线粒体质量控制与心房颤动

线粒体是调节细胞能量代谢和信号转导的重要因子,心房颤动(AF)的病理生理过程与线粒体功能有关。线粒体质量控制是维持线粒体形态结构和生理功能的基础。该文介绍线粒体质量控制的不同类型与AF的关系,旨在为AF分子机制的研究及线粒体靶向治疗提供依据。

由线粒体质量控制探讨天然产物在骨质疏松症防治中的作用

骨质疏松症是一种常见的代谢性骨疾病,主要由骨形成减少与骨吸收增加导致的骨重塑失衡引起,其发生发展的详细分子机制尚不完全清晰。线粒体质量控制是细胞内保持线粒体健康和功能的一套机制,被发现在多种衰老相关疾病中发挥着关键作用。天然产物作为一类具有多样性和生物活性的化合物,被广泛应用于调节线粒体功能和质量控制。近年来的研究表明部分天然产物可以干预线粒体质量控制系统对骨髓间充质干细胞、成骨细胞和破骨细胞的生理功能以及发育过程进行调控。基于此,笔者综述了线粒体质量控制系统,包括线粒体生物发生、线粒体动力学、线粒体自噬以及线粒体氧化应激,在骨质疏松症中的作用并总结了部分天然产物干预线粒体质量控制参与调控骨质疏松症发生发展的最新研究进展,旨在确定线粒体质量控制系统在防止骨质疏松症的潜在价值,为临床天然治疗骨质疏松症提供一定的理论依据。

骨质疏松症中的线粒体质量控制

骨质疏松症是一种常见的代谢性骨疾病,其发病机制与骨内稳态的失衡密切相关。骨内稳态依赖于破骨细胞的骨吸收和成骨细胞的骨形成之间的精确动态平衡。线粒体质量控制,包括线粒体的生物发生、线粒体动力学、氧化应激及线粒体自噬等。线粒体功能被认为在骨稳态平衡中发挥着重要作用。而线粒体功能障碍会被有缺陷的质量控制机制放大,并引起成骨细胞及破骨细胞凋亡或功能异常。线粒体的生物发生、动力学及线粒体自噬能够清除受损线粒体,完成线粒体的更新,对成骨细胞的生成及破骨细胞的分化发挥作用。而骨代谢平衡严重依赖线粒体的氧化应激,过度的氧化应激会加重髓腔环境的炎症状态。线粒体质量控制是恢复线粒体障碍的基石,通过适应性反应促进细胞稳态,保护线粒体结构、形态、数量和功能。因此,本综述详细概述了线粒体质量控制对骨质疏松症的影响,这有助于我们更好地理解骨质疏松症的分子机制以及为后续更多天然药物的开发提供参考。

有氧运动调控线粒体质量控制系统逆转衰老大鼠心脏的病理性重塑

背景:衰老与心血管疾病易感性增加有关,而线粒体功能障碍在各种原因所致心血管疾病的发病机制中起关键作用。规律体力活动有益心血管健康并能够防治慢性心脏疾病,然而线粒体在运动对衰老心脏发挥保护作用中的具体机制尚未明确。目的:观察有氧运动对衰老大鼠心脏病理性重塑的影响,并探讨线粒体质量控制系统在其间的可能作用机制。方法:取60只Wistar大鼠,采用随机数字表法分3组,每组20只:青年安静组(6月龄)和老年安静组(20月龄)大鼠在鼠笼内饲养12周,老年运动组(20月龄)大鼠进行12周中等强度的有氧跑台运动(60%最高跑速,坡度0°,60 min/d,5 d/周)。12周后,取大鼠心脏进行相关指标检测。结果与结论:①组织学检测:与青年安静组比较,老年安静组大鼠出现心脏向心性肥大、心肌纤维化及心肌细胞凋亡和缺失、心脏舒张功能障碍(P<0.05);与老年安静组比较,老年运动组大鼠心肌纤维化和细胞凋亡率减轻、细胞数量增加、心功能改善(P<0.05),心脏表型由病理性肥大向生理性肥大转变;②心肌线粒体功能:与青年安静组比较,老年安静组大鼠心肌线粒体过氧化氢生成速率增加(P<0.05),态3、态4呼吸速率和呼吸控制比下降(P<0.05),呼吸链复合体Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ活性下降(P<0.05),线粒体钙保留能力下降(P<0.05)、线粒体通透性转换孔开放程度增加(P<0.05);与老年安静组比较,老年运动组大鼠上述指标均有明显改善(P<0.05);③心肌线粒体质量控制:与青年安静组比较,老年安静组大鼠心肌线粒体生物合成下降(P<0.05),线粒体自噬活性增加(P<0.05),线粒体融合减少(P<0.05)、分裂增加(P<0.05);与老年安静组比较,老年运动组线粒体生物合成和线粒体自噬活性升高(P<0.05),线粒体融合增加(P<0.05)、分裂减少(P<0.05);④结果表明:规律有氧运动通过调控线粒体质量控制系统发挥对衰老大鼠的心脏保护效应,进而逆转病理性心脏重塑并提升心功能。

