线粒体融合分裂与自噬在动脉粥样硬化中的作用及研究进展

动脉粥样硬化是心血管疾病的重要病理生理基础,可导致冠心病、脑梗死、外周血管病,是全球范围内威胁人类健康的主要疾病之一[1]。脂质代谢障碍为动脉粥样硬化的病变基础,其特点是受累动脉病变从内膜开始,一般先有脂质和复合糖类积聚、出血及血栓形成,纤维组织增生及钙质沉着,动脉中层钙化并逐渐形成斑块。随着病变进展,一旦斑块发展到足以阻塞动脉腔,则该动脉所供应的组织或器官将缺血或坏死,导致急性冠脉综合征、脑卒中等严重后果。

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。

线粒体融合分裂与自噬:运动生理研究的新视角

自噬是广泛存在于真核细胞内的一种溶酶体依赖性的降解途径,它与泛素-蛋白酶体系统共同维持蛋白质及细胞器更新,对于维持细胞的稳态具有重要意义。线粒体作为真核生物最主要的细胞器之一,其代谢更新对于细胞状态有意义深远。作为线粒体更新的主要机制,线粒体自噬的发生逐渐引起关注。关于损伤的线粒体是如何通过自噬途径被移除的,其相关机制仍旧不明了。有研究认为线粒体融合分裂与线粒体自噬的发生关系密切,可能是其调控的关键部分。本文就线粒体自噬与线粒体融合分裂关系的相关研究进展进行了综述。

何氏育麟方通过调控线粒体分裂-融合改善早发性卵巢功能不全模型小鼠卵巢功能实验研究

目的探究何氏育麟方改善早发性卵巢功能不全(POI)模型小鼠卵巢功能的作用机制。方法SPF级雌性育龄期小鼠50只,按随机数字表法分为正常组、模型空白组、阳性对照组及中药低、高剂量组,各10只。环磷酰胺连续腹腔注射2周建立POI小鼠模型。正常组及模型空白组给予蒸馏水灌胃,阳性对照组给予辅酶Q10溶液灌胃,中药低、高剂量组分别给予33、66 g/kg何氏育麟方灌胃。给药6周后,测定小鼠血清抗苗勒管激素(AMH)水平。取小鼠卵巢组织,电镜下观察卵母细胞中线粒体的形态;MitoSOX测定卵母细胞氧化应激活性氧水平;JC-1染色共聚焦显微镜观察卵母细胞中线粒体的膜电位。通过蛋白质印迹法检测线粒体融合蛋白1(Mfn1)、线粒体融合蛋白2(Mfn2)、线粒体动力蛋白相关蛋白1(Drp1)、线粒体分裂蛋白1(Fis1)在小鼠卵巢组织中的表达水平。结果与正常组比较,模型空白组AMH[(2204.34±250.49)pg/mL比(3024.48±325.18)pg/mL,P<0.01]、膜电位[(0.493±0.025)△Ψm比(2.737±0.338)△Ψm,P<0.01]、Mfn1蛋白表达水平[(0.307±0.076)比(1.000±0.194),P<0.01]、Mfn2蛋白表达水平[(0.179±0.056)比(1.000±0.149),P<0.01]水平降低,2',7'-二氯荧光素(DCF)荧光强度[(63.250±5.855)比(16.206±1.863),P<0.01]、Drp1蛋白表达水平[(9.266±0.096)比(1.000±0.278),P<0.01]、Fis1蛋白表达水平[(2.437±0.153)比(1.000±0.167),P<0.01]升高。与模型空白组比较,阳性对照组、中药低剂量组、中药高剂量组AMH[(2712.50±226.33)pg/mL、(2657.63±354.82)pg/mL、(2823.73±316.04)比(2204.34±250.49)pg/mL,P<0.05或P<0.01]、膜电位[(1.534±0.114)△Ψm、(1.058±0.059)△Ψm、(1.770±0.115)△Ψm比(0.493±0.025)△Ψm,P<0.05或P<0.01]、Mfn1蛋白表达水平[(0.870±0.163)、(0.738±0.109)、(0.902±0.122)比(0.307±0.076),P<0.05或P<0.01]、Mfn2蛋白表达水平[(0.769±0.116)、(0.557±0.079)、(0.802±0.094)比(0.179±0.056),P<0.01]升高,DCF荧光强度[(32.851±2.871)、(53.561±2.538)、(26.371±1.742)比(63.250±5.855),P<0.05或P<0.01]、Drp1蛋白表达水平[(4.455±1.205)、(6.966±1.016)、(2.192±1.028)比(9.266±0.096),P<0.05或P<0.01]、Fis1蛋白表达水平[(1.737±0.163)、(1.974±0.173)、(1.357±0.111)比(2.437±0.153),P<0.05或P<0.01]降低。电镜下观察卵巢线粒体形态,阳性对照组和中药低、高剂量组线粒体形态、数量及分布情况均不同程度改善。结论何氏育麟方通过影响POI模型小鼠卵母细胞线粒体分裂-融合蛋白表达,改变线粒体结构和功能,降低卵巢活性氧水平,进而改善卵巢功能。

