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。

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。

基于线粒体融合分裂探究山茱萸及Cornuofficinaliside G对Aβ_(25-35)诱导AD小鼠神经元突触损伤的影响

目的:探究山茱萸及化合物Cornuofficinaliside G(CorG)对β淀粉样蛋白片段25-35(Aβ_(25-35))见图18。诱导阿尔茨海默症(AD)的干预作用。方法:MTT法检测不同浓度山茱萸提取物和化合物CorG对Aβ_(25-35)诱导PC12细胞损伤的影响;体外实验选用雄性C57BL/6J小鼠,随机分为对照组、模型组、石杉碱甲组(0.2 mg/kg)、山茱萸组(2.6 g/kg)、CorG组(20 mg/kg)。除对照组采用脑部注射0.9%氯化钠溶液,其余组脑部注射Aβ_(25-35)(200μmol/L)构建AD模型;灌胃24 d后,检测行为学指标,观察小鼠海马神经元、突触和线粒体病理变化;检测脑组织氧化应激相关指标和海马突触和线粒体融合分裂相关蛋白的表达。结果:山茱萸提取物和化合物CorG能显著增加Aβ_(25-35)诱导PC12损伤细胞的细胞活力;并且山茱萸和CorG显著增加AD小鼠的认知功能;减缓神经元固缩、丢失和线粒体及突触损伤;改善氧化应激及线粒体融合分裂蛋白表达。结论:山茱萸和CorG可能通过调节线粒体融合分裂和氧化应激来改善Aβ_(25-35)诱导AD小鼠的认知功能障碍和突触损伤。

益智清心方调控线粒体分裂融合改善阿尔茨海默病小鼠认知功能的机制研究

目的 研究益智清心方(Yizhi Qingxin formula,YQF)改善认知功能和调控线粒体分裂/融合的机制。方法 采用APPswe/PS1De9(APP/PS1)双转基因小鼠为阿尔茨海默病(Alzheimer disease,AD)模型,随机分为模型组、YQF 2.6 g/kg组、YQF 5.2 g/kg组、多奈哌齐组、PRE-084组和YQF 5.2 g/kg+BD1047组,以C57BL/6J小鼠为对照组。连续干预8周后,水迷宫实验检测小鼠的认知功能,免疫组化法检测小鼠海马区的β-淀粉样蛋白(β-amyloid,Aβ)沉积,透射电镜观察和定量分析小鼠海马神经元内线粒体的数量和长轴长度,免疫荧光检测sigma-1受体(sigma-1 receptor,Sig-1R)与神经元核蛋白(neuronal nuclear antigen,Neu N)的共定位情况,Western blot法检测海马组织动力相关蛋白1(dynamin-related protein 1,DRP1)、磷酸化DRP1(phospho-DRP1,p-DRP1)(Ser616)、分裂蛋白1(fission 1,Fis1)、线粒体融合蛋白2(mitofusin 2,MFN2)、视神经萎缩蛋白1(optic atrophy 1,OPA1)以及Sig-1R的表达。结果与模型组比较,YQF 5.2 g/kg组小鼠的水迷宫逃避潜伏期缩短(P<0.05),穿台次数增多(P<0.05);Aβ沉积减少(P<0.01);海马神经元线粒体数量减少(P<0.05),线粒体长轴长度延长(P<0.01);Fis1表达下降(P<0.05),OPA1和MFN2的表达升高(P<0.01);Sig-1R表达升高(P<0.01),Sig-1R与Neu N的共定位增多(P<0.01)。且以上作用可以被Sig-1R抑制剂BD1047抑制。结论 YQF能够恢复海马神经元线粒体分裂和融合的平衡,从而改善APP/PS1小鼠的认知功能,其机制与Sig-1R激活有关。

