抑制线粒体呼吸链复合物Ⅰ活性对结肠癌细胞Caco2迁移侵袭能力的影响

目的探讨抑制线粒体呼吸链复合物Ⅰ活性对结肠癌细胞Caco2迁移侵袭能力的影响及其可能的机制。方法体外培养的Caco2给予线粒体呼吸链复合物Ⅰ活性抑制物鱼藤酮处理(1μmol/L),采用比色法检测线粒体呼吸链复合物Ⅰ的活性;通过Transwell小室实验检测Caco2细胞迁移、侵袭能力;通过流式细胞术检测细胞内活性氧(ROS)水平。结果 1μmol/L鱼藤酮干预Caco2细胞48h后,胞内线粒体呼吸链复合物Ⅰ活性低于未干预组(P<0.01);Transwell实验结果显示,1μmol/L鱼藤酮干预组细胞的迁移率(30.4±1.4)%、侵袭率(20.3±1.0)%均高于未干预组Caco2细胞的迁移率(22.6±1.4)%和侵袭率(15.2±1.3)%,差异均有统计学意义(P<0.01,P<0.05);鱼藤酮干预组Caco2细胞内ROS水平(5.68±0.44)%高于未干预组(3.46±0.30)%,差异有统计学意义(P<0.01)。结论抑制线粒体呼吸链复合物Ⅰ活性可能通过增加胞内ROS水平的方式增强结肠癌细胞的迁移侵袭能力。

ND3基因10191T>C突变导致的线粒体呼吸链复合物Ⅰ缺陷

目的本文报道1例由于ND3基因突变导致线粒体呼吸链复合物Ⅰ缺陷的患儿。该患儿自6岁起出现眼睑下垂、无力、癫癎及运动倒退,呈进行性加重。血液乳酸、丙酮酸增高,脑MRI示双侧基底节对称性损害,符合Leigh综合征诊断。为明确病因,提取患儿和父母的外周血白细胞线粒体蛋白,进行氧化磷酸化酶复合物Ⅰ～V活性测定,并提取DNA,分析编码线粒体呼吸链复合物Ⅰ的7个线粒体结构基因。结果显示患儿线粒体呼吸链复合物Ⅰ活性为33.1 nmol/min.毫克线粒体总蛋白(正常对照44.0±5.4 nmol/min.毫克线粒体总蛋白),复合物Ⅰ与柠檬酸合酶活性比值为19.8%(正常对照48.1%±11.0%),均降低。复合物Ⅱ～V活性正常。患儿线粒体ND3基因10191T>C突变。其父母线粒体基因及呼吸链复合物酶活性正常。治疗后,现患者16岁,癫癎控制良好,双下肢痉挛性瘫痪,智力正常。通过外周血白细胞线粒体氧化磷酸化酶复合物活性测定及基因分析,本研究首次诊断了编码线粒体呼吸链复合物Ⅰ亚基的ND3基因10191T>C突变导致复合物Ⅰ缺陷,为Leigh综合征的发病原因提供依据。

一例线粒体呼吸链复合物Ⅰ缺陷所致Leigh综合征:临床特点、治疗分析及基因突变研究

目的 Leigh综合征是由于线粒体呼吸链能量代谢障碍所导致的遗传性疾病,是婴幼儿时期最常见的线粒体脑病之一,其发病的主要机制是由于线粒体呼吸链氧化磷酸化障碍,ATP合成减少,乳酸堆积,导致严重神经肌肉损伤,进而出现一系列的临床症状。目前国内外研究证实,线粒体呼吸链5种酶复合物(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ)缺陷、丙酮酸脱氢酶复合物缺陷以及线粒体转运RNA突变等均可引起Leigh综合征。由于线粒体病最常累及能量需求大的器官,如脑、心脏、肝、骨骼肌、肾等,导致多脏器损害,因此患者临床表现复杂多样,从婴幼儿早期发病的致死性脑病到成年期起病的神经退行性疾病,有许多交叉重叠现象,仅借助于临床表现很难确诊,常需借助线粒体呼吸链酶活性测定、基因检测等方法。方法本研究中,患儿为第一胎,1岁时出现体格、智力发育落后,伴跛行和言语不清,呈进行性加重。血液乳酸增高,脑MRI显示双侧基底节对称性损害,符合Leigh综合征诊断。结果我们通过新一代测序技术进行线粒体全基因突变分析,证实患儿存在线粒体ND3基因10191T>C突变,导致线粒体呼吸链酶复合物I活性下降。患儿治疗以多种维生素为主,补充左旋肉碱、辅酶Q10,同时辅以生酮饮食治疗。治疗半年后,患者智力无明显倒退,但肌力、体重显著减退。结论我们通过高通量捕获测序技术,首次诊断了编码线粒体呼吸链复合物Ⅰ亚基的ND3基因10191T>C突变导致复合物Ⅰ缺陷,为疾病的确诊提供了依据,更为后期的精确治疗打下坚实的基础。