参附注射液对脓毒症大鼠心肌线粒体分裂融合失衡和自噬的影响

目的探讨参附注射液对脓毒症大鼠心肌线粒体分裂融合失衡和自噬的影响。方法将46只健康雄性SD大鼠按随机数字表法分为对照组(n=6)、模型组(n=20)、参附注射液组(n=20)。采用腹腔注射脂多糖(LPS)20 mg/kg的方法复制脓毒症大鼠模型;制模后6 h参附注射液组大鼠腹腔注射参附注射液;模型组和对照给予10 mL/kg生理盐水干预。于基础状态和制模后6 h、12 h行心脏二维斑点追踪显像(2D-STI)评估心功能;制模后12 h取大鼠尾静脉血检测血清心肌钙蛋白I(cTnI);每组取6只大鼠处死留取心脏组织,其余继续饲养观察48 h累积生存率。取大鼠心脏组织,电镜下观察心肌线粒体形态;采用酶联免疫吸附试验(ELISA)检测心肌线粒体三磷酸腺苷(ATP)含量;采用2’,7’-二氯荧光素二乙酸酯(DCFH-DA)荧光探针检测心肌细胞活性氧(ROS)含量;采用蛋白质免疫印迹试验(Western blotting)检测心肌动力相关蛋白1(Drp1)、视神经融合蛋白1(Opa1)、线粒体融合蛋白(Mfn1,Mfn2)以及自噬蛋白轻链3(LC3)的蛋白表达水平。结果与对照组比较,模型组心肌线粒体数目明显减少,体积变小且伴有明显破损;血清cTnI含量明显升高(μg/L:1.51±0.14比0.51±0.06),制模后6 h左室收缩期环向应变(GCS)和纵向应变(GLS)明显下降(GCS:13.80±2.45比18.10±2.58,GLS:20.30±3.12比26.50±2.40,均P<0.05),制模后12 h进一步降低(GCS:9.31±2.12比18.90±3.11,GLS:16.30±2.84比24.40±3.11,均P<0.05),心肌ATP含量亦明显降低(μmol/g:8.42±1.67比14.50±2.23,P<0.05),心肌细胞内ROS含量和心肌线粒体分裂蛋白Drp1的蛋白表达水平及自噬蛋白LC3-Ⅱ/Ⅰ比值均明显增加〔ROS:(24.30±1.42)%比(11.78±1.17)%,Drp1/GAPDH:0.51±0.04比0.22±0.05,LC3-Ⅱ/Ⅰ比值:0.80±0.08比0.38±0.07,均P<0.05〕,融合蛋白Opa1和Mfn1、Mfn2的蛋白表达水平明显减少(Opa1/GAPDH:0.27±0.03比0.49±0.05,Mfn1/GAPDH:0.36±0.05比0.54±0.04,Mfn2/GAPDH:0.28±0.05比0.45±0.04,均P<0.05);与模型组比较,参附注射液能够改善心肌线粒体功能,增加心肌线粒体中ATP含量(μmol/g:10.97±2.13比8.42±1.67,P<0.05)和心功能指标GCS及GLS水平(GCS:11.70±2.25比9.31±2.12,GLS:18.80±2.17比16.30±2.84,均P<0.05),拮抗LPS诱导的cTnI升高(μg/L:1.30±0.22比1.51±0.14,P<0.05),减少ROS的产生〔(22.20±0.86)%比(24.30±1.42)%,P<0.05〕,降低分裂蛋白Drp1的蛋白表达水平和LC3-Ⅱ/Ⅰ比值(Drp1/GAPDH:0.43±0.05比0.51±0.04,LC3-Ⅱ/Ⅰ比值:0.68±0.07比0.80±0.08,均P<0.05),提高融合蛋白Opa1和Mfn1、Mfn2的蛋白表达水平(Opa1/GAPDH:0.34±0.02比0.27±0.03,Mfn1/GAPDH:0.41±0.04比0.36±0.05,Mfn2/GAPDH:0.34±0.02比0.28±0.05,均P<0.05),并能提高大鼠48 h累积生存率(Log-Rank检验:χ^(2)=4.094,P=0.043)。结论参附注射液可通过调控脓毒症大鼠心肌线粒体分裂融合失衡,减少线粒体自噬,改善脓毒症大鼠心功能障碍。

