亲环素D介导的线粒体通透性转换孔开放对骨肉瘤MG63细胞生物学行为的影响

目的:探讨干扰线粒体关键蛋白亲环素D(CypD)对骨肉瘤MG63细胞增殖、迁移、凋亡等生物学行为的影响。方法:构建3种转染不同siRNA的MG63细胞系,分别为CypD-siRNA1、CypD-siRNA2和CypD-siRNA3组,采用qRT-PCR和Western blot检测3组细胞中CypD的表达水平,筛选用于后续实验的CypD-siRNA。将MG63细胞分为阴性对照组(转染siRNA-NC)和敲减组(转染CypD-siRNA2)。采用CCK-8法和平板克隆实验检测细胞的增殖能力,Transwell小室实验检测细胞的迁移能力;采用MitoSOX Red检测线粒体活性氧(mROS)水平,钙黄绿素-钴评价线粒体通透性转换孔的开放状态;采用流式细胞术检测细胞凋亡情况,Western blot法检测细胞迁移和凋亡相关蛋白的表达。结果:与CypD-siRNA1组和CypD-siRNA3组相比,CypD-siRNA2组中CypD mRNA和蛋白表达水平下降(P<0.05)。与阴性对照组相比,敲减组细胞克隆形成数和迁移数减少,细胞增殖能力下降,细胞凋亡率升高,N-cadherin和Vimentin蛋白表达水平降低(P<0.05),Bax/Bcl-2、Cleaved Caspase 3/Caspase 3以及E-cadherin和细胞色素C蛋白表达水平升高(P<0.05)。敲减组细胞mROS水平高于阴性对照组,而线粒体通透性转换孔开放程度低于阴性对照组(P<0.05)。结论:敲减CypD表达可上调MG63细胞氧化应激水平,抑制其增殖、迁移能力,并通过线粒体途径诱导其凋亡。

“通督调神”电针预处理介导miR-124-3p/GSK-3β/Cyp-D信号通路对脑缺血再灌注损伤大鼠脑皮质线粒体通透性转换孔的影响及机制探讨

背景缺血性脑卒中发病率、死亡率、致残率均较高,溶栓后的再灌注损伤对患者影响较大,针刺是治疗本病的特色疗法,但作用机制尚不明确。目的探讨“通督调神”电针预处理对脑缺血再灌注损伤(CIRI)大鼠miR-124-3p/糖原合成酶激酶β(GSK-3β)/亲环素D(Cyp-D)信号通路及线粒体膜通透性转换孔(MPTP)的影响,探讨其防治CIRI的可能机制。方法2022年6—8月,将100只清洁级SD大鼠随机分为假手术组、模型组、电针组、抑制剂组和电针+激动剂组,每组20只。造模前干预7 d,电针组、电针+激动剂组选取通督调神穴组:百会、风府、大椎穴进行电针干预,1次/d,连续7 d;造模前24 h电针+激动剂组和抑制剂组分别侧脑室注射miR-124激动剂和抑制剂(5 nmol)。除假手术组,余组采用改良线栓法制备大鼠右侧脑缺血再灌注模型;造模成功后,取大鼠右侧脑皮质,采用改良神经功能损伤评分量表(mNSS)、TTC染色观察各组大鼠神经功能损伤程度,TUNEL染色以及透射电镜观察神经细胞损伤情况;免疫荧光染色、Western blotting、实时荧光定量PCR检测各组大鼠脑皮质GSK-3β、p-GSK-3β、Cyp-D、细胞色素C(Cyt-C)、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3(Caspase-3)表达;流式细胞检测MPTP开放程度,MPTP阳性细胞率越高,代表MPTP开放程度越大。结果除假手术组,各组大鼠均造模成功。与假手术组比较,模型组大鼠mNSS评分及相对脑梗死体积均增加,线粒体结构破坏严重,细胞凋亡指数升高,p-GSK-3β、Cyp-D阳性表达分别减弱和增强,miR-124-3p及Cyp-D、Cyt-C、Caspase-3 mRNA表达增高,p-GSK-3β/GSK-3β值降低,Cyp-D、Cyt-C、Caspase-3蛋白相对表达量增高,MPTP开放程度增加(P<0.05)。与模型组比较,电针组、抑制剂组mNSS评分及相对脑梗死体积均降低,线粒体结构破坏减轻,p-GSK-3β/GSK-3β增加,Caspase-3蛋白相对表达量降低;电针+激动剂组GSK-3βmRNA表达增高(P<0.05);电针组、抑制剂组、电针+激动剂组细胞凋亡指数降低,p-GSK-3β、Cyp-D阳性表达分别减弱和增强,miR-124-3p及Cyp-D、Cyt-C、Caspase-3 mRNA表达降低,Cyp-D、Cyt-C蛋白相对表达量降低,MPTP开放程度降低(P<0.05)。与电针组比较,抑制剂组p-GSK-3β阳性表达增强,Cyp-D阳性表达减弱,miR-124-3p及Cyp-D、Cyt-C、Caspase-3 mRNA表达降低,GSK-3βmRNA表达增高,Cyp-D、Cyt-C蛋白相对表达量降低,MPTP开放程度降低(P<0.05);电针+激动剂组细胞凋亡指数增高,p-GSK-3β阳性表达减弱,Cyp-D阳性表达增强,miR-124-3p、Cyt-C、Caspase-3 mRNA表达增高,Cyp-D、Cyt-C蛋白相对表达量增高,MPTP开放程度增加(P<0.05)。结论“通督调神”电针预处理可减轻CIRI大鼠神经损伤,其机制可能与介导miR-124-3p/GSK-3β/Cyp-D信号通路、抑制MPTP开放进而减轻细胞损伤相关。这一研究结果从机制上进一步验证了“通督调神”针法治疗CIRI的疗效,同时为中医“治未病”提供新的科学依据,促进临床应用。

