线粒体功能损伤与胰岛素抵抗

胰岛素抵抗在肥胖、代谢综合症、心血管类疾病和2型糖尿病及其并发症等疾病的病理病程中起了重要的作用。近年来,研究发现线粒体功能损伤与胰岛素抵抗有着密切的联系。一些遗传因素、老化现象、ROS生成的增多、线粒体生物合成降低或一些线粒体相关蛋白变化,都可能损伤线粒体功能,而这些因素也都是诱发胰岛素抵抗的主要诱因。了解线粒体损伤与胰岛素抵抗的关系将为胰岛素抵抗的研究和治疗提供新的思路。该文将从遗传因素、老化、ROS、生物合成、UCP、Sirt3等可影响线粒体功能的几个方面阐述线粒体功能损伤与胰岛素抵抗的关系,并介绍胰岛素抵抗治疗中与线粒体相关的药物作用机制。

米诺环素抑制MPP^+诱导的PC12细胞凋亡和线粒体功能损伤

目的:探讨米诺环素(minocycline)对1-甲基-4-苯基吡啶离子(MPP+)诱导的PC12细胞凋亡和线粒体功能损伤的保护作用。方法:将MPP+加入体外培养的的PC12细胞中,建立多巴胺能神经元凋亡模型,实验过程中用minocycline进行预处理,四甲基偶氮唑盐法(MTT法)检测细胞存活率,Hoechst染色检测细胞凋亡,DCFH-DA检测ROS聚集,JC-1检测细胞线粒体膜电位变化。结果:0.5 mmol/L MPP+处理PC12细胞24 h,能明显抑制细胞生长(抑制率80.8%),诱导细胞发生凋亡(凋亡率5.22%),同时ROS浓度提高230.0%,线粒体膜去极化(绿/红荧光强度比为11.95)。而加入10μmol/L minocycline预处理30 min可明显升高MPP+处理的PC12细胞活性,细胞凋亡率明显降低(P<0.01),ROS浓度明显下降,绿/红荧光强度比也明显降低(P<0.01)。结论:Minocycline抑制MPP+诱导的PC12细胞凋亡部分通过对抗其线粒体功能而发挥作用。

低温对脑缺血再灌注所致线粒体功能损伤的影响

脑缺血再灌注可引起电子传递链障碍、氧自由基生成增加,导致线粒体功能损害。而低温可促进缺血再灌注线粒体功能的恢复,减少氧自由基的生成,其机制可能与低温能够抑制脂质过氧化、保护电子传递链酶的活性有关。

腺苷及线粒体功能损伤与肺动脉高压

肺动脉高压（pulmonary arterial hypertension，PAH）的研究已有100多年历史，是引起右心功能衰竭和死亡的重要原因。目前已知其病理发展中一重要环节为慢性缺氧导致的肺动脉平滑肌细胞增殖异常。近年来研究表明，腺苷可作用于其受体调节血管平滑肌活性，而线粒体功能损伤与细胞凋亡和细胞低氧感受密切相关，提示两者在PAH发生发展中可能存在重要的调节作用。本综述旨在描述腺苷及腺苷受体与线粒体功能损伤之间的关系，及其两者在低氧肺动脉高压发生发展中的可能的分子作用机制。