线粒体呼吸链复合物Ⅰ缺陷导致幼儿肝内胆汁淤积症

线粒体呼吸链复合物缺陷是导致儿童线粒体病的主要原因。本文就1例线粒体呼吸链复合物Ⅰ缺陷导致的幼儿胆汁淤积症患者的临床经过、生化特点、线粒体呼吸链复合物活性分析及基因突变进行回顾性研究。患儿,男,自1岁1个月起腹泻,体重下降,伴无力、进行性黄疸、肝损害。经多种检查、尿液有机酸分析及血液氨基酸、酯酰肉碱谱分析未见特异性改变。外周血白细胞线粒体呼吸链复合物Ⅰ活性降低,线粒体基因分析发现患儿及其母亲tRNA 5821G>A突变,证实患儿存在线粒体呼吸链复合物Ⅰ缺陷。患儿疾病进展迅速,治疗无效,于1岁5个月时夭折。复合物Ⅰ缺陷是线粒体呼吸链缺陷中最常见的类型,本研究首次诊断了1例线粒体呼吸链复合物Ⅰ缺陷所导致的中国儿童患者,其临床表现为胆汁淤积症。线粒体肝病是导致儿童代谢性肝病的主要原因之一,生化分析、线粒体呼吸链复合物活性测定及基因分析是病因诊断的关键。

NDUFS1基因复合杂合变异致线粒体呼吸链复合物Ⅰ缺陷一家系

目的探讨1个疑似线粒体病家系的遗传学病因。方法收集患者及其家系成员的临床资料;抽取家系成员外周血,应用二代测序进行家系全外显子组、基因组拷贝数变异和线粒体基因组检测,对候选基因变异位点进行Sanger测序验证。结果全外显子组家系检测发现患儿存在NDUFS1基因父源c.64C>T(p.R22X)和母源c.845A>G(p.N282S)复合杂合变异,二者均可能导致蛋白功能丧失。基因组拷贝数变异和线粒体基因组检测未发现致病变异。结论疑似线粒体病的患儿可能缺少特异性的临床表型,包含线粒体DNA检测在内的综合性基因检测策略有助于及早明确诊断和治疗干预。

食物水限制对子午沙鼠肾和肝组织线粒体呼吸链复合物活性及相关自由基代谢的影响

目的观察食物水限制条件下对肾和肝组织线粒体呼吸链复合物活性的影响,研究组织线粒体能量代谢相关的响应特征。方法以健康成年子午沙鼠Meriones meridianus为材料,运用分光光度法测定了食物水限制3 d、6 d、9 d后子午沙鼠肾脏与肝脏组织线粒体呼吸链复合物Ⅰ~Ⅳ活性及超氧化物歧化酶（SOD）活性、丙二醛（MDA）含量变化。结果水限制胁迫可引起肾和肝组织中线粒体呼吸链4种复合物的活性明显升高（P〈0.05,P〈0.01）,体质量逐渐降低。其中水限制3 d是其适应性反应的重要阶段,3 d时呼吸链复合物活性升高幅度较大,9 d时活性均降低,但仍高于对照组。肾组织线粒体SOD活性呈不同程度升高,肾与肝组织线粒体MDA含量在水限制下显著升高。结论食物水限制引起肾和肝组织线粒体呼吸链复合物活性的升高与肾对水的重吸收和肝代谢增加有关,长时间水限制诱导自由基水平升高,对代谢酶活性的维持可能产生不利的影响。

