线粒体移植治疗肌少症的潜力

背景:肌少症是衰老引起的骨骼肌质量和力量下降的一种综合性疾病,是老年人面临的主要健康挑战。越来越多的证据表明,线粒体功能障碍在肌少症的发病机制中起着关键作用。目的:总结线粒体质量控制失调导致肌少症的机制,探讨线粒体移植可能是治疗肌少症的潜在靶点。方法:以“sarcopenia,mitochondrial dysfunction,mitochondrial quality control,mitochondrial transplantation,limitations”和“肌少症,线粒体功能障碍,线粒体质量控制,线粒体移植,局限性”为关键词,检索PubMed和CNKI数据库2009-2023年间相关文献。结果与结论:线粒体功能障碍在肌少症发病机制中发挥关键作用,线粒体移植可能通过改善线粒体生物能量学和调节线粒体相关信号通路成为治疗肌少症的可能策略。虽然部分临床前和临床研究证实线粒体移植治疗各种疾病的潜力,但关于线粒体转移的具体细节方面仍有一些亟待解决的问题。

线粒体分裂抑制剂Mdivi-1对星形胶质细胞NLRP3炎症小体及A1活化的影响

目的观察线粒体分裂抑制剂1(Mdivi-1)对星形胶质细胞A1型活化及其相关信号分子的影响。方法根据CCK-8法筛选浓度,将CTX-TNA2星形胶质细胞分为对照组、ACM组、Mdivi-1低、中、高剂量组。ACM为含预设浓度IL-1α、TNF-α及补体C1q的DMEM高糖培养基。ACM组以ACM刺激24 h,诱导A1型活化。Mdivi-1组分别以相应浓度Mdivi-1预处理2 h,而后以ACM刺激24 h。采用实时荧光定量PCR及免疫印迹检测各组细胞A1型活化相关指标IL-1β、C3及iNOSmRNA水平与蛋白表达;联合免疫荧光及免疫印迹测定各组细胞NLRP3、caspase-1、凋亡相关斑点样蛋白ASC等信号分子表达;以二氢乙锭染色流式细胞分析检测各组干预后细胞ROS水平。结果CCK-8结果示,5、10、25μmol·L^(-1)为Mdivi-1干预CTX-TNA2细胞的适宜浓度。实时荧光定量PCR及免疫印迹结果表明,与对照组比较,ACM组IL^(-1)β、C3及iNOS mRNA水平与蛋白表达均明显升高,差异有统计学意义(P<0.05);与ACM组比较,10、25μmol·L^(-1) Mdivi-1组上述指标基因及蛋白表达水平均有所降低,差异有统计学意义(P<0.05)。免疫荧光及免疫印迹结果均证实,ACM刺激下,星形胶质细胞NLRP3炎症小体明显激活;而Mdivi-1干预则能有效逆转ACM刺激下NLRP3、caspase-1、ASC等表达的升高。DHE染色结果表明,5、10、25μmol·L^(-1) Mdivi-1干预均能一定程度上逆转ACM刺激下细胞ROS水平的升高,且该效应与药物剂量呈正相关。结论线粒体分裂抑制剂Mdivi-1可有效抑制星形胶质细胞A1型活化,该效应可能与其对ROS及NLRP3炎症小体的调节作用相关。