不同运动方式对大鼠骨骼肌线粒体融合分裂基因及Mfn2、Drp1蛋白表达的影响

目的:比较长时间低强度耐力运动和大强度间歇性运动对骨骼肌线粒体融合分裂基因与蛋白表达的影响,探讨不同运动方式下线粒体管网发生运动适应的动力学差异。方法:30只大鼠随机分为安静组(Con,n=10)、耐力运动组(ET,n=10)、间歇性运动组(SIT,n=10)。间歇性运动组每天进行9～10次10s极量强度(≥42 m/min)间歇跑台运动,间歇时间30～60 s;耐力运动组每天进行30～60 min低强度(≤16.7 m/min)持续跑台运动;每周训练6天,训练8周。最后一次训练结束后休息24 h,安静状态下取腓肠肌,Real-time PCR检测线粒体融合基因Mfn1、Mfn2、OPA1与分裂基因Drp1、hFis1的mRNA表达;Western blot检测线粒体Mfn2、Drp1蛋白水平。结果:(1)ET组Mfn1 mRNA表达显著高于Con组(P<0.05),SIT组Mfn2 mRNA表达显著低于Con组(P<0.05),SIT组OPA1 mRNA表达显著高于ET组(P<0.05)。SIT组Drp1 mRNA表达显著高于Con组(P<0.05)和ET组(P<0.01),ET组和SIT组hFis1 mRNA表达均无显著变化。(2)SIT组线粒体Mfn2蛋白表达显著高于Con组(P<0.05),Drp1蛋白表达显著低于Con组(P<0.05)。结论:线粒体融合分裂基因以及线粒体Mfn2、Drp1蛋白对长时间低强度耐力运动和大强度间歇性运动有不同的适应机制,这来源于运动方案的差异。大强度间歇性运动可能通过Mfn2、Drp1基因转录与蛋白表达水平影响骨骼肌线粒体的融合与分裂;长时间低强度耐力运动可能通过Mfn1基因转录发挥类似作用。

有氧运动改善高脂膳食诱导的胰岛素抵抗:增强骨骼肌线粒体融合与分裂及功能

目的:研究高脂膳食诱导胰岛素抵抗(IR)发生中骨骼肌线粒体融合与分裂的改变和长期耐力训练对其影响,为深入探讨IR发生的分子病理学机制以及运动防治IR的机制提供依据。方法:雄性C57BL/6小鼠通过8周高脂膳食诱导IR,再分别将正常和IR小鼠分为安静组和运动组,即正常膳食对照组(NS)、正常膳食运动组(NE)、高脂膳食对照组(HS)、高脂膳食运动组(HE),各运动组进行8周有氧运动训练。检测空腹血糖、胰岛素。提取骨骼肌线粒体测定呼吸功能和ATP合成酶活力。实时荧光定量PCR和Western blot分别测定骨骼肌Mfn2、Opa1、Drp1、Fis1的mRNA和蛋白表达。结果:(1)HS组小鼠空腹血糖、胰岛素和胰岛素抵抗指数均显著高于NS组(P<0.01);骨骼肌线粒体态3呼吸速率、呼吸控制比和ATP酶合成活力均显著低于NS组(P<0.01);Mfn2蛋白显著低于NS组(P<0.01),Drp1和Fis1显著高于NS组(P<0.01)。(2)HE组小鼠空腹血糖、胰岛素和胰岛素抵抗指数均显著高于HS组(P<0.01);骨骼肌线粒体态3呼吸速率、RCR和ATP酶合成活力均显著高于HS组(P<0.01);Mfn2、Opa1和Drp1蛋白显著高于HS组(P<0.01,P<0.05,P<0.01)。结论:高脂膳食诱导IR的小鼠骨骼肌线粒体趋于分裂,呼吸功能和ATP合成能力下降,可能是高脂膳食诱导IR的机制之一。长期有氧运动训练使正常和IR小鼠骨骼肌线粒体融合和分裂均增强,促进线粒体呼吸功能和ATP合成能力,有利于预防和改善IR。