双下肢缺血后处理保护再灌注心肌时效性及对线粒体通路调控的研究

目的:观察双下肢缺血后处理(即远隔器官缺血后处理,remote ischemic postconditioning,RIpostC)保护缺血再灌注小鼠心肌的时效性及对心肌线粒体依赖性凋亡和坏死通路的调控。方法:成年雄性C57BL/6J野生型小鼠被随机分为假手术(sham)组、心肌缺血再灌注(myocardial ischemia/reperfusion,MI/R)组、缺血后处理组、RIpostC组及RIpostC延迟1、5、10、15、30和60 min组。阻断左冠脉45 min,再灌注24 h,建立MI/R模型;气囊袖带阻断双下肢血流5 min,再灌注5 min,实施RIpostC。再灌注24 h后,Evans blue和TTC染色观察心肌梗死面积与血清心肌钙蛋白I变化。TUNEL和高迁移率族盒蛋白1(high mobility group box protein 1,HMGB1)染色观察心肌凋亡和坏死;线粒体水肿实验观察心肌线粒体膜电位变化;Western blot观察心肌细胞凋亡和线粒体膜通透性转换孔(mitochondrial permeability transition pore,mPTP)相关蛋白表达。结果:与MI/R组比较,RIpostC及RIpostC延迟1、5、10和15 min组心肌梗死面积明显减少,RIpostC延迟30和60 min组则无明显改变。缺血后处理与RIpostC对缺血再灌注心肌有类似保护效应。RIpostC减少缺血再灌注心肌细胞凋亡和坏死发生。RIpostC降低缺血再灌注心肌亲环蛋白D(cyclophilin D,CypD)、Bax和Bak蛋白表达水平。结论:心肌再灌注后15 min内实施RIpostC能够减少心肌梗死面积,其保护作用与缺血后处理类似;RIpostC通过调控线粒体依赖性凋亡和坏死通路减轻MI/R损伤。

