体DNA介导的免疫原性细胞死亡是目前极具潜力的抗肿瘤免疫治疗手段;线粒体活性氧作为肿瘤发生的重要媒介,通过改变肿瘤微环境中免疫细胞组成,推动肿瘤免疫抑制微环境形成。本文围绕线粒体生物学与抗肿瘤免疫应答之间的关系,从多个角度探讨线粒体在肿瘤-宿主互作中的核心作用,以期为开发靶向线粒体的抗肿瘤免疫治疗策略提供参考。

线粒体质量控制在阿霉素心肌损伤中的作用研究进展

阿霉素(adriamycin/doxorubicin, DOX)是蒽环类抗肿瘤抗生素的代表药,其主要不良反应为心脏毒性,严重影响DOX的临床应用和患者生存质量。线粒体功能受损是DOX心脏毒性的重要病理机制。心脏是高耗能器官,含有丰富的线粒体以支持心肌细胞的能量需要。机体通过线粒体自噬、线粒体融合/裂变、线粒体生物合成以及线粒体未折叠蛋白反应等质量控制机制来维持线粒体稳态。大量研究表明,DOX心脏毒性与破坏心肌细胞内线粒体质量控制系统有关,重建线粒体质量控制稳态能够减轻DOX相关心肌损伤。该文针对心肌线粒体质量控制系统紊乱在DOX心肌损伤中的作用及其潜在机制进行综述,并探讨靶向线粒体质量控制是否为治疗DOX心肌病的潜在策略。

基于“阴阳理论”探讨线粒体稳态在心力衰竭中的作用

心力衰竭是心血管疾病发展至中后期的一组复杂临床综合征,线粒体稳态失衡是心力衰竭发生发展过程中的病理机制之一。本文围绕中医“阴阳理论”及线粒体稳态阐释心力衰竭的病理机制。心力衰竭为本虚标实之证,其基本病机为“阳虚阴盛”,以心阳气亏虚为本,阴邪留滞为标,虚实夹杂贯穿疾病始终,而线粒体稳态失衡是阴阳失衡在细胞微观层面的体现,主要表现为线粒体生物合成抑制、线粒体动力学失调、线粒体自噬紊乱等,影响线粒体结构和功能,并导致心肌能量代谢异常。故基于“阴阳理论”,以“补其不足、损其有余”为基本治法,调节线粒体生物合成、线粒体动力学、线粒体自噬,从而维持线粒体稳态,改善心肌能量代谢,对防治心力衰竭具有重要意义。

阿尔茨海默病患者线粒体功能障碍的发生机制研究进展

阿尔茨海默病(AD)是日常生活中常见的神经退行性疾病之一,其致病机制仍不明确。线粒体作为生物能量、钙信号传导和氧化还原稳态等方面发挥至关重要作用的细胞器,其功能出现障碍可导致细胞能量缺乏、细胞内钙失衡和氧化应激,从而进一步加重Aβ和Tau蛋白的影响,导致突触功能障碍、认知障碍甚至记忆丧失。随着对AD发病机制的不断深入研究,氧化应激、线粒体动力学及线粒体自噬被认为与AD的发病过程密切相关。氧化应激引起的线粒体功能障碍会进一步导致Aβ蛋白的聚集和Tau蛋白的过度磷酸化,而Aβ蛋白的聚集和高度磷酸化的Tau蛋白可损害线粒体功能,从而形成恶性循环。GTP相关的动力相关蛋白1(Drp1)表达水平异常可导致线粒体过度分裂甚至碎片化,引起线粒体功能障碍和神经元损伤,最终导致疾病的发生。线粒体自噬功能异常在AD发病中发挥着重要的作用,有多种通路介导的线粒体自噬途径参与了AD的发病,包括Aβ蛋白积聚诱导的线粒体自噬途径、氧化应激诱导的线粒体自噬途径、PINK1-Parkin通路介导的线粒体自噬途径以及受体介导的线粒体自噬途径等,均可引起异常线粒体的堆积导致线粒体功能障碍,进而诱导AD发病。