线粒体分裂、融合与细胞凋亡

线粒体是高度动态变化的细胞器,其在细胞内不断分裂、融合并形成网状结构。线粒体的分裂和融合是由多种蛋白质精确调控完成的。Drp1/Dnm1p,Fis1/Fis1p,Caf4p和Mdv1p参与线粒体分裂的调控;Mfn1/2/Fzo1p控制线粒体外膜的融合,而Mgm1p/OPA1则参与线粒体内膜的融合。在细胞凋亡过程中线粒体片段化,网状结构被破坏,线粒体嵴发生重构,抑制这一过程可以部分抑制细胞色素c的释放和细胞凋亡。线粒体形态对于细胞维持正常生理代谢和机体发育起着重要的作用,一旦出现障碍会导致严重的疾病。

哺乳动物细胞线粒体融合-分裂与钙离子信号的关系

线粒体是一种高度动态的细胞器,通过融合和分裂两个相反的过程来维持正常的形态结构。在哺乳动物中,多种因素影响线粒体的融合-分裂的平衡,但现已明确,线粒体融合的主要调节因子为Mfn1/2、OPA1,介导线粒体分裂的主要调节因子为Drp1、Fis1。新近研究发现,线粒体融合-分裂平衡的紊乱将导致线粒体结构和在细胞内分布的异常,进而影响细胞和线粒体对钙离子信号的反应;同时,钙离子也可通过多种机制影响线粒体的形态结构与分布。

大负荷运动对大鼠骨骼肌线粒体融合和分裂蛋白的影响

观察大负荷运动后不同时间点骨骼肌线粒体融合与分裂蛋白的变化,分析与探究线粒体融合与分裂之间的关系及其生理意义。方法:56只SD大鼠经适应后分安静对照组(8只)和运动组(48只),运动模型为一次中大强度离心跑台运动,-16°,20m/min,90min。运动大鼠分别在运动后即刻、6h、12h、24h、48h和72h(各时间点8只)取比目鱼肌。Western blotting方法分析骨骼肌Mfn1、Mfn2、Opa1、Fis1和Drp1的蛋白表达。结果:Mfn1蛋白在运动后即刻表达升高,而后降低,72h为最低点;Mfn2蛋白在运动后呈先降后升的变化趋势;Opa1蛋白在运动后表达先降低后升高,24h为最高点,而后逐渐降低;Drp1蛋白在运动后表达升高,6h出现高峰,而后逐渐降低;Fis1蛋白在运动后表达升高,12h为最高点,而后在48h和72h表达降低。结论:一次大负荷运动后大鼠骨骼肌线粒体融合、分裂失衡,主要表现为线粒体分裂增强、线粒体融合抑制;而在运动恢复期,骨骼肌线粒体融合、分裂之间重塑平衡状态。

线粒体融合、分裂与神经变性疾病

线粒体是一种处于高度运动状态的频繁地进行融合与分裂的细胞器.在生理状态下,线粒体的融合与分裂处于一种平衡的状态,这种平衡受线粒体融合蛋白1/2(Mfn1/2)、视神经萎缩蛋白1(OPA1)和动力相关蛋白1(Drp1)的调节.Mfn1/2介导线粒体外膜的融合,而OPA1则参与线粒体内膜的融合,这些蛋白受泛素化和蛋白水解的调控.Drp1参与线粒体的分裂过程,受多种翻译后修饰的调节,如磷酸化、泛素化、SUMO化和S-硝基化.对于神经元来说,线粒体融合分裂的动态平衡对保证神经元末梢长距离运输和能量平均分布是非常重要的.因此,线粒体融合分裂异常可能是许多神经变性疾病的致病因素之一.对线粒体融合而言,Mfn2错义突变将导致遗传性运动感觉神经病2型(CMT2A);OPA1错义突变将引起显性遗传性视神经萎缩(ADOA),而就线粒体分裂而言,Drp1突变与多系统功能障碍的新生儿致死性相关.

