蛛网膜下腔出血后线粒体钙超载形成机制的研究进展

线粒体钙超载(mitochondrial calcium overloaded)情况下,Ca^(2+)在细胞线粒体中浓度异常增高,可引起一系列生物系统紊乱,进而导致细胞的不可逆性损伤。这一过程广泛存在于蛛网膜下腔出血(subarachnoid hemorrhage,SAH)后导致的早期脑损害(early brain injury,EBI)中。虽然我们对线粒体的分子结构有所了解,但对于线粒体钙超载发生过程中的分子机制仍知之甚少。本文主要就线粒体钙超载形成过程中各线粒体膜受体发挥的不同作用机制的研究进展情况做一综述,以期为针对SAH后的EBI保护提供参考。

咬合干扰大鼠咬肌线粒体钙超载的离子变化特征及其钙调蛋白激酶Ⅱ的调节机制

目的探明咬合干扰作用下大鼠咬肌组织线粒体钙离子浓度与细胞外钠离子浓度的变化特点,探讨钙调蛋白激酶Ⅱ(Ca MKⅡ)对线粒体"钙超载"现象的调控机制。方法在SD大鼠右侧上颌第一磨牙咬合面粘接直径0.6 mm钢丝段,建立咬合干扰大鼠模型,实验组分为3、7、14、21 d及去除咬合干扰后3 d组,并设立对照组。应用苏木精-伊红(HE)染色法观察咬肌组织形态学的变化;应用荧光分光光度法检测咬肌线粒体钙离子浓度;应用6-氢氧化锑钾直接比浊法检测咬肌肌纤维细胞外钠离子浓度;应用Western blotting技术检测咬肌组织p-Ca MKⅡ(Thr286)/Ca MKⅡ表达水平。结果与对照组比较,建模3、7、14和21 d实验组咬合干扰侧咬肌线粒体Ca2+浓度持续升高(P<0.05),去除咬合干扰后3 d组Ca2+浓度显著下降且低于正常对照组(P<0.05)。建模3 d组、7 d组、14 d组及21 d组细胞外Na+浓度持续升高(P<0.05),去除咬合干扰后3 d组Na+浓度显著降低(P<0.05)。建模3 d、7 d和14 d实验组咬合干扰侧p-Ca MKⅡ(Thr286)/Ca MKⅡ表达水平持续升高(P<0.05),但其表达水平在建模21 d组下降且低于对照组水平(P<0.05),去除干扰3 d组表达水平显著下降且低于21 d组(P<0.05)。非咬合干扰侧变化趋势同干扰侧趋势一致,但干扰侧变化更显著(P<0.05)。结论咬合干扰可使大鼠咬肌线粒体Ca2+和胞浆Na+浓度升高,引发"钙超载";线粒体Ca2+浓度升高与Ca MKⅡ磷酸化水平相关,提示其对线粒体"钙超载"具有负反馈调节作用。

线粒体钙单向转运体相关钙超载调控钙调蛋白对雨蛙肽诱导胰腺导管上皮细胞微丝骨架的影响

目的 通过体外细胞研究探讨线粒体钙单向转运体(MCU)相关钙超载通过调控钙调蛋白(CaM)对雨蛙肽诱导的胰腺导管上皮细胞微丝骨架的影响。方法 使用10^(-7)mol/L雨蛙肽及10^(-5)mol/L MCU抑制剂钌红(RR)干预人胰腺导管上皮细胞(HPDE6-C7)24 h,将细胞分为:Control组、雨蛙肽组、RR组、雨蛙肽+RR组。Western blot法检测细胞内MCU及CaM蛋白表达,荧光探针法检测细胞内游离Ca^(2+),免疫荧光双标法检测细胞内线粒体Ca^(2+),微丝染色法观察细胞微丝骨架结构。结果 雨蛙肽组与Control组比较,MCU及CaM蛋白表达、细胞质及线粒体内Ca^(2+)含量升高(P<0.05),细胞微丝骨架破坏;雨蛙肽+RR组与雨蛙肽组比较,MCU及CaM蛋白表达、胞质Ca^(2+)及线粒体内Ca^(2+)含量降低(P<0.05),细胞微丝骨架破坏减轻。结论 MCU相关钙超载可能通过激活CaM促进雨蛙肽诱导的胰腺导管上皮细胞微丝骨架的破坏。

线粒体钙超载在镉致PC12细胞凋亡中的作用

为探讨线粒体钙超载在镉(Cd)致PC12细胞凋亡中的作用,用不同浓度Cd(0、2.5、5、10μmol/L)培养液分别处理PC12细胞12 h,或用5μmol/L Cd和15μmol/L钌红(MCU抑制剂,RR)共处理PC12细胞12 h。通过流式细胞术检测细胞凋亡率和线粒体钙离子水平变化,Western-blot检测Bcl-2、Bax、cleaved Caspase-3蛋白表达水平。结果表明,PC12细胞凋亡率和线粒体钙水平随着染Cd浓度增加显著或极显著增强(P<0.05或P<0.01);RR能显著抑制Cd暴露引起的PC12细胞Caspase-3蛋白活化并促进Bcl-2/Bax蛋白比值升高(P<0.05),显著抑制Cd暴露引起的PC12细胞凋亡率上升(P<0.05),说明线粒体钙超载参与到镉暴露引起的PC12细胞凋亡过程中并具有一定的调控作用。