食管康对反流性食管炎模型大鼠呼吸链ComplexⅠ、Ⅳ活性影响的实验研究

目的:观察食管康对反流性食管炎(RE)模型大鼠complexⅠ、Ⅳ活性的影响。方法:将64只健康雄性Wistar大鼠随机分为4组,即正常对照组、模型组、西药治疗组和食管康治疗组,每组16只。采用改良的“食管-十二指肠端侧吻合术”制备大鼠RE模型,分为模型组、食管康组及西药组。从术后第6天开始,正常对照组、模型组给予生理盐水灌胃,药物治疗组分别给予食管康、兰索拉唑+加枸橼酸莫沙必利灌胃,治疗14天后,观察RE模型大鼠食管组织complexⅠ、Ⅳ活性的表达情况。结果:模型组大鼠食管组织complexⅠ、Ⅳ活性较正常组明显降低,差异有统计学意义(P<0.01),食管康组及西药组大鼠食管组织complexⅠ、Ⅳ活性较模型组明显升高,差异有统计学意义(P<0.05),食管康组与西药组的大鼠食管组织complexⅠ、Ⅳ活性表达差异无统计学意义(P>0.05)。结论:食管康提高食管组织中complexⅠ、Ⅳ活性,保持呼吸链完整性,增加线粒体氧利用能力和氧化磷酸化功能,从而改善线粒体膜结构的完整性,起到对RE的治疗作用。

谷胱甘肽过氧化酶4激动剂Fer-1对睡眠碎片化的老年小鼠术后认知功能障碍防治作用观察

目的 观察谷胱甘肽过氧化酶4(GPX4)激动剂Ferrostatin-1(Fer-1)对睡眠碎片化的老年雄性小鼠术后认知功能障碍(POCD)的防治作用,并探讨其可能作用机制。方法 (1)睡眠碎片化老年雄性小鼠POCD观察及GPX4、线粒体呼吸链相关指标检测:取24只老年C57BL/6雄性小鼠随机分为实验组和对照组,每组各12只。实验组小鼠于多平台水环境睡眠碎片化饲养3天,对照组小鼠正常睡眠3天,第4天时两组均行胫骨骨折加髓内固定术(TFS,POCD动物模型制备方法),术后第3天分别采用逃避恐惧实验和Y-maze迷宫实验评估两组小鼠的逃避恐惧能力、短期记忆能力。随后处死两组小鼠,取小鼠海马组织检测海马组织谷胱甘肽过氧化酶4(GPX4)、线粒体呼吸链复合物Ⅰ(ComplexⅠ)及活性氧簇(ROS),取小鼠脑组织测算线粒体呼吸链功能相关指标线粒体基础呼吸率、ADP激发呼吸率及最大呼吸率。(2)加入Fer-1的睡眠碎片化老年小鼠POCD观察及海马组织ROS检测:另取12只老年雄性小鼠分为1、2组,每组各6只。两组均于多平台水环境睡眠碎片化饲养3天,1组小鼠在睡眠碎片化同时腹腔注射10 mg/kg的Fer-1,1次/天,连续3天;2组腹腔注射同体积的生理盐水,1次/天,连续3次。第4天时两组行TFS手术,TFS术后第3天采用逃避恐惧实验测试和Y-maze实验评估小鼠的逃避恐惧能力和短期记忆能力,利用线粒体荧光探针Mito SOX测算海马组织ROS。结果 与对照组比较,术后第3天实验组小鼠僵直反应时间短、进入新颖臂百分比低、海马组织GPX4相对表达量低(P均<0.05);与对照组比较,术后第3天实验组小鼠脑组织线粒体基础呼吸率低、ADP激发呼吸率低、最大呼吸率低,海马组织ComplexⅠ活性低、ROS含量高(P均<0.05)。与2组比较,术后第3天1组小鼠僵直反应时间长、进入新颖臂百分比高、海马组织ROS含量低(P均<0.05)。结论 腹腔注射Fer-1可改善睡眠碎片化的老年雄性小鼠POCD。睡眠碎片化可能通过抑制小鼠海马组织GPX4及ROS表达、抑制线粒体呼吸链功能,促进POCD的发生发展。Fer-1可能通过提高小鼠海马组织GPX4的表达,降低海马组织ROS,减轻POCD。