心力衰竭中心肌细胞线粒体融合与分裂

心力衰竭是各种心血管疾病的终末阶段,具有高患病率、高死亡率及高再住院率的特征,对人类健康造成巨大威胁。线粒体作为细胞内提供能量的最主要细胞器,还参与ROS生成、细胞信号转导、细胞凋亡调控等过程。近年研究表明,线粒体通过不断地融合与分裂进行迁移、相互连接和自我更新以维持自身稳态。当心肌细胞线粒体融合与分裂过程失衡时则会引起自身形态和功能紊乱,进而损害心脏结构和功能,参与心力衰竭的发生与进展。本文对心肌细胞线粒体融合与分裂的生物学效应及调节机制在心力衰竭过程中的研究进展作一综述。

线粒体分裂抑制剂通过抑制自噬加重OGD/R损伤

目的探讨线粒体分裂抑制剂(Mdivi-1)处理对原代培养的皮层神经元缺血再灌注损伤的作用及其机制研究。方法在原代培养的小鼠皮层神经元上建立氧糖剥夺/复氧复糖(OGD/R)模型模拟体内缺血再灌注损伤,根据再灌注时间长短检测自噬的发生情况,并进一步选取自噬发生最明显的时间点。然后分别采用自噬抑制剂-3-MA、自噬激动剂-雷帕霉素(rapamycin)、Mdivi-1以及联合rapamycin和Mdivi-1进行干预,分别从mRNA以及蛋白水平检测自噬相关分子的改变,并同时检测神经元损伤情况。结果 OGD/R处理后,神经元自噬随再灌注时间增长而上调,在OGD 2 h/R 24 h时,Beclin 1以及微管相关轻链蛋白3 II/I(LC3 II/I)比值均达峰值(P<0.001,P<0.01)。细胞活力结果显示,rapamycin可减轻OGD/R损伤(P<0.01),Mdivi-1则会加重OGD/R损伤(P<0.05),但rapamycin可通过增加自噬来减轻Mdivi-1造成的损伤(P<0.05)。蛋白检测结果显示,OGD/R处理后,Mdivi-1可明显降低神经元细胞内Beclin 1和LC3 II的表达(P<0.05)。结论 Mdivi-1可能通过抑制自噬的发生,从而加重神经元OGD/R损伤。

Pink1/Parkin介导线粒体融合发生线粒体自噬的研究进展

肿瘤、心血管系统和神经退行性疾病严重危害人类的健康,线粒体自噬在上述疾病的发生发展中发挥着重要作用,但其分子机制依然不明。在帕金森病患者的黑质中,PTENinduce putative kinase 1(Pink1)和Parkin基因经常发生突变或者缺失,对神经元的数量减少起到关键作用[1]。Parkin(E3ubiquitin ligases)是一种E3泛素连接酶,通过其域间相互作用被天然抑制,并且通过两个平行的激活步骤刺激Parkin Ubl域中的Ser65的磷酸化和pUb结合,Parkin的Ubl结构域和泛素被磷酸化相反调控(图1)[2],主要参与线粒体形态学、线粒体动力学和自噬等细胞生理活动,它也是Pink1的下游蛋白[3]。Pink1是丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶,其与自噬、凋亡、氧化应激、释放突触递质和线粒体钙离子稳态等有密切联系。

线粒体融合与分裂:治疗缺血性心脏疾病的潜在靶点

线粒体是一种高度动态变化的细胞器,在细胞中不断融合与分裂,形成紧密连接的线粒体网络。这种融合与分裂的变化主要通过线粒体融合、分裂蛋白控制,并且越来越多的调控机制在逐渐被阐明。在线粒体融合、分裂蛋白的精确控制下,线粒体可在不断变化的生理环境中做出迅速准确的反应,这不仅对于线粒体的遗传以及维持其功能至关重要,还影响着细胞的生存状态。该变化过程与诸多生物学过程有着密切关系,如能量代谢、胚胎发育、自噬和凋亡等。近些年的研究发现,线粒体融合与分裂参与了缺血/再灌注损伤、心肌肥厚、心衰等过程。本文对线粒体融合与分裂的生物学过程进行阐述的同时,主要综述该过程与缺血性心脏疾病的研究进展及其潜在的治疗靶点。