三氧化二砷诱导线粒体通透性转变孔道开放的机制研究

背景与目的:线粒体通透性转变孔道(permeabilitytransitionpore,PTP)是线粒体释放细胞色素c和凋亡诱导因子的主要途径,亚砷酸盐可能通过PTP影响细胞凋亡,为了揭示其诱导PTP开放的机制,本实验研究了Ca2+介导的线粒体Ca2+释放(Ca2+-inducedCa2+releasefrommitochondria,mCICR)在As2O3介导的PTP开放及细胞色素C释放中的作用。方法:提取大鼠肝线粒体。通过紫外分光光度仪检测As2O3作用下线粒体的膨胀,测定线粒体PTP的开放状态;采用双波长双光束紫外分光光度仪检测As2O3作用下测试体系内Ca2+浓度的变化引起的吸光度值的变化,以反映线粒体Ca2+的转运(即mCICR)情况;Westernblot检测线粒体上清液中细胞色素c的含量,反映线粒体释放细胞色素c的情况。结果:10μmol/LAs2O3和低浓度Ca2+不能引起PTP开放和细胞色素c释放,10μmol/LAs2O3和高浓度Ca2+诱导PTP开放和细胞色素c释放;当抑制mCICR时,As2O3和Ca2+对PTP开放和细胞色素c释放的作用完全抑制。结论:As2O3介导的PTP开放和细胞色素c释放依赖于mCICR。

益气温阳活血法对心力衰竭大鼠心肌细胞线粒体通透性转变的影响

目的观察益气温阳活血法对心力衰竭大鼠心肌细胞线粒体通透性转变的作用。方法将SD大鼠随机分为对照组、模型组,心阳片低、中、高剂量组,每组6只。除对照组开腹后不行腹主动脉缩窄术,其余大鼠采用腹主动脉缩窄术复制心力衰竭模型,心阳片低、中、高剂量组分别给予心阳片140,281,562mg·kg-1,连续2周。采用心脏彩超检测各组大鼠心功能,观察各组心肌细胞线粒体在CaCl2作用15 min后,540 nm吸光值的变化值检测各组心肌细胞线粒体通透性(MPT)转变。通过萤光素-萤光素酶的方法检测心肌细胞三磷酸腺苷(ATP)的含量。结果模型组左室射血分数(LVEF)和左室短轴缩短率(LVFS)较对照组显著降低(P<0.01);心阳片低、中、高剂量组LVEF和LVFS较模型组均显著增加(P<0.01)。模型组心肌细胞MPT较对照组显著增加(P<0.01),而心阳片中、高剂量组MPT较模型组显著减少(P<0.01)。模型组心肌细胞ATP含量较对照组显著减少(P<0.01),而心阳片低、中、高剂量组ATP含量较模型组均显著增加(P<0.01)。结论益气温阳活血法代表方心阳片具有抑制心衰大鼠心肌细胞线粒体通透性转变,改善心功能的作用。

细胞凋亡与线粒体通透性转变孔的研究进展

线粒体通透性转变孔(mitochondrialpermeabilitytransitionpore,MPTP)位于线粒体内外膜之间,由多个蛋白质组成,与细胞凋亡密切相关。在多种凋亡信号如促凋亡蛋白Bax、Bad、Bid和Ca2+、活性氧类等的作用下开放,使线粒体通透性发生转变,线粒体肿胀,线粒体跨膜电位降低,线粒体呼吸链受损,ATP合成受抑制,线粒体释放凋亡诱导因子及细胞色素C,通过不同信号转导途径,激活Caspase级联反应或其他凋亡相关蛋白,使DNA断裂,产生凋亡小体,细胞凋亡。Bcl-2、Bcl-xL、环孢菌素A、米酵菌酸等则可通过不同途径对抗凋亡。通过对MPTP开放机制以及对线粒体膜钾通道和解偶联蛋白调控的研究,可能会为细胞保护提供重要依据。