利拉鲁肽对百草枯诱导的小鼠帕金森病模型炎症及线粒体融合/分裂的影响

目的 探讨利拉鲁肽对百草枯(PQ)诱导的帕金森病(PD)小鼠模型保护作用以及作用机制。方法 24只昆明种小鼠随机分为对照组、PQ组、PQ+利拉鲁肽组,每组8只。通过连续5 d腹腔注射PQ (10 mg/kg)复制PD小鼠模型,连续7 d腹腔注射利拉鲁肽(50 nmol/kg)进行干预。采用行为学方法检测小鼠自主活动能力;免疫荧光观察酪氨酸羟化酶(TH)、离子钙接头蛋白分子1(Iba1)阳性细胞数;Western blotting检测TH、胶质纤维酸性蛋白(GFAP)、线粒体融合基因2(Mfn2)、线粒体动力相关蛋白1(Drp1)蛋白的表达。结果 与对照组相比,PQ组站立次数极显著减少(P<0.01),活动次数显著减少(P<0.05),黑质TH阳性细胞数、TH蛋白表达极显著减少(P<0.01),Iba1阳性细胞数、GFAP蛋白表达极显著增加(P<0.01),Drp1蛋白表达显著增加(P<0.05),Mfn2蛋白表达显著降低(P<0.05)。经利拉鲁肽干预后,与对照组相比,PQ+利拉鲁肽组TH阳性细胞数显著降低(P<0.05);与PQ组相比,PQ+利拉鲁肽组小鼠站立次数、活动次数显著增加(P<0.05),TH阳性细胞数、TH蛋白表达极显著增加(P<0.01),Iba1阳性细胞数极显著减少(P<0.01),GFAP蛋白表达显著减少(P<0.05),Drp1蛋白表达极显著减少(P<0.01),Mfn2蛋白表达极显著增加(P<0.01)。结论 利拉鲁肽能减轻PQ诱导的PD模型小鼠黑质神经炎症,调节线粒体融合、分裂,减少多巴胺能神经元的丢失,具有神经保护作用。

线粒体融合分裂对新生期反复惊厥海马线粒体凋亡的调节

目的探究线粒体融合分裂对新生期反复惊厥海马线粒体凋亡的调节。方法选日龄为6 d的大鼠100只,随机分为腹腔注射NS组,腹腔注射Mdivi组,单纯反复惊厥组,惊厥加Mdivi组。单纯反复惊厥组,惊厥加Mdivi组通过三氟乙脒造反复惊厥模型。检测大鼠脑组织中8-OHd G水平与TUNEL阳性表达情况。结果 NS组,MD组TUNEL阳性率及8-OHd G水平显著低于RS组和RS+MD组(P<0.05);RS+MD组TUNEL阳性率、8-OHd G水平显著低于RS组(P<0.05);注射Mdivi的MD+RS组和MD组的TUNEL阳性率表达及8-OHd G水平则低于未注射Mdivi的NS组和RS组;其中RS组与MD+RS组及NS组存在显著性差异(P<0.05)。结论反复惊厥大鼠脑细胞线粒体分裂而导致细胞凋亡;对线粒体进行保护,抑制其分裂则会使脑细胞凋亡状况减轻。

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。

线粒体融合分裂异常在PBDE-47致PC12细胞线粒体质量改变中的作用

目的探讨2,2’,4,4’-四溴联苯醚(PBDE-47)对大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤(PC12)细胞线粒体质量的影响及其机制。方法不同浓度PBDE-47处理高分化的PC12细胞24h,实验分为对照组、1、10、20μmol/LPBDE-47处理组,采用透射电子显微镜观察细胞内线粒体的结构和数量变化;线粒体膜心磷脂特异性染料壬基吖啶橙(NAO)染色后,利用流式细胞术检测线粒体质量;Westernblot技术检测线粒体融合蛋白1(Mfn1)和分裂蛋白1(Fis1)的表达水平。为了进一步探究线粒体融合分裂改变在PBDE-47致PC12细胞线粒体质量变化中的作用,采用线粒体融合促进剂M1进行处理,实验分为对照组、5μmol/LM1处理组、20μmol/LPBDE-47处理组和5μmol/LM1+20μmol/LPBDE-47联合处理组,并检测NAO荧光强度和Mfn1及Fis1的表达水平。结果透射电子显微镜显示,对照组PC12细胞线粒体数量丰富,膜结构正常,随着PBDE-47染毒剂量的提高,线粒体数量减少,其中10μmol/L和20μmol/LPBDE-47处理组可见线粒体嵴消失、线粒体肿胀甚至线粒体空泡化改变;流式细胞术结果显示,与对照组比较,10μmol/L和20μmol/LPBDE-47处理组PC12细胞NAO荧光强度明显减弱,差异均有统计学意义(P<0.05);Westernblot结果显示,与对照组比较,10μmol/L和20μmol/LPBDE-47处理组Mfn1和Fis1蛋白表达水平均明显降低,差异均有统计学意义(P<0.05)。与20μmol/LPBDE-47处理组比较,5μmol/LM1+20μmol/LPBDE-47联合处理组中PC12细胞的Mfn1和Fis1蛋白表达水平以及NAO荧光强度均明显升高,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论PBDE-47可通过抑制PC12细胞线粒体融合和分裂过程损伤线粒体质量。