帕金森病相关线粒体功能障碍及运动对其潜在的改善作用

背景:帕金森病是一种神经退行性疾病,其发病机制涉及线粒体功能障碍,运动对帕金森病相关线粒体功能障碍具有潜在的改善作用,但目前尚无综述对这一领域进行综合回顾和深入分析。目的:综合回顾并深入分析帕金森病相关线粒体功能障碍及运动对其潜在的改善作用,旨在为帕金森病的治疗和预防提供新的思路和方法。方法:检索Web of Science、PubMed、中国知网、万方和维普数据库,中文检索词:“线粒体,线粒体功能,线粒体病,线粒体异常,帕金森病,帕金森,运动,体育活动,运动训练,运动治疗,线粒体功能障碍,线粒体损伤,线粒体缺陷,运动训练”;英文检索词:“Mitochondria,Parkinson’s disease,Parkinson disease,Physical exercise,Exercise,Physical activity,Mitochondrial dysfunction,Mitochondrial damage,Mitochondrial impairment,Athletic training,Exercise training,Rehabilitation”。最终纳入文献89篇进行综述分析。结果与结论:①帕金森病与线粒体功能障碍密切相关,包括帕金森病患者体内线粒体生物发生受阻、自噬减少、细胞凋亡增加、Ca2+浓度异常升高和氧化应激增加等现象。②运动对帕金森病相关的线粒体功能障碍有着正面的改善作用,通过促进线粒体生物发生、自噬和调节线粒体形态,改变线粒体呼吸链的可塑性,减少氧化应激,从而有助于改善帕金森病相关的发展和进展。③然而,目前线粒体功能障碍与运动对其的改善作用之间的详细机制仍不完全清楚,未来可开展临床研究验证动物模型结果,深入了解运动对帕金森病患者的益处及机制。

基质刚度通过线粒体损伤促进软骨细胞凋亡在骨关节炎中的作用及机制

目的通过体内外实验,探索在骨关节炎进展过程中软骨细胞线粒体功能及软骨细胞凋亡的变化规律;探讨基质刚度变化引起线粒体损伤的始动因素及其在骨关节炎中的作用,进而调控组蛋白甲基化影响骨关节炎进展的机制。方法测量膝骨关节炎胫骨平台软骨临床标本不同区域表层软骨组织刚度,利用透射电镜观察OA软骨临床标本的线粒体数量、分布和形态,评估OA软骨临床标本线粒体损伤程度。构建不同基质刚度细胞二维培养模型,检测不同基质刚度对ATDC5软骨细胞的影响及组蛋白甲基化修饰的影响。结果软骨磨损程度骨的区域软骨细胞线粒体出现显著的损伤改变(肿胀、嵴减少或消失)。基质硬化软骨细胞的线粒体发生功能障碍(线粒体膜电位降低)以及细胞凋亡。过载力学刺激使得内质网与线粒体接触增加,同时导致线粒体活性氧增多、膜电位降低以及线粒体通透性转换孔开放。H3K27me3与Mmp13和Bcl2-Associated X的蛋白质启动子存在结合,H3K27me3发生去甲基化使得Mmp13和Bax转录激活促进OA进展。结论软骨基质刚度增加与软骨细胞线粒体损伤伴随骨关节炎出现,且与OA严重程度呈正相关。基质刚度增加通过ATDC5软骨细胞受损的线粒体m PTP开放上调了Phf8,诱导H3K27me3去甲基化,H3K27me3可结合在Mmp13和Bax启动子上。

双定位信号增强工程化蛋白线粒体靶向性呈递

有效传递工程化改造的蛋白进入线粒体对开发高效的线粒体DNA编辑工具、实现线粒体疾病精准治疗具有重要意义。本研究选取eGFP和Cas9基因,在其上游或/和下游引入不同的线粒体定位信号(mitochondrial localization signal,MLS)序列,分别构建了相应的工程化蛋白表达载体。将不同表达载体转染HEK293T细胞后,利用荧光共定位实验和免疫印迹实验分析不同工程化蛋白的线粒体靶向性呈递效果。结果显示,相比单端添加MLS的eGFP和Cas9蛋白,双端MLS改造均显著提高了工程化蛋白的线粒体靶向性呈递效率。推测双MLS策略可增强工程化蛋白的线粒体靶向性,为以后开发高效的线粒体DNA编辑工具奠定了理论基础。