干姜水煎液对心肌细胞线粒体功能损伤的改善作用研究

目的:探讨干姜水煎液对阿霉素致H9c2心肌细胞线粒体功能损伤的改善作用。方法:以大鼠H9c2心肌细胞为研究对象,采用CCK-8法检测不同浓度干姜水煎液(0.125、0.25、0.5、1、2、4、8 mg/mL,以生药量计,下同)对其存活率的影响;采用高内涵活细胞成像系统检测低、中、高浓度干姜水煎液(0.125、0.25、0.5 mg/mL)对阿霉素(5μmol/L)致H9c2心肌细胞线粒体功能损伤后细胞形态学的影响,并对其相对细胞总数、相对活细胞荧光强度、相对死细胞荧光强度进行定量分析;采用生物能量分析仪检测干姜水煎液(0.5 mg/mL)对H9c2心肌细胞线粒体功能损伤后线粒体呼吸功能相关指标(耗氧率、细胞外酸化率、基线耗氧率、基线细胞外酸化率、应激耗氧率和应激细胞外酸化率)和能量代谢相关指标(基础呼吸水平、最大呼吸水平、ATP产生水平、H+质子渗漏水平、备用呼吸能力和非线粒体呼吸水平)的影响。结果:经0.125、0.25、0.5 mg/mL的干姜水煎液作用后,H9c2心肌细胞存活率显著升高(P<0.01)或差异无统计学意义(P>0.05)。阿霉素致H9c2心肌细胞线粒体功能损伤后,经0.125、0.25、0.5 mg/mL(或0.5 mg/mL)的干姜水煎液干预,细胞形态恢复正常,呈规则纤维状贴壁分布;相对细胞总数、活细胞荧光强度、耗氧率、细胞外酸化率、基线耗氧率、基线细胞外酸化率、应激耗氧率、应激细胞外酸化率、基础呼吸水平、最大呼吸水平、ATP产生水平、备用呼吸能力和非线粒体呼吸水平均显著升高(P<0.05或P<0.01),相对死细胞荧光强度、H+质子渗漏水平均显著降低(P<0.01)。结论:干姜水煎液可通过提高H9c2心肌细胞线线粒体呼吸功能和能量代谢,进而改善其粒体功能损伤。

去氢骆驼蓬碱诱发PC12细胞凋亡时对线粒体融合分裂的影响

目的探讨去氢骆驼蓬碱(HM)对PC12细胞线粒体功能损伤和线粒体融合分裂相关蛋白表达水平的影响。方法PC12细胞分为细胞对照组、HM组、线粒体分裂抑制剂Mdivi-1组、HM+Mdivi-1组、线粒体裂变激动剂WY14643组、HM+WY14643组,药物浓度均为1、10、25、50、100μmol·L^(-1),处理24 h,噻唑蓝(MTT)法检测细胞存活率,显微镜观察细胞形态;MitoTracker Red探针染色观察线粒体形态和纵横轴长度比值,JC-1染色检测线粒体膜电位,试剂盒检测ROS、ATP水平和乳酸脱氢酶(LDH)活性,免疫荧光染色法和Western blotting检测胱天蛋白酶3(caspase-3)、促凋亡蛋白(Bax)、细胞色素C(cyt-c)和线粒体融合蛋白(Mfn2)、线粒体分裂蛋白(Drp-1)的表达水平;电穿孔法转染Drp1的干扰序列,筛选转染效果好的siRNA序列,协同药物干预,通过荧光法、MTT法、免疫印迹法检测相关指标。结果MTT结果显示,与细胞对照组比较,HM组、Mdivi-1组、HM+Mdivi-1组、WY14643组和HM+WY14643组存活率显著下降(P<0.01),EC 50分别为(11.48±2.32)、(12.35±1.67)、(14.88±2.07)、(39.14±3.25)、(20.09±1.97)μmol·L^(-1),依此后续实验选择20μmol·L^(-1)浓度的HM、Mdivi-1和HM+Mdivi-1作为构建PC12细胞模型的工作浓度;显微镜和MitoTracker Red探针染色观察发现,药物组细胞密度呈不同程度减少,树枝状突起减少变圆;线粒体形态趋向圆形,纵横轴长度比值分别为细胞对照组(3.33±0.72)、HM组(2.19±0.58)、Mdivi-1组(2.45±0.44)、HM+Mdivi-1组(1.43±0.62)。JC-1染色检测结果显示,与细胞对照组相比,HM组线粒体模电位显著下降(P<0.01);ROS显著升高(P<0.01)、ATP水平下降(P<0.01),LDH酶活性上升(P<0.01);免疫荧光染色法和Western blotting结果显示,与细胞对照组比较,HM组促凋亡蛋白Bax、细胞色素C、胱天蛋白酶3表达水平均显著上升(均P<0.01);与细胞对照组比较,HM组细胞线粒体分裂相关蛋白Drp1表达水平显著上升(P<0.01),而线粒体融合相关蛋白Mfn2的表达水平显著下降(P<0.01);特异性干扰Drp1并协同HM干预后,各干扰组较各单独药物干预组PC12细胞存活率下降,Drp1和Mfn2表达下调,均差异有统计学意义(P<0.05或P<0.01)。结论HM可通过ROS累积降低PC12细胞膜电位及ATP,进而激活caspase-3凋亡途径促使细胞凋亡,线粒体融合分裂可能参与HM造成PC12细胞的损伤,启动细胞线粒体途径凋亡。