肺痹方干预肺纤维化小鼠肺泡上皮细胞线粒体途径凋亡的机制

背景:研究表明,线粒体介导的肺泡上皮细胞凋亡在肺纤维化发病中起着重要的作用,而肺痹方可以减轻肺纤维化,抑制肺纤维化小鼠细胞外机制转化。目的:探讨肺痹方对博来霉素致肺纤维化小鼠肺泡上皮细胞线粒体途径凋亡的机制。方法:40只C57BL/6雄性小鼠随机分为空白对照组、模型组、吡非尼酮组、肺痹方组,每组10只。除空白对照组外,其他3组腹腔注射博来霉素[7.5 mg/(kg·d)]建立肺纤维化模型,连续注射10 d。造模后第1天各药物组小鼠灌胃给药[51.43/(kg·d)]吡非尼酮或[12.86 mg/(kg·d)肺痹方],连续给药28 d。用药结束后取材,采用苏木精-伊红染色和Masson染色观察小鼠肺组织的形态学变化,ELISA法检测血清中白细胞介素1、白细胞介素6、白细胞介素17、白细胞介素37水平,Western-blot法检测肺组织中Bax、Bcl-2、Beclin-1和Caspase3表达。结果与结论:①肺组织的形态学观察显示,模型组肺泡间隔及肺泡腔有大量炎症细胞浸润,出现大片融合成团的纤维灶;吡非尼酮组肺泡间隔增厚,炎症细胞少量浸润,出现肺纤维灶;肺痹方组肺泡结构增宽,少量的炎症细胞浸润,肺泡结构几乎无明显受损,少量肺纤维灶。②与空白对照组相比,模型组小鼠血清白细胞介素1、白细胞介素6、白细胞介素17和白细胞介素37质量浓度明显升高(P<0.01),两用药组明显低于模型组(P<0.01),肺痹方组低于非尼酮组。③与空白对照组相比,模型组小鼠肺组织Bax和Caspase3蛋白表达显著升高,两用药组均低于模型组;与空白对照组相比,模型组Bcl-2和Beclin-1蛋白表达显著降低,两用药组均高于模型组。④结论:肺痹方可以减轻肺纤维化,其机制可能与下调白细胞介素1、白细胞介素6、白细胞介素17和白细胞介素37水平,以及调节线粒体凋亡Bax、Bcl-2、Beclin-1和Caspase3相关蛋白从而减少肺泡上皮细胞凋亡有关。

蠲痹汤含药血清调控线粒体自噬抑制白细胞介素1β诱导的关节软骨细胞损伤

背景:软骨细胞线粒体自噬的缺陷会引起细胞凋亡和基质消失等软骨细胞退行性病变的变化。目的:探讨蠲痹汤含药血清对白细胞介素1β诱导的大鼠膝关节软骨细胞炎症反应和凋亡的影响及可能作用机制。方法:50只雄性SD大鼠随机给予生理盐水、蠲痹汤低、中、高剂量(1.24,2.48,4.96 g/kg)、塞来昔布(阳性药物),连续灌胃2周后获得含药血清。①分离软骨细胞,将其随机分为对照组、白细胞介素1β组、蠲痹汤低、中、高剂量含药血清组及阳性药物血清组。CCK-8法检测细胞存活率、免疫荧光双染检测线粒体自噬水平、免疫荧光检测磷酸化腺苷酸激活蛋白激酶水平、Western blot检测PTEN诱导激酶1/Parkin通路相关蛋白和裂解的半胱氨酸蛋白酶蛋白3表达、ELISA检测炎症因子水平;②分别采用PTEN诱导激酶1 siRNA和Compound C进行干预,探究AMPK/PTEN诱导激酶1/Parkin通路在蠲痹汤含药血清调控线粒体自噬中的作用。结果与结论:①与对照组比较,白细胞介素1β组软骨细胞存活率、Ⅱ型胶原蛋白表达、磷酸化腺苷酸激活蛋白激酶、PTEN诱导激酶1、Parkin和微管相关蛋白1轻链3蛋白水平以及线粒体自噬水平明显降低(P<0.05),而裂解的半胱氨酸蛋白酶蛋白3蛋白水平、白细胞介素6、白细胞介素8和肿瘤坏死因子α水平显著升高(P<0.05);与白细胞介素1β组比较,蠲痹汤各剂量含药血清组和阳性药物血清组上述各项指标呈现相反的变化(P<0.05);②PTEN诱导激酶1 siRNA可显著抑制蠲痹汤含药血清对白细胞介素1β处理软骨细胞线粒体自噬的影响,降低蠲痹汤含药血清对白细胞介素1β诱导的软骨细胞炎症与凋亡的保护作用;Compound C逆转了蠲痹汤含药血清对白细胞介素1β处理软骨细胞中PTEN诱导激酶1/Parkin信号通路的影响。结论:蠲痹汤含药血清通过影响线粒体自噬水平来抑制软骨细胞炎症和凋亡,从而减轻白细胞介素1β诱导的软骨细胞退化,其机制可能与调控AMPK/PTEN诱导激酶1/Parkin通路有关。