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。

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。

脂联素通过抑制线粒体融合与分裂失衡减轻慢性间歇低氧所致大鼠胰岛细胞损伤

目的探讨脂联素(adiponectin,APN)对慢性间歇低氧(chronic intermittent hypoxia,CIH)所致大鼠胰岛损伤的保护作用及相关机制。方法60只SD大鼠随机分为3组:对照(normal contral,NC)组、CIH组及CIH+APN组。5周的CIH暴露后,我们对大鼠进行口服葡萄糖耐量试验(oral glucose tolerance test,OGTT)及胰岛素释放试验(insulin released test,IRT)。提取胰岛,检测并比较三组间大鼠胰岛ATP水平,线粒体膜电位(mitochondrial membrane potential,MMP)水平,活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平,线粒体三羧酸循环相关酶基因Ant1、Cs、Hmox1和Cox4i1表达水平,线粒体融合与分裂相关蛋白及基因DRP1、FIS1、MFN1和OPA1表达水平,及胰岛线粒体凋亡相关蛋白BAX、BCL-2、cleaved Caspase-3、cleaved PARP表达水平。结果CIH暴露5周后,OGTT及IRT试验显示各组大鼠在0分钟、20分钟、30分钟、60分钟及120分钟的血糖及胰岛素水平均无明显差异。然而我们发现CIH暴露后,大鼠胰岛ROS水平增加,ATP及MMP水平下降,Ant1、Cs、Hmox1和Cox4i1基因表达水平下降,MFN1和OPA1蛋白及基因表达水平下降,DRP1、FIS1蛋白及基因表达水平增加,cleaved Caspase-3和cleaved PARP蛋白表达水平增加,BCL-2/BAX蛋白表达水平比率下降,三组间差异均有统计学显著性。CIH+APN组上述胰岛损伤相关的指标测量值均明显改善。结论APN通过抑制线粒体融合与分裂失衡减轻CIH所致大鼠胰岛线粒体损伤,进而减轻大鼠胰岛损伤。

基于线粒体分裂与融合探讨抵挡汤对糖尿病心肌病的影响

目的基于线粒体分裂与融合探讨抵挡汤对糖尿病心肌病的作用机制。方法高脂喂养C57小鼠并分5次隔日注射链脲佐菌素(STZ),建造2型糖尿病心肌病小鼠模型,将其随机分为模型组、辛伐他汀组、抵挡汤低剂量组、抵挡汤中剂量组、抵挡汤高剂量组,非高脂喂养的正常C57小鼠为空白对照组。抵挡汤组与辛伐他汀组小鼠分别给与抵挡汤与辛伐他汀灌胃,等剂量的生理盐水用于对照和模型组灌胃使用,实验周期为19周。检测Mitofusin2(Mfn2)、Optic atrophy 1(Opa1)、Dynamin-related protein 1(Drp1)、Human mitochondrial fission protein1(Fis-1)蛋白分子表达水平。结果与对照组相比,模型组中融合蛋白Mfn2、Opa1的蛋白含量显著增加(P<0.05),而分裂蛋白Drp1和Fis-1的蛋白含量有所下降(P<0.05),而与模型组相比,抵挡汤高、中、低剂量组和辛伐他丁组线粒体融合蛋白Mfn2、Opa1的蛋白含量均有不同程度的降低(P<0.05),而线粒体分裂蛋白Drp1和Fis-1均有升高(P<0.05)。结论抵挡汤通过降低线粒体融合蛋白Mfn2及Opal蛋白的表达,而使线粒体分裂蛋白Drp1和Fis-1的表达增加,从而使其线粒体的分裂功能与融合功能在高糖环境中保持着高度的动态平衡,在保持线粒体结构和维持其功能上有着不可或缺的作用,从而延缓糖尿病心肌病的病理进程。