中医药调控线粒体质量控制治疗缺血性卒中的研究进展

缺血性卒中是一种常见的脑血管意外,日益成为严重的全球性健康问题。线粒体质量控制失调是脑缺血诱导神经元死亡的重要机制,维持线粒体功能对于促进神经元存活和改善神经功能至关重要。线粒体质量控制主要涉及线粒体氧化应激、线粒体动力学、线粒体自噬、线粒体生物发生等方面,是稳定线粒体正常结构、发挥线粒体正常功能的重要条件。近年来,中医药通过多角度、多通路、多靶点调控线粒体质量控制,通过影响线粒体结构与功能,能显著改善缺血性卒中患者临床症状,受到了学者们的广泛关注。本文通过对近年来应用中药有效化合物成分及中药复方调控线粒体质量控制治疗缺血性卒中的实验研究和临床观察进行归纳总结,进一步阐释缺血性卒中的发病机制,明确中医药对线粒体质量控制的调控机制,总结中医药治疗缺血性卒中的科学内涵与不足之处,以期为临床进一步应用中医药参与治疗缺血性卒中提供一定的思路与方法。

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。

基于线粒体质量控制失衡从“气火失调”论治糖尿病肾脏病

气火失调是糖尿病肾脏病(diabetic kidney disease,DKD)主要的中医病机,其病机演变可分为“虚、郁、炽、损”四个阶段,脾胃元气不足为DKD发病基础,胃中郁火是DKD的使动因素,阴火鸱张是DKD的关键环节,阴阳俱损是DKD的最终结局。气与火是能量代谢必备的物质基础和动力,气火失调是对能量和代谢相互作用失衡状态变化的深刻概括,线粒体质量控制失衡是DKD气火失调的生物学基础。临证治疗DKD根据其气火失调的病机特点,以保肾方为主方,根据“虚、郁、炽、损”四个阶段的病机特点辨证论治,加减化裁。基于线粒体质量控制失衡从“气火失调”论治DKD,为临床防治DKD提供理论依据和新思路。

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。

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。

线粒体质量控制在精神分裂症中的研究进展

线粒体是细胞内能量代谢的主要场所,通过产生大量ATP为人体提供能量供应。研究显示在精神分裂症患者中存在线粒体结构和功能的改变,提示线粒体可能会影响精神障碍的发生和临床治疗效果。因此,了解精神分裂症与线粒体质量控制在遗传学机制、异常过程和影像学表现方面的相关研究进展,总结线粒体相关靶标可作为精神分裂症潜在治疗靶点的相关证据,可为后续进一步的研究提供参考。

线粒体质量控制系统失调在脊髓损伤的作用及治疗进展

脊髓损伤(SCI)病理过程复杂,其中初级阶段线粒体功能失调会导致神经元死亡和轴突再生障碍,加重继发性神经功能障碍,而深入了解SCI后线粒体功能障碍表现形式对功能再生至关重要。线粒体质量控制系统(MQC)是线粒体稳态及功能的主要调节系统,可通过多途径调控线粒体功能平衡进而实现对组织细胞的保护作用,研究发现SCI后的线粒体氧化应激和自噬水平异常、线粒体生物发生及转移减少、钙稳态失调等均提示MQC失调,可见MQC失调对SCI病理发展至关重要。文章主要就MQC在SCI后的主要表现形式、相关调控机制以及靶向MQC修复SCI的相关策略进行综述。