线粒体ATP敏感钾通道与钙激活钾通道激活对正常与缺血脑线粒体通透性转变的影响

目的:明确线粒体ATP敏感钾通道与钙激活钾通道对正常和缺血脑线粒体渗透性转变的作用。方法:实验采用分光光度法,在分离的线粒体上分别观察两种线粒体钾通道激动剂对正常与缺血脑线粒体肿胀的影响。结果:在正常脑线粒体,diazoxide与NS1619能有效抑制由钙诱导的线粒体A520下降,但其效应可被atractyloside所阻断。与正常相比,缺血损伤后的脑线粒体在钙离子诱导下线粒体A520下降较快,diazoxide与NS1619仍可抑制由钙诱导的线粒体A520下降,其作用同样为atractyloside所阻断。结论:线粒体ATP敏感钾通道与钙激活钾通道激活在离体条件均具有保护脑线粒体的作用,其作用可能是通过影响线粒体通透性转变而实现。

线粒体通透性转变与细胞自噬、凋亡的关系

较早的关于细胞凋亡方面的研究曾认为凋亡的许多特征主要与细胞核变化有关,而线粒体等胞浆结构在凋亡早期并不受影响.但是,现在越来越多的资料证实线粒体的一些变化除了与细胞自噬有关以外,还在细胞凋亡过程中起着重要的作用.

线粒体通透性转变与缺血性脑损伤

脑缺血触发了一系列复杂的级联反应。近年来的研究发现 ,线粒体功能障碍在脑缺血后神经元损伤中起关键作用。脑缺血触发的多种损伤通路最后汇聚到一起 ,通过一个共同的分子事件———线粒体通透性转变引起细胞死亡 (包括坏死和凋亡 )。文章就线粒体通透性转变的特征和结构基础 。

钙介导As_2O_3诱导的线粒体通透性转变孔道开放

目的研究Ca2+在As2O3介导的PTP开放中的作用,探讨As2O3诱导粒体通透性转变孔道(PTP)开放的机制。方法提取大鼠肝线粒体,通过紫外分光光度仪检测Res作用下线粒体的膨胀,借此测定线粒体PTP的开放状态;借助荧光探针Rh123检测线粒体膜电位的变化。结果用10μmol/LAs2O3加10μmol/LCa2+处理线粒体,PTP开放。单独使用10μmol/LAs2O3处理,或先用0.5mmol/LEGTA螯合Ca2+,然后用10μmol/LAs2O3加10μmol/LCa2+处理,线粒体D540不下降。分别用0、5、10和20μmol/LAs2O3处理线粒体,D540变化可分别被50、20、10和5μmol/LCa2+介导。结论Ca2+能介导As2O3诱导的PTP开放;As2O3诱导细胞凋亡通过降低诱发PTP开放所需的Ca2+阈值促使PTP开放,有可能通过调节细胞内的Ca2+来调控线粒体PTP开放进而调控细胞凋亡。

肝细胞线粒体通透性转变与肝细胞凋亡及坏死

肝细胞线粒体通透性转变是肝细胞发生凋亡或坏死的关键。线粒体膜通透性传递孔、Bcl-2、细胞色素C及谷胱甘肽均参与了线粒体通透性转变,而线粒体ATP的补充或耗竭则决定了凋亡或坏死的发生。线粒体通透性转变还受胆汁淤积、缺氧、肿瘤坏死因子、内毒素、钙离子及药物等因素的影响。

线粒体膜通透性转换孔分子结构与功能的研究现状

线粒体作为真核生物产生ATP的生物能量中心,同时也是细胞死亡的主要调节途径。而线粒体膜通透性转换孔(mPTP)对维持正常线粒体稳态及促进细胞死亡具有重要意义。因此,抑制mPTP或抑制激活mPTP的线粒体钙或活性氧的增加可减少mPTP开放,从而减少细胞死亡。然而由于缺乏对形成mPTP的分子模型和工作机制的了解,抑制mPTP还存在一定限制。尽管mPTP存在几种候选分子,但随着基因敲除等技术的发展,其中大部分的分子被排除。近年来,经过低温电子显微镜的观察确定了F_(1)F_(o)-ATP合酶以及重新定义腺嘌呤核苷酸转运体在mPTP形成中的重要作用,多孔复合通道的提出为最终确定mPTP的结构和功能提供了更多研究方向。