芹菜素对3-氯-1,2-丙二醇诱导的大鼠肾损伤及线粒体分裂融合的影响

通过研究功能因子芹菜素对食品加工污染物3-氯-1,2-丙二醇(3-chloro 1,2-propanediol,3-MCPD)诱导的大鼠线粒体分裂融合的影响,探讨芹菜素对3-MCPD诱导的大鼠肾损伤的保护机制。将36只雄性SD大鼠随机分成对照组、溶剂(羧甲基纤维素钠)组、3-MCPD组和低、中、高剂量芹菜素组,给实验鼠单独灌胃3-MCPD(30 mg/kg m_b)或3-MCPD联合不同剂量的芹菜素28 d。每天记录大鼠体质量、摄食量,灌胃处理28 d后,麻醉处死,解剖取肾、肝、脑。苏木精-伊红染色后,于显微镜下观察肾脏病理形态的变化,检测肾组织线粒体分裂融合及线粒体转录因子的表达水平。结果表明,芹菜素能缓解3-MCPD诱导的食欲不振、肾组织肿胀、肾脏质量指数的增加以及肾小管、集合管上皮细胞排列不齐,肾小球、肾小囊病变等现象。此外,芹菜素缓解了3-MCPD诱导的线粒体分裂基因FIS1、DRP1的上调表达和线粒体融合基因MFN1、MFN2表达的下调。芹菜素协同处理缓解了3-MCPD导致的线粒体转录因子PGC1、NRF1、TFAM基因表达水平的下降。蛋白表达水平测定结果也证实,芹菜素缓解了3-MCPD诱导的线粒体分裂水平的升高、融合水平的降低以及转录因子NRF2表达的下调。研究结果表明芹菜素通过上调3-MCPD诱导的线粒体转录因子表达水平,调节分裂融合状态,有效缓解3-MCPD导致的肾器官损伤。

线粒体分裂融合与细胞氧化还原交互调控作用的研究进展

线粒体是真核细胞内重要的细胞器,是机体物质代谢和能量合成的关键场所。细胞内线粒体处于不断变化中,通过不断的分裂融合维持自身稳态,并参与调控细胞的稳态、增殖、分化、凋亡和衰老等生命过程。线粒体既是细胞内活性氧(ROS)的主要生成场所,也是ROS的重要攻击靶点。在肿瘤、心脏缺血再灌注、神经退行性病变等病变中均发现线粒体分裂融合异常和ROS的生成增多,提示二者叫可能在疾病发生和进展中发挥重要功能。然而,线粒体分裂融合与细胞氧化还原之间的相互关系及其具体机制尚未阐明,本文分析了该领域的最新研究进展,以期为相关疾病防治提供新的思路和策略。

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。

吡咯喹啉醌对鱼藤酮损伤细胞线粒体分裂融合的影响

目的:探讨吡咯喹啉醌(pyrroloquinoline quinine,PQQ)在鱼藤酮损伤细胞中对线粒体分裂融合的影响。方法:体外采用鱼藤酮损伤SH-SY5Y细胞构建帕金森病(Parkinson′s disease,PD)体外模型,通过定量聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)检测不同浓度PQQ预保护对线粒体分裂融合相关基因的表达变化;通过分离线粒体和胞质蛋白,分析PQQ对线粒体分裂融合相关蛋白表达的影响;通过透射电镜分析PQQ对线粒体超微结构的影响。结果:PQQ预保护能拮抗鱼藤酮诱导的SH-SY5Y细胞中线粒体分裂融合相关基因动力相关蛋白1(dynamin-related protein 1,Drp1)和线粒体融合蛋白2(mitofusin 2,Mfn2)表达的下调,促进损伤细胞线粒体中Drp1和Mfn2蛋白的表达,改善线粒体分裂融合紊乱。结论:PQQ能影响鱼藤酮损伤细胞模型中线粒体的分裂融合。

铅对线粒体毒性机制的研究进展

铅对多种器官组织都具有毒性作用。尽管含铅汽油和油漆已被禁止使用,但环境中仍残留大量的铅,对公共卫生安全构成极大的威胁。因此,迫切需要明确铅毒性的作用机理。已有大量研究表明,线粒体是铅的敏感靶标。铅不仅会引起线粒体氧化应激和能量代谢障碍,还会引起线粒体功能障碍从而导致炎症、凋亡、自噬等紊乱。因此,线粒体功能障碍是铅毒性的重要机制。本文就铅对线粒体膜通透性、线粒体自噬、线粒体融合和分裂的影响的研究进展进行综述,以期为铅中毒的进一步机制研究和干预治疗提供参考依据。