杨梅素对人卵巢癌SKOV3细胞自噬的诱导作用及线粒体分裂的促进作用

目的:观察杨梅素作用于人卵巢癌SKOV3细胞后细胞自噬的发生和线粒体分裂程度,探讨杨梅素对其线粒体分裂的影响及自噬的诱导作用。方法:体外培养SKOV3细胞,杨梅素给药剂量按0、20、40和60g·L^(-1)分为对照组和低、中、高剂量杨梅素组,均作用12h。流式细胞术检测各组细胞线粒体膜电位变化,MitoTracker Red荧光探针特异性标记线粒体观察其形态,Western blotting法检测动力相关蛋白1(Drp1)、线粒体分裂蛋白1(Fis1)和自噬相关蛋白LC3-Ⅰ及LC3-Ⅱ蛋白表达水平,采用间接免疫荧光法检测自噬相关蛋白LC3表达强度。结果:与对照组比较,各剂量杨梅素组细胞线粒体膜电位下降比例明显升高(t=3.27,t=6.85,t=5.49,P<0.05)。与对照组比较,各剂量杨梅素组细胞中线粒体数目增加,且线粒体砂砾感增强。与对照组比较,各剂量杨梅素组细胞中Drp1(t=4.35,t=3.28,t=6.17,P<0.05)和Fis1(t=8.32,t=6.74,t=9.27,P<0.05)蛋白表达水平明显升高,中和高剂量杨梅素组细胞中LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值明显升高(t=3.28,t=4.21,P<0.05)。间接免疫荧光检测,与对照组比较,随着杨梅素给药剂量增加,LC3表达强度逐渐增强。结论:杨梅素能够诱导人卵巢癌SKOV3细胞发生自噬,并对线粒体动分裂有明显促进作用。

蛋白磷酸酶2A催化亚基下调参与人tau蛋白所致线粒体分裂融合和功能失衡

目的探讨蛋白磷酸酶2A催化亚基(PP2Ac)下调是否参与人tau蛋白积聚引起的线粒体分裂融合动态及功能失衡的机制。方法大鼠原代海马神经元转染mito-dsRed质粒和人tau40质粒48 h后,共聚焦显微镜观测线粒体分布,免疫印迹检测线粒体分裂融合蛋白、PP2Ac及PP2A调节亚基b(PP2Ab)表达水平;大鼠原代海马神经元和野生型HEK293细胞(293wt)共转染siPP2Ac-EGFP质粒和mito-dsRed质粒48 h后,检测线粒体形态和分布;293wt细胞共转染siPP2Ac质粒和mito-Dendra2质粒40 h后,实时观测线粒体分裂融合动态;293wt细胞沉默PP2Ac表达后,检测线粒体分裂融合蛋白水平及细胞膜电位和细胞活力;稳定表达人tau的HEK293细胞(293htau)共转染PP2Ac-EGFP质粒和mito-dsRed质粒48 h后,分析线粒体分布和形态及功能。结果大鼠原代海马神经元表达人tau蛋白引起突起线粒体分布下降并伴有PP2Ac水平显著下降(t=4.814,P=0.0086)。下调PP2Ac表达引起大鼠原代海马神经元和HEK293细胞线粒体变长并异常分布于细胞核周围;引起293wt细胞线粒体融合明显加速(t=2.857,P=0.0074);使293wt细胞融合蛋白线粒体融合蛋白(MFN)1(t=6.768,P=0.0025)、MFN2(t=3.121,P=0.0035)和视神经萎缩蛋白1水平显著升高(t=3.775,P=0.0199),动力样蛋白1和Fis1水平不变;使HEK293细胞线粒体相对膜电位(t=2.300,P=0.0270)和细胞活力(t=6.249,P<0.0001)显著降低。上调PP2Ac表达可减轻293htau细胞线粒体形态和分布及功能异常。结论PP2Ac表达下调参与了人tau蛋白引起的大鼠原代海马神经元和HEK293细胞线粒体形态分布异常及细胞活力下降。