线粒体功能障碍与放射性心脏损伤的研究进展

放射性心脏损伤(RIHD)是放射引起的一系列心血管并发症的统称,其临床主要表现有冠状动脉疾病、心肌病变、瓣膜病、心包炎、心包积液以及心律失常等。目前认为,线粒体功能障碍是RIHD的主要机制之一。心肌细胞含有大量线粒体,在辐射刺激下,线粒体基因、线粒体膜、氧化呼吸链、线粒体动力学等均发生不同程度的功能变化,可以影响心肌细胞的结局。现就RIHD过程中线粒体功能变化研究进展进行综述。

线粒体移植治疗肌少症的潜力

背景:肌少症是衰老引起的骨骼肌质量和力量下降的一种综合性疾病,是老年人面临的主要健康挑战。越来越多的证据表明,线粒体功能障碍在肌少症的发病机制中起着关键作用。目的:总结线粒体质量控制失调导致肌少症的机制,探讨线粒体移植可能是治疗肌少症的潜在靶点。方法:以“sarcopenia,mitochondrial dysfunction,mitochondrial quality control,mitochondrial transplantation,limitations”和“肌少症,线粒体功能障碍,线粒体质量控制,线粒体移植,局限性”为关键词,检索PubMed和CNKI数据库2009-2023年间相关文献。结果与结论:线粒体功能障碍在肌少症发病机制中发挥关键作用,线粒体移植可能通过改善线粒体生物能量学和调节线粒体相关信号通路成为治疗肌少症的可能策略。虽然部分临床前和临床研究证实线粒体移植治疗各种疾病的潜力,但关于线粒体转移的具体细节方面仍有一些亟待解决的问题。

线粒体质量控制系统失调介导帕金森病的作用机制

帕金森病(Parkinson's disease,PD)是一种常见的神经系统退行性疾病,发病机制复杂,大量研究表明线粒体功能障碍是PD的重要致病因素,而线粒体质量控制失调是导致线粒体功能障碍的关键因素,线粒体生物发生异常,融合/裂变失衡和线粒体过度自噬化与PD的发病具有紧密联系,但线粒体质量控制系统在PD进展中的作用尚不清晰。本文就线粒体质量控制系统在PD中作用机制进行综述,以期为PD的临床预防和治疗提供新的思路和理论基础。

线粒体质量控制体系介导阿尔茨海默病的机制及治疗策略

阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)是全球最常见的痴呆疾病,其主要特征是患者认知能力逐渐下降,表现为记忆障碍、失语、失用、失认、执行功能障碍以及人格和行为改变等。此外,患者还可能出现一系列神经精神症状,如冷漠、焦虑、抑郁、社会认知丧失等,扰乱了患者生活的平衡状态,也给家庭和社会带来巨大的负担[1]。研究表明,线粒体功能障碍在AD发病中起着重要作用。

膜蛋白ATAD3A在线粒体质量控制中的作用

线粒体质量控制对于线粒体网络的稳态和线粒体功能的正常发挥具有重要意义。三磷酸腺苷酶家族蛋白3A(ATAD3A)是同时参与调节线粒体结构功能、线粒体动力学和线粒体自噬等重要生物学过程的线粒体膜蛋白之一。近期研究表明,ATAD3A既可与Mic60/Mitofilin和线粒体转录因子A(TFAM)等因子相互作用以维持线粒体嵴的形态和氧化磷酸化功能,又能与发动蛋白相关蛋白1(Drp1)结合而正性/负性调节线粒体分裂,还可作为线粒体外膜转位酶(TOM)复合物和线粒体内膜转位酶(TIM)复合物之间的桥接因子而介导PTEN诱导激酶(PINK1)输入线粒体进行加工,显示出促自噬或抗自噬活性。本文对ATAD3A在调控线粒体质量控制中的作用及其机制进行了综述。