苓桂术甘汤对心梗后慢性心衰大鼠线粒体分裂-融合及Sirt3/AMPK信号通路的影响

目的:探讨苓桂术甘汤对心肌梗死(MI)后慢性心力衰竭(CHF)大鼠线粒体分裂-融合及沉默信息调节因子3(Sirt3)/单磷酸腺苷依赖的蛋白激酶(AMPK)信号通路的影响。方法:SD大鼠随机分为假手术组(生理盐水,仅穿线不结扎)、模型组(生理盐水,结扎冠状动脉左前降支近心端)、苓桂术甘汤组(4.2 g·kg^(-1))、卡托普利组(0.00257 g·kg^(-1)),每组10只,连续给药28 d。彩色多普勒超声成像仪检测大鼠心功能参数变化;苏木素-伊红(HE)染色观察心脏病理学改变;免疫荧光法检测活性氧(ROS)水平;JC-1法检测线粒体膜电位;比色法检测三磷酸腺苷(ATP)水平、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、线粒体呼吸链复合物活性(Ⅰ~Ⅳ);原位末端标记法(TUNEL)染色检测心肌组织细胞凋亡率;蛋白免疫印迹法(Western blot)检测Sirt3、磷酸化(p)-AMPK、磷酸化动力相关蛋白1(p-Drp1)、线粒体分裂蛋白1(Fis1)、线粒体分裂因子(MFF)、视神经萎缩蛋白1(OPA1)蛋白表达水平。结果:与假手术组比较,模型组大鼠左室舒张末期内径(LVIDd)、左室收缩末期内径(LVIDs)显著升高(P<0.01),左室短轴缩短率(LVFS)、左室射血分数(LVEF)显著降低(P<0.01);心肌组织出现炎性细胞浸润,病理损伤明显,ROS、MDA水平与心肌细胞凋亡率显著升高(P<0.01),SOD水平、ATP含量、膜电位显著降低(P<0.01);线粒体呼吸链复合物活性(Ⅰ~Ⅳ)显著降低(P<0.01);p-Drp1、Fis1、MFF蛋白水平显著上调(P<0.01),Sirt3、p-AMPK、OPA1蛋白水平显著下调(P<0.01)。与模型组比较,苓桂术甘汤组与卡托普利组LVIDd和LVIDs显著降低(P<0.01),LVEF和LVFS显著升高(P<0.01),心肌组织炎性细胞浸润与病理损伤明显减轻,ROS、MDA水平与心肌细胞凋亡率显著降低(P<0.01),SOD水平、ATP含量、膜电位显著升高(P<0.01);线粒体呼吸链复合物活性(Ⅰ~Ⅳ)显著升高(P<0.01);p-Drp1、Fis1、MFF蛋白表达显著下调(P<0.01),Sirt3、p-AMPK、OPA1蛋白表达显著上调(P<0.01)。结论:苓桂术甘汤可缓解心肌细胞氧化应激与细胞凋亡损伤,改善线粒体功能,其作用可能与线粒体分裂-融合、Sirt3/AMPK信号通路有关。

硫氢化钠减轻高糖高脂诱导的大鼠心肌细胞系H9C2线粒体损伤

目的探究高糖高脂条件下硫氢化钠(NaHS)调控大鼠心肌细胞系H9C2线粒体融合/分裂的作用机制。方法采用db/db小鼠及高糖高脂(40 mmol/L葡萄糖+200μmol/L棕榈酸盐+200μmol/L油酸)处理的H9C2为2型糖尿病动物和细胞模型,分别用硫氢化钠(H 2S供体)(100μmol/L)和帕金森病相关蛋白7(DJ-1)siRNA处理48 h干预模型。心动超声和电镜分别观察心脏功能和心肌超微结构;Western blot检测CSE,Mfn2,DJ-1蛋白的表达;用MitoTracker Green探针染色观察线粒体形态变化。结果与正常对照组比高糖高脂组中线粒体分裂增加,线粒体融合降低,Mfn2的表达下降(P<0.05),Fis1表达增加(P<0.05);NaHS上调DJ-1的表达,减轻线粒体的分裂和增加Mfn2的表达水平,降低Fis1的表达。NaHS恢复db/db小鼠的心肌收缩力,减轻心肌线粒体肿胀及分裂。结论NaHS可能通过促进线粒体融合,减轻线粒体损伤。