鼠尾草酸影响线粒体功能抑制破骨细胞分化

背景:鼠尾草酸是在迷迭香中发现的一种生物活性化合物,已被证明可减少炎症和活性氧,但在破骨细胞分化进程中的作用机制尚不明确。目的:探讨鼠尾草酸对破骨细胞活化、活性氧产生及线粒体功能的影响。方法:体外提取培养小鼠来源的原代骨髓源巨噬细胞,使用CCK-8细胞活力实验检测不同浓度(0,10,15,20,25和30μmol/L)鼠尾草酸对骨髓源巨噬细胞的增殖和毒性作用,筛选出安全作用浓度。将骨髓源巨噬细胞按照浓度梯度分组培养,核因子κB受体活化因子配体诱导破骨细胞5-7 d后,分别进行抗酒石酸酸性磷酸酶染色、F-actin染色、H2DCFDA探针和线粒体活性氧、Mito-Tracker荧光检测,观察鼠尾草酸对破骨细胞分化和功能的影响;通过Western Blot及RT-PCR实验检测鼠尾草酸对核因子κB受体活化因子配体诱导的丝裂原激活蛋白激酶信号通路上下游基因和蛋白的影响。结果与结论:①抗酒石酸酸性磷酸酶和F-actin染色显示:鼠尾草酸以浓度依赖性地抑制体外破骨细胞分化及细胞骨架肌动蛋白环形成,其中鼠尾草酸30μmol/L组的抑制作用最显著;与其他干预时期相比,鼠尾草酸在破骨分化的早期(第1-3天)抑制作用最显著;②H2DCFDA探针和线粒体活性氧、Mito-Tracker荧光显示:鼠尾草酸抑制细胞活性氧和线粒体内活性氧的产生,同时减少线粒体膜电位,影响线粒体的功能;③Western Blot及RT-PCR结果显示:鼠尾草酸可抑制与破骨分化相关的NFATc1、CTSK、MMP9、C-fos蛋白的表达,下调与破骨分化相关的NFATc1、Atp6vod2、ACP5、CTSK和C-fos基因的表达;鼠尾草酸还可以增强抗氧化酶蛋白的表达,减少破骨分化过程中活性氧的产生;④鼠尾草酸抑制P38/ERK/JNK蛋白的磷酸化修饰,通过激活MAPK信号通路抑制骨髓源巨噬细胞破骨细胞分化。