Ataxin-3(MJDtr-Q84)对PINK1(CG4523)突变帕金森转基因果蝇的保护作用

目的探讨突变型ataxin-3(MJDtr-Q84)对PINK1(CG4523)突变帕金森转基因果蝇表型的影响及其机制。方法选用MHC-GAL4肌肉启动子,运用遗传学方法,构建正常组(W1118/y; MHCGAL4/+)、PD疾病模型组(PINK1^(B9)/y; MHC-GAL4/+)、ataxin-3干预组(PINK1^(B9)/y; MJDtr-Q84/MHCGAL4),记录各组果蝇表型特征。通过电镜观察线粒体形态结构,ATP试剂盒检测各组ATP含量,应用实时荧光定量PCR技术检测ND42转录水平,蛋白免疫印迹western blot检测NDUFS3蛋白表达量。结果与正常野生型果蝇比较,PD疾病模型组果蝇翅膀发育异常,飞行能力差,线粒体形态结构改变,ATP产量降低,ND42 mRNA和NDUFS3蛋白表达量均下调。利用ataxin-3(MJDtr-Q84)干预PD组果蝇后,明显保护其翅膀形态及飞行能力,并恢复线粒体线粒体形态及功能。结论 Ataxin-3(MJDtr-Q84)对PINK1(CG4523)突变PD转基因果蝇模型具有保护作用,该保护作用与线粒体功能有关,为帕金森病的治疗提供实验基础和新的研究方向。

苦参碱减轻阿霉素致心肌细胞凋亡作用的研究

目的:探讨苦参碱对阿霉素引起的H9c2心肌细胞凋亡的影响。方法:培养H9c2心肌细胞,取23代细胞进行试验,分为4组。对照组:只给生理盐水作为干预因素。阿霉素组:接受浓度1.0mg/L阿霉素作为损伤模型。阿霉素+苦参碱组:接受浓度1.0mg/L阿霉素和150mg/L苦参碱作为干预因素。苦参碱组:接受浓度150mg/L苦参碱作为干预因素。以上各组相应干预24h后,应用MTT法检测H9c2心肌细胞生存率,应用Hoechst33258染色试剂盒检测H9c2心肌细胞凋亡水平,应用激光共聚焦JC-1法检测线粒体膜电位,线粒体呼吸链复合物活性检测试剂盒检测线粒体呼吸链复合物I活性。结果:苦参碱预处理显著提高心肌细胞生存率;与阿霉素组比较,苦参碱能显著降低阿霉素引起的H9c2心肌细胞凋亡(P<0.05),苦参碱能显著改善阿霉素引起的线粒体膜电位降低,与阿霉素组比较有显著差异(P<0.05);与阿霉素组比较,苦参碱能显著提高阿霉素引起的线粒体呼吸链复合物Ⅰ活性的降低(P<0.05)。结论:苦参碱能通过改善线粒体膜电位,提高线粒体呼吸链复合物Ⅰ的活性,减轻阿霉素引起的心肌细胞凋亡提高生存率。

表现型为视神经萎缩的NDUFV1基因新移码突变

目的对一个视神经萎缩的儿童进行致病基因研究,并分析其对蛋白结构的影响。方法收集该患儿及家属病历资料,进行视力、视野、眼底、OCT、VEP等眼科检查,及神经科查体、头颅MRI等全身检查,并随访1年。采集患儿及家长外周血,提取DNA进行全外显子的二代基因测序,并对突变基因进行致病性分析和蛋白结构分析。结果患儿表现为双眼视力下降、视神经萎缩,VEP呈低振幅,无明显感觉及、肌张力异常,头颅MRI未发现明显脑白质病变。DNA测序显示编码线粒体复合物Ⅰ(complex Ⅰ)的核基因NDUFV1基因外显子1中出现杂合的移码突变c.5354delTG,缬氨酸变为丙氨酸,引起新读码框在20位置过早形成终止编码(p Val18AlafsX20);内含子8中存在杂合的点突变(c.1162+4A>C)。蛋白结构分析显示complex Ⅰ的NDUFV1亚单元重要结构缺失。结论在儿童视神经萎缩且无脑白质异常的病例中,发现新的NDUFV1基因突变,有助于拓宽对NDUFV1基因表现型和基因型关系的认识。

RT-PCR法检测PD线粒体的缺失突变

目的研究线粒体DNA突变与自发性帕金森病(PD)的关系。方法从帕金森病患者以及正常对照者血液中提取线粒体DNA并运用RT-PCR法进行检测分析。结果在帕金森患者和对照组中都发现了线粒体DNA 4977bp的缺失,但是在帕金森病患者中缺失的量远大于对照组(P<0.05)。结论线粒体DNA 4977bp的缺失可能是导致帕金森病的机制之一。