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。

线粒体质量控制对畜禽氧化应激影响的研究进展

在畜牧生产中,氧化应激是一种常见的生理现象,可影响畜禽生长、健康和生产性能。线粒体作为细胞内主要的能量产生中心和氧化应激的主要靶标,其质量控制对于维持细胞内氧化还原平衡至关重要。本文综述了线粒体质量控制对畜禽氧化应激影响的研究进展,包括作用机制、相关调节途径以及在畜禽生产中的应用前景,旨在为畜禽养殖业中应对氧化应激问题提供参考。

抗纤益心方调控线粒体质量控制对大鼠心肌细胞肥大模型的影响

目的探讨抗纤益心方(升陷汤化裁)对大鼠心肌细胞肥大模型线粒体质量控制的影响。方法用改良Langendorff灌流法隔离成年大鼠心肌细胞。实验分为正常组、模型组、中药抗纤益心方组、西药辅酶Q_(10)组。用去甲肾上腺素(NE)诱导大鼠心肌细胞肥大模型,ImageJ图像专业分析软件测定心肌细胞表面积,荧光素酶检测心肌细胞ATP表达水平,Real-Time PCR及Western Blot法检测SIRT3、PGC-1α、Mff、Drp1、Pink1、Parkin mRNA及蛋白表达水平。结果与模型组比较,成年大鼠心肌细胞经过NE处理后,中药抗纤益心方干预后大鼠心肌细胞表面积减小,BNP mRNA表达降低,差异有统计学意义(P<0.05);中药抗纤益心方组与西药辅酶Q_(10)组大鼠心肌细胞ATP含量有所增加,差异有统计学意义(P<0.05);中药抗纤益心方组成年大鼠心肌细胞中SIRT3、PGC-1α、Mff、Pink1、Parkin蛋白表达有所升高,差异有统计学意义(P<0.05);Drp1蛋白表达无明显变化,差异无统计学意义(P>0.05);中药抗纤益心方组成年大鼠心肌细胞中SIRT3、PGC-1α、Mff、Pink1、Parkin mRNA表达有所升高(P<0.05),Drp1 mRNA表达有所升高但差异无统计学意义(P>0.05)。结论抗纤益心方能够对线粒体质量控制环节多种蛋白表达进行调控,发挥对扩张型心肌病的保护作用,其机制可能与SIRT3密切相关。

高强度间歇训练对小鼠心肌线粒体质量控制系统相关蛋白和糖代谢限速酶的影响

目的:观察高强度间歇训练(HIIT)对心肌线粒体质量控制系统相关蛋白和糖代谢限速酶表达的影响,为阐明HIIT改善心肌能量代谢水平的机制提供理论依据。方法:将7周龄雄性C57BL/6J小鼠随机分为安静对照组(CON组,n=12)和高强度间歇训练组(HIIT组,n=12)。CON组小鼠不运动,HIIT组小鼠进行为期6周、每周5天的HIIT跑台训练。末次运动24 h后取小鼠心脏组织,剪取心脏组织左心室肌进行Western blot和RT-PCR实验。Western blot检测心肌线粒体质量控制系统相关蛋白和糖代谢限速酶的表达;RT-PCR检测心肌线粒体氧化磷酸化复合物Ⅰ~Ⅴ基因表达。结果:(1)HIIT对小鼠心肌线粒体质量控制系统相关蛋白的影响:与CON组相比,HIIT组线粒体生物发生蛋白过氧化物酶体增殖物激活受体-γ共激活因子1α(PGC-1α)、核呼吸因子1(NRF1)和线粒体转录因子A(TFAM)的表达增加(P<0.01,P<0.05,P<0.05),线粒体融合蛋白2(MFN2)的表达减少(P<0.05),线粒体融合蛋白视神经萎缩蛋白1(OPA1)的表达增加(P<0.05),分裂蛋白动力样相关蛋白1(DRP1)和分裂蛋白1(FIS1)的表达减少(P<0.05,P<0.01),自噬相关蛋白帕金森蛋白(PARKIN)的表达减少(P<0.01)。(2)HIIT对小鼠心肌线粒体氧化磷酸化复合物基因表达的影响:与CON组相比,HIIT组复合物Ⅰ(NDUFS8)、复合物Ⅱ(SDHb)、复合物Ⅳ(COX5b)和复合物Ⅴ(ATP5a1)的基因表达上调(P<0.01,P<0.05,P<0.01,P<0.05)。(3) HIIT对小鼠糖代谢限速酶的影响:与CON相比,HIIT组心肌糖酵解限速酶己糖激酶(HK)以及三羧酸循环限速酶柠檬酸合酶(CS)的表达增加(P<0.01,P<0.05)。结论:6周HIIT能够改善心肌线粒体质量控制系统相关蛋白的表达、上调线粒体氧化磷酸化复合物的基因表达水平以及增加糖代谢限速酶的蛋白表达,这些改变可能是HIIT改善机体心肌能量代谢水平的机制。