枸杞多糖调节线粒体动力学改善过氧化氢诱导SH-SY5Y细胞的凋亡

背景:大量研究结果证明,神经退行性疾病与氧化应激损伤和线粒体动力学失衡密切相关。课题组前期研究表明枸杞多糖具有神经保护作用,但其能否通过调控线粒体动力学异常来改善氧化应激损伤引发的细胞凋亡尚不明确。目的:研究枸杞多糖对过氧化氢诱导人源神经母瘤细胞SH-SY5Y凋亡的影响。方法:将SH-SY5Y细胞分3组培养:对照组常规培养24 h,过氧化氢组加入过氧化氢处理24 h,枸杞多糖组加入枸杞多糖处理2 h后再加入过氧化氢处理24 h。处理结束后,采用试剂盒检测细胞沉淀中丙二醛、谷胱甘肽和超氧化物歧化酶水平,JC-1试剂盒检测线粒体膜电位,MTT法检测细胞活力,TUNEL法检测细胞凋亡情况,免疫荧光染色与Western Blot检测线粒体动力学相关蛋白(磷酸化启动蛋白1、线粒体分裂蛋白1、线粒体融合蛋白1、线粒体融合蛋白2、视神经萎缩症蛋白1)与凋亡蛋白(Bax、Bcl-2、Caspase-3)表达。结果与结论:①与对照组相比,过氧化氢组丙二醛水平升高(P<0.05),超氧化物歧化酶和谷胱甘肽水平降低(P<0.05);与过氧化氢组相比,枸杞多糖组丙二醛水平降低(P<0.05),超氧化物歧化酶和谷胱甘肽水平升高(P<0.05);②过氧化氢组线粒体膜电位低于对照组(P<0.05),枸杞多糖组线粒体膜电位高于过氧化氢组(P<0.05);③与对照组相比,过氧化氢组细胞凋亡率与Bax、Caspase-3蛋白表达升高(P<0.05),细胞活力与Bcl-2蛋白表达降低(P<0.05);与过氧化氢组相比,枸杞多糖组细胞凋亡率与Bax、Caspase-3蛋白表达降低(P<0.05),细胞活力与Bcl-2蛋白表达升高(P<0.05);④与对照组相比,过氧化氢组磷酸化启动蛋白1、线粒体分裂蛋白1的蛋白表达升高(P<0.05),线粒体融合蛋白1、线粒体融合蛋白2、视神经萎缩症蛋白1的蛋白表达降低(P<0.05);与过氧化氢组相比,枸杞多糖组磷酸化启动蛋白1、线粒体分裂蛋白1的蛋白表达降低(P<0.05),线粒体融合蛋白1、线粒体融合蛋白2、视神经萎缩症蛋白1的蛋白表达升高(P<0.05);⑤结果表明,枸杞多糖可通过调节线粒体动力学来改善氧化应激损伤诱导的SH-SY5Y细胞凋亡。

秦川牛宰后成熟过程中线粒体Tu翻译延长因子对牛肉持水性的影响

探究秦川牛宰后成熟过程中线粒体Tu翻译延长因子(mitochondrial Tu translation elongation factor,TUFM)表达对肉的持水性影响。以秦川牛背最长肌为研究对象,测定4℃不同成熟时间下的pH值、贮藏损失、离心损失、蒸煮损失、水分分布、肌原纤维蛋白等指标变化情况,测定不同成熟时间(0、96、192 h)下TUFM表达量及其含量、Beclin1蛋白表达量。结果显示:在秦川牛宰后成熟期间,肌原纤维蛋白发生降解,TUFM的表达量与Beclin1蛋白表达量和牛肉的持水性存在密切关系,其中蛋白质组学测定的TUFM表达量变化与TUFM含量变化趋势一致,Beclin1蛋白表达量、贮藏损失、离心损失、蒸煮损失整体均呈先上升后下降趋势,pH值呈先下降后上升趋势;Pearson相关性分析表明,牛背最长肌中TUFM表达量与低场核磁共振峰面积比P_(2b)、Beclin1蛋白表达量呈极显著正相关(P<0.01),与贮藏损失、离心损失、蒸煮损失呈显著正相关(P<0.05),与P_(21)呈极显著负相关(P<0.01),与P_(22)呈显著负相关(P<0.05),与pH值无显著相关性(P>0.05)。通过蛋白质组学鉴定出23种与TUFM相关的差异蛋白,通过基因本体论、京都基因与基因组百科全书通路分析发现,差异蛋白可通过多种途径参与能量代谢,进而介导细胞自噬;对差异蛋白和持水性指标进行Pearson相关性分析发现,有5种差异蛋白(ATP5F1D、EEF1A2、GSPT1、NDUFB5、SUCLG1)与持水性指标具有显著相关性(P<0.05、P<0.01)。分析可知,包括TUFM在内,共6种蛋白主要通过能量代谢和氧转运等途径正向或负向影响细胞自噬,从而影响肉的持水性。