癫痫大鼠海马线粒体融合分裂相关基因的表达变化

目的:观察大鼠癫痫持续状态后线粒体融合分裂相关基因Mfn2和Drp1在海马中的动态变化,探讨线粒体融合分裂在癫痫发生中的作用。方法:随机将成年雄性Wistar大鼠48只分为对照组、癫痫持续状态(status epilepticus,SE)后2 h、8 h及24 h组,后3组建立氯化锂-匹鲁卡品诱导的大鼠癫痫持续状态模型。观察各组大鼠行为学变化;采用Nissl染色检测海马神经元损伤;采用实时定量PCR(real time quantitative PCR,QT-PCR)方法观察大鼠海马Mfn2及Drp1 mRNA表达变化。结果:①与对照组相比,SE组可见大鼠海马CA1和CA3区细胞正常结构破坏、神经元脱失等改变,以癫痫发作后24 h最显著。②与对照组相比,SE后Mfn2 mRNA表达均较对照组显著降低(F=5.362,P=0.006),而Drp1 mRNA表达均较对照组显著升高(F=6.655,P=0.002)。结论:线粒体融合分裂失平衡可能是造成癫痫神经损伤的重要原因。

西红花提取物对局灶型脑缺血/再灌注大鼠线粒体分裂融合的影响

目的 观察西红花提取物对局灶性脑缺血/再灌注的保护作用机制。方法 采用大鼠90 min中脑动脉闭塞(middle cerebral artery occlusion,MCAO)再灌注模型。蛋白免疫印迹法检测线粒体分裂融合基因Drp1、Opa1表达;透射电镜观察线粒体超微结构变化;HE染色观察病理学形态变化;免疫荧光观察神经元、星形胶质细胞形态变化。结果 西红花提取物(3 mg·kg^(-1))可明显降低神经行为学分值,抑制神经元坏死及星形胶质细胞恶性增殖;并可抑制缺血侧皮层区线粒体分裂融合异常,抑制线粒体分裂基因Drp1表达,促进线粒体Opa1表达,最终减轻缺血/再灌注带来的能量代谢紊乱。结论 西红花提取物可抑制缺血周边区线粒体动力学异常、维持线粒体正常形态,说明维持线粒体动力学正常可能是西红花提取物促进缺血脑区自修复功能的作用机制。

有氧运动改善AD模型APP/PS1双转基因小鼠中枢神经元线粒体融合分裂动态平衡

线粒体融合分裂平衡是线粒体动力学的需要。本研究观察12周规律有氧运动对APP/PS1双转基因小鼠中枢神经元线粒体融合分裂动态平衡的影响。本研究采用3月龄雄性APP/PS1小鼠(AD模型)随机分为AD安静组(AS)、AD运动组(AE),同月龄雄性C57BL/6J小鼠做正常对照组(CS)。AE组进行12周规律跑台运动,5 d/周,60 min/d。前10 min运动速度12 m/min,后50min运动速度15 m/min,跑台坡度为0°。八臂迷宫实验检测小鼠工作记忆错误频率和参考记忆错误频率; Western印迹检测小鼠皮层、海马组织中线粒体分裂蛋白Drp1和Fis1的含量,以及Drp1的活性(p-Drp1-Ser616)、线粒体融合蛋白Mfn1、Mfn2、Opa1的表达水平;透射电镜观察皮层、海马线粒体形态结构、健康线粒体比率及线粒体平均直径。本研究证实AS组较CS组工作记忆错误频率显著提高(P<0. 05),12周有氧运动显著降低工作记忆错误频率(P<0. 05)。AS组小鼠皮层Fis1蛋白和海马脑区Drp1、Fis1蛋白表达水平及皮层、海马脑区Drp1蛋白的活性增加(P<0. 05)。而皮层Mfn1和海马Mfn1、Mfn2蛋白表达水平显著降低(P<0. 05)。12周有氧运动显著减低Fis1、Drp1蛋白表达及Drp1蛋白的活性,提高Mfn1、Mfn2蛋白表达水平(P<0. 05)。AS组小鼠皮层、海马线粒体多呈现球形,部分线粒体膜结构消失,线粒体嵴结构紊乱。且AS组较CS组小鼠健康线粒体比率降低、直径缩短。12周规律有氧运动可明显改善线粒体形态和结构,提高健康线粒体比率及直径。本研究提示,12周规律有氧运动可有效抑制皮层、海马脑区线粒体分裂蛋白Drp1和Fis1的表达,降低Drp1的活性(p-Drp1-Ser616),上调线粒体融合蛋白Mfn1、Mfn2的蛋白表达水平,改善线粒体形态和结构以促进线粒体质量控制,是有氧运动改善AD模型空间学习记忆能力的分子机制之一。