关闭线粒体通透性转变孔对未成熟兔缺血心肌的保护作用

目的本实验旨在观察及了解线粒体通透性转变孔（MPTP）抑制剂和钾离子通道（KATP）开放剂对未成熟兔缺血心肌的保护作用及两者间的作用关系。方法未成熟大耳白幼兔45只,体重350～450g,年龄3~4W。随机分为5组,均取离体心脏悬挂于改良Langendorff灌流装置,K-H液平衡20min后,各组灌注含不同成分的停搏液,各组均30min重复灌注一次停搏液,每次20ml,共灌注2次。心脏置于36±1℃恒温器中,缺血60min,再K-H液灌注60min。5组灌注的停搏液分别为St.Thomas（10只）;St.Thomas＋30μmol/Ldiazoxide（8只）;St.Thomas＋0.2μmol/L cyclosporin A（10只）;St.Thomas＋30μmol/L diazoxide＋20μmol/Latractyloside（8只）;St.Thomas＋30μmol/L diazoxide＋100μmol/L 5-hydroxydecanoic acid（9只）。其中St.Thomas＋cyclosporin A组和St.Thomas＋diazoxide＋atractyloside组在缺血60min后先分别给含有0.2μmol/L cyclosporin A或20μmol/L atractyloside的K-H液复灌10min,然后继续给K-H液灌注50min。结果再灌注后经特异性KATP开放剂diazoxide或特异性MPTP抑制剂cyclosporin A强化的St.Thomas停搏液组与St.Thomas组比较,可显著促进未成熟兔缺血心肌的功能恢复,冠脉流量恢复率增加明显（P〈0.05）,而特异性MPTP开放剂atractyloside可阻断它们的效应（P〈0.05）。特异性KATP阻滞剂5-HD也可阻断diazoxide的效应（P〈0.05）。结论ATP钾离子通道开放剂和线粒体通透性转变孔抑制剂均对未成熟缺血心肌有明显的保护作用,且ATP钾离子通道开放剂很可能是通过关闭线粒体通透性转变孔来起到心肌保护作用的。

β-淀粉样肽的细胞内毒性与线粒体通透性转变孔道

β-淀粉样肽(amyloid-βpeptide,Aβ)是阿尔采末病患者脑内老年斑的主要成分,具有很强的神经毒性。近年来,研究发现细胞内产生和聚集的Aβ可以通过多种途径发挥其神经毒性作用。利用离体线粒体模型发现,Aβ可以导致线粒体通透性转变孔道(mitochondrial permeability transition pore,MPTP)开放。MPTP开放会进一步加剧线粒体功能的损伤,并可导致细胞色素c和凋亡诱导因子释放,在线粒体介导的细胞死亡中具有重要作用。Aβ引起的MPTP开放可能是胞内Aβ导致神经元死亡的重要通路,研究Aβ对该孔道的影响将有助于阐明Aβ的毒性机理并以期找到减轻Aβ损伤的新策略。

线粒体通透性转变孔道与神经系统疾病

线粒体通透性转变孔道被认为可能主要由位于线粒体外膜的电压依赖性阴离子通道(voltage—dependent anion channel,VDAC)、位于内膜的腺苷酸转移酶(adenine nucleotide translocase,ANT)和位于线粒体基质的亲环素D(cyclophilin-D,CyP—D)组成。多种因素可以调节该孔道的形成和开放,包括小分子物质、信号传导通路以及蛋白与蛋白的相互作用。线粒体通透性转变孔道开放将增加线粒体内膜的通透性,导致线粒体功能紊乱,这一变化可能参与了神经系统疾病的病理发展过程。