胶艾汤对模拟特发性流产的线粒体调控作用机制

目的:探究胶艾汤对模拟特发性流产的线粒体调控作用机制。方法:细胞实验设置对照组、胶艾汤组、miR-29α-3p模拟物组、胶艾汤+miR-29α-3p模拟物组,对人绒毛膜滋养层细胞HTR-8/SVneo进行培养和处理,检测miR-29α-3p表达、线粒体凋亡、细胞色素C释放、凋亡相关蛋白表达、细胞迁移和侵袭能力。动物实验选用怀孕的C57BL/6J小鼠建立流产模型,分组进行胶艾汤灌胃治疗和miR-29α-3p模拟物腹腔注射治疗,观察流产情况、胎盘组织学变化、miR-29α-3p表达、线粒体凋亡相关指标。结果:细胞实验中,与对照组相比,胶艾汤组里miR-29α-3p的表达水平于48 h明显提升(P<0.001),miR-29α-3p模拟物组的表达水平也显著高于对照组,而胶艾汤+miR-29α-3p模拟物组的表达水平最高。胶艾汤和miR-29α-3p模拟物能够降低线粒体膜电位变化,减少细胞色素C的释放,调节凋亡相关蛋白(Bax表达降低,Bcl-2表达升高,Caspase-3活性降低)的表达,使其向抗凋亡方向转变,从而抑制线粒体凋亡,联合使用时效果更优。胶艾汤和miR-29α-3p模拟物还能够促进细胞的迁移和侵袭能力,联合使用时效果更为显著。动物实验中,流产模型组的流产率较高,为(31.17±0.67)%;胶艾汤治疗组的流产率降低至(13.30±0.36)%;胶艾汤+miR-29α-3p模拟物组的流产率进一步降低至(5.77±0.36)%(P<0.001)。胶艾汤治疗组胎盘组织的形态和结构得到改善,滋养层细胞的损伤减轻;胶艾汤+miR-29α-3p模拟物组胎盘组织的损伤程度更轻,滋养层细胞形态基本正常。胶艾汤治疗组与胶艾汤+miR-29α-3p模拟物组在胎盘组织中miR-29α-3p的表达水平提升,而且胶艾汤+miR-29α-3p模拟物组的表达水平更高。胶艾汤治疗组和胶艾汤+miR-29α-3p模拟物组胎盘组织中Bax表达降低(P<0.01),Bcl-2表达升高(P<0.001),Caspase-3活性降低(P<0.01)。结论:胶艾汤能够上调miR-29α-3p的表达,调控线粒体凋亡,干预滋养层细胞侵袭迁移,降低流产发生风险,miR-29α-3p在其中发挥重要作用。