谷氨酸对1-甲基-4-苯基吡啶离子引起的C6星形胶质细胞线粒体功能障碍的保护作用

脑黑质中胶质细胞和神经元线粒体功能损伤是帕金森病最可能的病因之一。该实验研究了谷氨酸对与1-甲基-4-苯基吡啶离子（MPP＋）引起的大鼠C6星形胶质细胞改变有关的早期重要反应的保护作用。实验方法为检测培养基含2或10mmol/L谷氨酸培养48h后,C6细胞线粒体呼吸状况、膜电位、谷胱甘肽水平的改变和细胞周期的阻滞情况。

镉对小鼠外周血免疫细胞线粒体功能的影响

目的探究镉体内染毒对昆明小鼠外周血免疫细胞线粒体功能的影响。方法选用20±2 g雄性昆明小鼠,适应性饲养一周,随机分为对照组、镉低剂量实验组和镉高剂量实验组,实验组分别于每周一、三、五灌胃给予不同剂量(7.5 mg/kg,15 mg/kg)的氯化镉溶液,连续6周,对照组给予同等体积的蒸馏水,于第8周提取小鼠外周血,血细胞计数仪计数外周血白细胞、淋巴细胞与红细胞数目,流式细胞仪测定外周血T、B、髄系细胞线粒体膜电位和线粒体活性氧(ROS)水平。结果与对照组相比,实验组小鼠外周血白细胞、淋巴细胞数目均显著下降(P<0.05,P<0.01);镉低剂量实验组小鼠与对照组相比,仅外周血髓系细胞线粒体ROS显著升高(P<0.05),而镉高剂量实验组小鼠外周血髓系细胞、T细胞线粒体ROS均显著升高(P<0.05,P<0.01);镉高剂量实验组小鼠与对照组小鼠相比,外周血髓系细胞、T细胞线粒体膜电位均显著下降(P<0.05)。结论镉体内染毒导致昆明小鼠外周血免疫细胞线粒体功能下降,且与剂量相关。

药物性肝损伤发病机制研究进展

药物的肝脏毒性是欧美国家导致急性肝衰竭的重要原因。Kaplowitz提出的以特异性"上游"事件和非特异性"下游"事件为基础的DILI(Drug induced liver injury,DILI)发病机制,为进一步开展DILI机制的研究提供了明确的方向。目前已知,DILI的发生机制复杂,涉及药物代谢、线粒体功能损伤、免疫反应、信号转导、遗传和环境等多个方面。DILI的发生和进展可能是多重因素综合作用的结果。

线粒体4977-bp缺失对鼻咽癌的影响

目的分析线粒体4977-bp缺失对鼻咽癌(NPC)的影响,探讨NPC发病的可能分子机制。方法收集2019年1至12月杭州市第一人民医院手术的NPC患者66例,使用荧光定量PCR检测癌组织中线粒体4977-bp缺失,同时对携带该缺失的患者进行线粒体功能研究,包括活性氧(ROS)水平、ATP水平、线粒体DNA(mtDNA)拷贝数等。结果66例NPC患者中发现2例患者携带线粒体4977-bp缺失,与性别、年龄相仿的2例健康体检者相比,mtDNA拷贝数和ROS水平升高,而ATP水平降低。结论线粒体4977-bp缺失可能影响线粒体ATP、mtDNA拷贝数以及ROS水平,引起线粒体功能损伤,进而参与了NPC的发病进程。