线粒体通透性转变在牛磺酸缺乏诱导的细胞凋亡中的作用

最近研究表明,牛磺酸缺乏导致呼吸链功能受损、ATP生成减少和氧化应激的增强。牛磺酸缺乏会导致动物心肌病的发生,且线粒体氧化应激导致心肌细胞功能障碍和死亡的假说已经得到证实。体外培养新生鼠心肌细胞,在培养基中添加牛磺酸转运抑制剂——β-丙氨酸,48 h后,胞内牛磺酸含量减少近一半,并呈时间依赖性引起细胞凋亡的增加,这一过程被线粒体通透性转变抑制剂——环孢素A所阻断。氧化应激和钙超载在线粒体通透性转变中发挥重要的调节作用。虽然牛磺酸缺乏导致胞浆内钙的流失,但是它没有影响到心脏舒张期的钙含量,只是略微减少了收缩期的钙含量,提示钙超载不是触发线粒体通透性转换孔开放的直接原因。另一方面,在牛磺酸缺乏的心肌细胞中,谷胱甘肽氧化还原比率有显著的改变,这表明在牛磺酸缺乏的心肌细胞中,氧化应激是线粒体通透性转变和细胞凋亡的主要诱发因素。

铜对肉鸡肝细胞线粒体膜通透性及呼吸的影响

为进一步了解铜对生物体的生物学效应,选用硫酸铜作为铜源,向即时分离的肉鸡肝细胞线粒体培养液内加入终浓度分别为5、10、20μmol/L的铜(以铜计),孵育10 min后,观察肝细胞线粒体膜通透性及呼吸的变化。结果显示,铜对线粒体膜通透性转换孔有较显著的影响,造成线粒体不同程度的肿胀,表现为线粒体悬液在540 nm处的吸光值下降,且铜浓度越高,吸光值下降越明显,在孵育6 min后3种浓度的吸光值下降百分比差异显著(P<0.05)。随着铜浓度的升高,线粒体呼吸逐渐减弱,RCR、P/O、OPR均显著降低(P<0.05),这些变化可能是微量元素铜对生物机体产生毒害作用的本质原因之一。

运动延缓衰老的可能机理:活性氧生成对线粒体膜通透性转换的作用

目的 :以游泳训练为有氧运动模型 ,观察运动对衰老大鼠肝脏线粒体活性氧 (ROS)产生的影响及ROS对线粒体膜通透性转换 (MPT)的作用 ,以探讨运动延缓衰老的线粒体膜分子机理。方法 :1 2只SD大鼠随机分为衰老对照组 (C ,n =6)和衰老训练组 (T ,n =6) ;测定肝脏线粒体ROS生成、MDA含量和MPT。结果 :T组肝脏线粒体ROS生成和MDA含量均显著低于C组 (分别P <0 .0 5和P <0 .0 0 5 ) ;T组线粒体膜通透性转换孔 (PTP)半时开放时间较C组延长 ,即对Ca2 + 的敏感性降低 (P <0 .0 5 )。线粒体PTP半时开放时间与ROS生成和MDA含量呈负相关 (分别为r=-0 .494和r=-0 .479,均P <0 .0 0 1 )。结论 :有氧运动训练可能通过降低衰老组织线粒体ROS产生和减轻氧化损伤 ,而降低线粒体PTP开放的敏感性。

大鼠肝再生时线粒体通透性转换的变化

目的 :研究大鼠肝再生过程中肝细胞线粒体膜通透性转换 (PT)的变化规律。 方法 :SD大鼠肝 70 %部分切除 (PH)制作肝再生模型 ,断头取肝分离线粒体后 ,通过检测静息态和不同浓度钙离子诱导下线粒体悬液在 5 4 0 nm处光密度值 (D540 )变化来观察线粒体 PT的时相变化。结果 :与对照组比较 ,大鼠肝再生早期 (PH后 0～ 2 4 h)和后期 (PH后 1 2 0～ 1 6 8h)都表现为肝线粒体先收缩后肿胀 ,也即通透性先下降后增高 ;同时大鼠肝再生早期肝线粒体可明显抵抗钙离子的诱导作用 ,而 PH后2 4 h和 1 6 8h组的大鼠肝线粒体对钙离子的诱导非常敏感。环孢素 A(Cs A)可阻断钙的诱导作用。结论 :大鼠肝再生过程中线粒体 PT出现明显规律性改变 。