枸杞多糖干预β-淀粉样蛋白1-42诱导SH-SY5Y细胞损伤:线粒体自噬的保护作用

背景:神经退行性疾病与线粒体自噬调节失衡密切相关。课题组前期研究表明枸杞多糖具有神经保护作用,但其能否通过调控线粒体自噬来改善β-淀粉样蛋白1-42诱导的SH-SY5Y细胞损伤尚不明确。目的:探讨枸杞多糖对β-淀粉样蛋白1-42诱导的SH-SY5Y细胞损伤的保护作用及机制。方法:通过β-淀粉样蛋白1-42诱导SH-SY5Y细胞建立阿尔茨海默病细胞模型,并用枸杞多糖进行干预。将SH-SY5Y细胞分为3组:对照组,β-淀粉样蛋白1-42组(20μmol/Lβ-淀粉样蛋白1-42干预24 h),枸杞多糖组(先提前1 h加入1 g/L枸杞多糖形成保护作用,然后再加入20μmol/Lβ-淀粉样蛋白1-42与枸杞多糖共同干预24 h)。CCK-8法检测细胞活力;JC-1检测线粒体膜电位;TUNEL染色检测细胞凋亡;免疫荧光和Western blot检测突触、凋亡和线粒体自噬相关指标的表达。结果与结论:①与对照组比较,β-淀粉样蛋白1-42组细胞活力下降(P<0.05),细胞凋亡率上升(P<0.05),线粒体膜电位下降(P<0.05),促凋亡蛋白Bax、Caspase-3表达升高(P<0.05),抗凋亡蛋白Bcl-2表达降低(P<0.05),突触相关蛋白Syn、PSD-95表达降低(P<0.05),线粒体自噬相关蛋白Pink1、LC3A/B、Parkin、Beclin-1表达降低(P<0.05),P62表达升高(P<0.05);②与β-淀粉样蛋白1-42组比较,枸杞多糖组细胞活力升高(P<0.05),细胞凋亡率降低(P<0.05),线粒体膜电位上升(P<0.05),Bax和Caspase-3表达降低(P<0.05),Bcl-2表达升高(P<0.05),Syn和PSD-95表达升高(P<0.05),Pink1、LC3A/B、Parkin、Beclin-1表达升高(P<0.05),P62表达降低(P<0.05)。结果表明:枸杞多糖可能通过调控线粒体自噬来抑制β-淀粉样蛋白1-42诱导的SH-SY5Y细胞损伤,减少细胞凋亡,增加神经元突触可塑性。

细胞之间线粒体转移的主要途径、主要作用及主要调控机制

背景:线粒体功能障碍导致细胞衰老凋亡,可加重组织损伤。细胞之间线粒体转移促进损伤细胞恢复线粒体功能,有助于治疗线粒体相关疾病。目的:综述细胞之间线粒体转移的作用及调控机制。方法:检索中国知网和PubMed数据库2014-2024年关于细胞之间线粒体转移的文献,以“线粒体转移,隧道纳米管,缝隙连接,微囊泡,细胞融合”为中文检索词,以“Mitochondrial transfer,Tunneling nanotubes,gap junctions,microvesicles,cell fusion”为英文检索词,最终共纳入74篇文献进行分析。结果与结论:①总结了细胞之间线粒体转移的4个主要途径:包括隧道纳米管、缝隙连接、细胞融合和微囊泡。②梳理了细胞之间线粒体转移的主要作用,包括物质交换、信息传递、改善宿主细胞线粒体功能、抑制氧化应激、提高细胞增殖活力及抗炎抗衰老等。③总结了细胞之间线粒体转移的主要调控机制,包括Miro 1促进隧道纳米管形成和线粒体转移、隧道纳米管转移线粒体依赖宿主细胞环状ADP核糖水解酶表达、氧化应激环境诱导隧道纳米管形成、缝隙连接具有Ca^(2+)依赖性、缝隙连接蛋白43影响缝隙连接形成、激活Ras1蛋白和肌动蛋白有助于细胞融合、肌动蛋白和Rab6参与调控线粒体出胞、激活肌动蛋白和NAD+-CD38-cADPR-Ca^(2+)信号通路促进线粒体入胞等。④在细胞信号传导蛋白、细胞动力学相关蛋白及氧化应激环境的影响下,细胞通过隧道纳米管、缝隙连接、微囊泡及细胞融合进行线粒体转移。⑤线粒体转移是细胞之间物质交换和信息交流的重要途径,与疾病的发生发展息息相关,可为治疗线粒体相关疾病提供新的思路,但对细胞间线粒体转移的作用及调控机制仍需进一步探究。