线粒体质量控制系统在心脏衰老中的研究进展

线粒体质量控制系统是真核细胞维持线粒体稳态与功能的关键机制。心肌细胞是心肌组织的主要组分,其正常舒缩和电生理的维持高度依赖于线粒体能量代谢途径。新近研究表明,心脏衰老与心肌细胞内线粒体广泛损伤及功能障碍密切相关,因此,心肌线粒体质量控制系统失衡可能是导致心脏衰老的关键环节。本文概述了线粒体质量控制机制与心脏衰老的潜在联系,并就其最新研究进展及基于线粒体质量控制途径的心脏衰老干预策略展开综述。

基于线粒体质量控制系统观察六味地黄丸对老龄小鼠的神经保护作用

目的观察六味地黄丸对老龄小鼠海马区线粒体质量控制系统的影响及神经保护机制。方法将50只20月龄C57BL/6J老龄小鼠按照每组10只进行随机分组,包括模型组,六味地黄丸低、中、高剂量组,多奈哌齐组,另选10只3月龄C57BL/6J野生小鼠为正常组。各组给药60 d后,进行行为学实验,免疫荧光检测胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein,GFAP)、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF-α)的表达,透射电镜观察线粒体的健康程度及自噬小体的数量,Western blot检测线粒体质量控制系统相关蛋白。结果高剂量组与模型组比较,行为学实验结果显示六味地黄丸可以提高小鼠的学习记忆能力,增强运动能力,减轻焦虑;免疫荧光实验显示GFAP、TNF-α表达下降,电镜观察发现正常线粒体数量增多;Western blot实验结果显示PTEN诱导激酶1(PTEN induced putative kinase 1,PINK1)、帕金蛋白(PARKIN)、自噬相关3号染色体基因(autophagy related 3,ATG3)、自噬相关7号染色体基因(autophagy related 7,ATG7)、微管相关蛋白1轻链3B(microtubule-associated protein 1 light chain 3β,LC3B)、线粒体融合蛋白2(mitochondrial fusion protein 2,MFN2)、线粒体内源发动蛋白1(optic atrophy 1,OPA1)、线粒体转录因子A(recombinant transcription factor A,mitochondrial,TFAM)、γ共激活因子-1α(peroxisome proliferator-activated receptorγcoactivator 1α,PGC-1α)蛋白的表达上升,泛肽结合蛋白1(sequestosome protein 1,P62)、线粒体动力相关蛋白1(dynamin-related protein 1,DRP1)、TNF-α蛋白的表达下降。结论六味地黄丸可以提高小鼠的认知学习能力,减轻小鼠海马区的神经炎症,改善线粒体质量控制系统。

中医药靶向调控线粒体质量控制系统防治慢性心力衰竭的研究进展

慢性心力衰竭(CHF)患病率高、死亡率高、经济负担重,是重要的公共卫生问题。心肌细胞线粒体作为细胞进行氧化呼吸和能量代谢的主要场所,参与了机体多种病理生理过程,在CHF进程中,其结构和功能的异常是引发心肌能量代谢异常和功能障碍的关键病理环节。线粒体质量控制系统(MQC)是维护线粒体内稳态的基石,包括线粒体氧化应激、生物发生、动力学、自噬和细胞内钙调控等环节。近年来研究发现中医药可靶向调控MQC防治CHF,因此,该文系统地综述中医药靶向调控MQC防治CHF的研究进展,以期为中医药防治CHF提供新的策略和方向。