线粒体质量控制与肿瘤研究进展

线粒体作为细胞的动力工厂,对细胞能量代谢、细胞死亡等生物学过程具有极其重要的作用。不同于其他细胞器,线粒体含有独特的DNA,并且极易受到多种因素刺激导致DNA损伤。损伤的线粒体DNA会进一步导致线粒体蛋白复合体改变,并通过生成氧自由基等多种机制导致肿瘤的发生。为了维持稳定的线粒体功能,线粒体存在多种机制修复损伤,其依据不同受损程度启动不同修复机制,这一过程称为“线粒体质量控制”。线粒体质量控制机制主要包括线粒体衍生囊泡、线粒体融合/裂变、线粒体自噬等。本文综述了不同的线粒体质量控制机制及其在肿瘤中的作用,并且列举了线粒体质量控制过程中发挥重要功能的蛋白质的相关功能和肿瘤研究进展。此外,线粒体在药物靶点及肿瘤液体活检标志物的开发方面具有极其重要的转化医学前景。相信对于线粒体功能及相关机制的深入探索,能够有助于解决目前肿瘤研究存在的问题。

线粒体质量控制系统在脓毒性心肌病发病中的研究进展

脓毒性心肌病(septic cardiomyopathy, SIC)是脓毒症中常见的器官功能障碍,其与患者高死亡率和不良预后密切相关。SIC发病机制复杂且缺乏有效的治疗手段是亟待解决的关键问题。既往研究表明,线粒体功能障碍在SIC的发生发展中扮演着重要角色。当机体发生SIC导致线粒体功能障碍时,线粒体质量控制系统(mitochondrial quality control system, MQC)的异常调控可使心肌细胞损伤加重。最近的研究显示,MQC可通过调节线粒体生物发生、线粒体融合/裂变和线粒体自噬来维持线粒体动态平衡。因此,本文就MQC在SIC发病中的作用及最新研究进行综述,并对其作为潜在的治疗靶点进行分析与展望。

胰高血糖素样肽-1改善线粒体质量控制减轻动脉粥样硬化的研究进展

就近期胰高血糖素样肽-1(GLP-1)在动脉粥样硬化中的作用及线粒体特异性靶点进行综述,旨在探索线粒体质量控制是否影响动脉粥样硬化的发生发展以及GLP-1是否可通过作用于线粒体特异性位点干预动脉粥样硬化进程。

线粒体质量调控在甲基苯丙胺诱导神经毒性损害中的作用研究进展

目前,甲基苯丙胺滥用已是全球重大的公共卫生问题,甲基苯丙胺也是我国近年滥用人数最多的合成毒品。甲基苯丙胺的神经毒性损害或成瘾机制尚未完全阐明,且缺乏特异性的戒断治疗方法与药物。线粒体是甲基苯丙胺直接产生毒性作用的靶向细胞器之一,同时线粒体也可通过多条途径参与调控甲基苯丙胺神经毒性损害过程。线粒体质量是维持线粒体稳态及功能的调控基础,主要受线粒体生物发生、动力学及自噬3种机制调控。该文围绕线粒体质量调控在甲基苯丙胺诱导神经毒性损害中的作用相关研究进展进行综述,为进一步研究甲基苯丙胺神经毒性损害的机制及研发线粒体的靶向干预药物提供理论支撑。

线粒体功能障碍与亨廷顿病

亨廷顿病(HD)是常染色体显性遗传的神经退行性疾病,由亨廷顿蛋白(HTT)基因CAG重复序列异常扩增引起。其主要临床表现为运动障碍、认知下降和精神症状。随着基础研究不断深入,线粒体功能障碍,包括能量代谢异常,氧化应激,线粒体动力学异常,钙稳态失调等方面与HD之间的关系愈发引起研究者的重视。在本篇综述中,我们讨论了线粒体功能障碍的多种形式与HD之间存在的联系,旨在强调线粒体功能障碍在HD疾病发生发展过程中的重要作用。

线粒体在子宫内膜癌中的作用及治疗

线粒体是一种广泛存在于哺乳动物细胞中的动态、半自主细胞器,在维持正常子宫内膜细胞稳态中起着重要作用。子宫内膜癌是女性常见的恶性肿瘤,其发病年龄呈现年轻化趋势,因此提高治疗子宫内膜癌的能力对改善其预后有重要意义。近年的研究表明,线粒体生物合成过程异常、线粒体动力学失调、线粒体功能障碍与子宫内膜癌的发生发展密切相关。在子宫内膜癌治疗方面,线粒体也展现出巨大的潜力,如诱导细胞凋亡和靶向线粒体相关的子宫内膜癌干细胞的治疗等。深入理解线粒体在子宫内膜癌发病机制中的作用,将为子宫内膜癌的治疗提供新的视角。