苯短期重复染毒对小鼠外周血单个核细胞免疫功能的影响

目的探究苯短期重复染毒对BALB/c小鼠外周血单个核细胞免疫功能的影响。方法选用6~8周雄性BALB/c小鼠,随机分为对照组、低剂量组(50mg/kg体质量)、中剂量组(150mg/kg体质量)和高剂量组(500mg/kg体质量)。采用灌胃的方式进行染毒,每天灌胃1次,每周5d,连续4周。末次灌胃24h后采取小鼠外周血进行血细胞计数,用ELISA法测定血浆中IgG、IL-2和IL-6等免疫分子含量,提取外周血单个核细胞测定其线粒体ROS及ATP含量,分别用TBA法、羟胺法和DTNB法测定血浆中SOD、GSH-Px活力和MDA含量。结果低、中和高剂量组小鼠外周血白细胞、淋巴细胞、红细胞和血红蛋白计数明显低于对照组,中、高剂量组小鼠外周血血小板计数明显低于对照组;低、中和高剂量组小鼠外周血血浆中IgG、IL-2和IL-6含量明显低于对照组;低、中和高剂量组小鼠外周血单个核细胞线粒体ROS含量明显高于对照组,高剂量组小鼠外周血单个核细胞ATP含量明显低于对照组;中、高剂量组小鼠外周血血浆中SOD、GSH-PX活力明显低于对照组,MDA含量明显高于对照组。结论苯短期重复染毒可以引起小鼠外周血氧化应激,导致小鼠外周血单个核细胞线粒体功能下降,进而抑制外周血单个核细胞免疫功能。

镉对小鼠骨髓造血干细胞线粒体功能的影响

目的探究体内镉染毒对昆明小鼠骨髓造血干细胞线粒体功能的影响。方法选用体质量(20±2)g雄性昆明小鼠,随机分为对照组、镉低剂量组(7.5 mg/kg)和镉高剂量组(1 5 mg/kg),镉低剂量组和镉高剂量组小鼠分别于每周一、三、五灌胃给予氯化镉溶液,对照组小鼠灌胃同等体积的蒸馏水,连续6周,于第8周提取小鼠骨髓细胞,利用流式细胞仪测定骨髓造血干细胞线粒体膜电位和线粒体活性氧(ROS)水平。结果与对照组相比,镉低剂量、高剂量组小鼠体质量增长受到明显抑制(P<0.01);其造血干细胞线粒体ROS水平显著升高(P<0.05,P<0.01),且镉高剂量组线粒体ROS水平显著高于镉低剂量组(P<0.05);镉低剂量、镉高剂量组小鼠造血干细胞线粒体膜电位显著降低(P<0.05,P<0.01),且镉高剂量组线粒体膜电位显著低于镉低剂量组(P<0.05)。结论体内镉染毒引起昆明小鼠骨髓造血干细胞氧化损伤,导致线粒体功能异常,且与剂量相关。

PM2.5诱导人脐静脉内皮细胞EA.hy926线粒体功能异常的研究

目的探讨颗粒物空气动力学直径≤2.5μm(particulate matter 2.5,PM2.5)对人脐静脉内皮细胞EA.hy926细胞线粒体功能损伤机制。方法用交通相关PM2.5(0、25、50、100μg/mL)处理EA.hy926细胞24 h,观察其对EA.hy926细胞线粒体功能的损伤。结果 PM2.5处理24 h后,EA.hy926细胞表现出线粒体三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)产量和线粒体DNA(mitochondrial DNA,mtDNA)水平下降,线粒体结构完整性破坏等功能紊乱。PM2.5处理也可诱导增加活性氧(reactive oxygen species,ROS)产生,线粒体膜电位(mitochondrial membrane potential,ΔΨm)下降。此外,用PM2.5处理EA.hy926细胞可导致过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅激活子1α(peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha,PGC-1α)的mRNA表达减少、线粒体转录因子A(mitochondrial transcription factor A,TFAM)的mRNA表达和parkin与动力蛋白1样蛋白(parkin and dynamin 1-like protein 1,Drp1)蛋白表达增加,但PGC-1α蛋白表达降低。结论在EA.hy926细胞中,PM2.5诱导线粒体功能损伤作用可能是通过促进ROS产生,以及诱导自噬和线粒体生物发生功能障碍介导的。