线粒体钙超载激活线粒体凋亡途径在甲基汞致神经元凋亡中的作用

目的探讨线粒体钙超载并诱导线粒体凋亡途径活化在甲基汞致神经元凋亡过程中的作用及其机制。方法取出生24 h内的新生昆明小鼠,解剖取脑皮质,进行原代神经元培养。细胞发育成熟后,应用含不同浓度甲基汞(methylmercury,MeHg,0、0. 25、0. 5、1μmol/L)的培养液分别处理神经元1、3、6 h,测定神经元细胞活力,确定适宜暴露时间后,测定神经元线粒体内钙离子水平,线粒体膜电位,细胞色素c(cytochrome c,Cyt c)、凋亡诱导因子(apoptosis induce factor,AIF)、天冬氨酸蛋白水解酶3(cysteinyl aspartate specific proteinase 3,caspase 3)蛋白表达水平及细胞凋亡率。结果神经元经不同浓度MeHg处理后,细胞活力降低。在0. 25、0. 5、1μmol/L MeHg处理组,神经元线粒体内钙离子水平升高,线粒体膜电位下降,Cyt c、AIF、caspase3蛋白表达水平升高,细胞早期凋亡率升高,且都呈现剂量效应关系。在1μmol/L MeHg处理组,上述指标与对照组比较差异均有统计学意义(P<0. 01)。结论甲基汞暴露会诱发神经元线粒体钙超载并激活线粒体凋亡途径进而导致细胞凋亡。

病毒感染所致的心肌线粒体损伤

心肌线粒体是心肌细胞的能量供应站、Ca^(2+)浓度调节器、细胞死亡执行者。病毒感染过程中病毒直接损害、免疫损害、氧自由基损伤使心肌线粒体的结构和功能发生改变,进而引起线粒体的钙超载、呼吸链功能障碍、凋亡、DNA损伤,最终使ATP合成受阻,心肌能量供应不足;膜离子运输系统紊乱,心肌异常电位产生;凋亡调控系统激活,心肌细胞发生凋亡。

脓毒症与线粒体损伤

线粒体是细胞的能量供应站、钙离子浓度的调节器、细胞死亡的执行者。脓毒症中细菌毒素的直接损害、免疫损害、氧自由基损害使线粒体的结构和功能发生改变,进而引起线粒体钙超载、呼吸功能障碍、凋亡、DNA损伤,最终使ATP合成受阻,细胞能量供应不足;凋亡调控系统激活,发生细胞凋亡。

缺血性脑损伤中细胞Ca^(2+)稳态丧失的研究进展

在过去的40年中,大量的研究显示,细胞Ca^(2+)稳态的丧失在缺血性脑损伤的发病机制中扮演重要作用。细胞内Ca^(2+)超载可导致活性氧的生成增加、调节自噬、激活钙蛋白酶等。线粒体Ca^(2+)摄取被证明可以缓冲细胞内Ca^(2+)水平,随之而来的线粒体Ca^(2+)超载可调节线粒体生物学效应从而进一步调控细胞存活。作者结合缺血性脑损伤中神经元Ca^(2+)稳态丧失特点,详细分析了Ca^(2+)转运途径及各转运体的治疗研究进展,为缺血性脑损伤的研究和分子干预提供新的思路。

高迁移率族蛋白1在心肌缺血再灌注损伤中的作用

急性心肌梗死严重威胁着人们的生命健康，此类患者预后的关键因素是心肌梗死面积大小，而梗死后早期心肌再灌注是减少心肌梗死面积和改善临床预后的主要手段。然而，心肌缺血后再灌注本身亦可导致心肌损伤，包括心肌细胞凋亡和增加心肌梗死面积。心肌再灌注损伤的机制包括氧化应激、细胞内和线粒体钙超载、补体激活和心肌梗死区的炎症细胞聚集等。现有的研究表明，

积雪草苷通过调节钙信号稳态缓解肝纤维化

肝纤维化是慢性肝病向肝硬化和肝细胞癌进展的重要过程。然而,目前尚未有临床批准的特效药物用于治疗肝纤维化。该研究旨在探究积雪草苷的抗肝纤维化作用,并阐明其作用机制。活化的肝星状细胞在肝纤维化的发生和发展过程中起着关键作用。在体外实验中,积雪草苷可显著抑制人肝星状细胞系LX-2的活化、增殖和迁移;之后对积雪草苷处理前后的肝星状细胞进行转录组测序揭示其作用机制,结果提示积雪草苷的抗纤维化作用依赖于钙信号通路;进一步的实验证实积雪草苷诱导胞质钙下调同时促进线粒体钙超载。此外,积雪草苷还可促进细胞凋亡、抑制炎症和降低活性氧水平。最后,在四氯化碳诱导的肝纤维化模型中,积雪草苷可显著缓解肝胶原沉积和钙通路异常,并抑制肝纤维化的发展。综上所述,积雪草苷通过介导钙信号通路改善肝纤维化进程,该研究为临床治疗肝纤维化疾病提供了有前景的候选化合物。

环孢素A对顿抑心肌心功能的影响

目的 探讨环孢素A(CsA)对顿抑心肌心功能的作用及其可能机制。方法 利用离体大鼠心脏缺血再灌注模型 ,从血流动力学方面探讨CsA对心肌顿抑的影响。结果 0 0 5、0 2及 1 0 μmolCsA预灌注 3min后缺血 2 0min组的心肌顿抑未得到改善 ;也未发现促进缺血 30min组心脏心功能恢复 ;CsA引起线粒体钙超载可能是其关键环节。结论 CsA对心脏缺血再灌注实验和临床方面的应用价值尚值得深入研究和确定。