线粒体功能障碍与肌腱病:靶向线粒体治疗的可能性

背景:临床上治疗肌腱病的多种策略的短期效果较好而长期效果不佳,研究证明线粒体与肌腱病的发生发展有密切关系,但目前尚未总结出线粒体与肌腱病之间的关系和靶向线粒体治疗肌腱病的策略,不利于专科从业者及相关领域学者了解研究近况。目的:综述现有的临床或临床前原始研究,以期对线粒体功能障碍与肌腱病之间的关系、靶向线粒体治疗肌腱病的方法进行总结,并对未来线粒体在肌腱病中的评估和管理进行一定的展望。方法:检索PubMed、Web of Science、中国知网、万方和维普数据库中的相关文献。检索时限为2009年1月至2024年3月,英文检索词为“Tendinopathy,Tendons Injuries,Tendon,Tendons,Mitochondria,Mitochondria Dysfunction,Mitochondria Disease”;中文检索词为“肌腱,肌腱病,肌腱炎,线粒体,线粒体功能障碍,线粒体疾病”。根据纳排标准对检索结果进行筛选,最终纳入62篇文献进行综述。结果与结论:①在临床的肌腱病患者或是肌腱病模型中,普遍存在线粒体功能障碍,主要以活性氧过量产生、超氧化物歧化酶活性降低、嵴杂乱和线粒体数量减少为代表,这说明线粒体将会由于肌腱损伤而发生功能障碍,从而进一步恶化肌腱病,形成恶性循环。②当肌腱尚未损伤或肌腱病尚未发生时,线粒体功能会由于受到内外界各种因素的影响而发生功能障碍,从而诱发肌腱病,这说明正常肌腱将会由于线粒体的功能异常而被损害,发生病变甚至断裂。③机械拉伸应力、晚期糖基化终产物及衰老等内外界因素是导致线粒体功能发生障碍的主要原因,且这些因素将会通过细胞凋亡、炎症和呼吸链损害等分子机制,损害正常肌腱的生物活性与力学性能,诱发肌腱病的发生。④针对分子机制而归纳总结的靶向线粒体治疗方法主要包括线粒体转移/移植、移植及靶向抗氧化剂等。⑤文章主要针对具有肌腱病的临床患者或具有相似造模方式的动物模型,为临床上探讨肌腱病的发病机制以及靶向治疗肌腱病的方法提供新思路,但缺点在于纳入的研究以动物实验为主,需要更多临床试验加以验证。

线粒体自噬在特发性肺纤维化中的生物学机制

背景:线粒体自噬与特发性肺纤维化的发生发展关系密切,但其作用机制尚不清楚。目的:探讨线粒体自噬在特发性肺纤维化中的生物学机制,为临床特发性肺纤维化风险预测及亚型区分提供思路。方法:通过GEO和Reactome Pathway数据库等获取特发性肺纤维化的线粒体自噬相关基因,基于组间差异、随机森林模型筛选特发性肺纤维化的线粒体自噬特征基因。采用g:Profiler数据库进行GO功能富集分析和KEGG、Reactome、WIKI通路富集分析。通过共识聚类法区分特发性肺纤维化线粒体自噬亚型,进行亚型间免疫浸润分析,并筛选出线粒体自噬关键基因。最后,通过列线图模型量化线粒体自噬关键基因对临床特发性肺纤维化发生风险的预测价值,并探索线粒体自噬关键基因与特发性肺纤维化临床特征的相关性。结果与结论:①特发性肺纤维化中与线粒体自噬相关的基因共13个,经组间差异、随机森林模型筛选出线粒体自噬特征基因5个,分别是PINK1、RPS27A、SRC、HIF1A和CDH6;②GO分析主要涉及泛素蛋白连接酶结合、细胞对缺氧的反应;通路富集分析主要涉及PINK1-PRKN介导的线粒体自噬、NOTCH信号通路、EGFR的信号传递和血管生成等;③HIF1A在不同特发性肺纤维化亚型间具有显著的表达差异,可能成为特发性肺纤维化线粒体自噬亚型区分的关键基因;④免疫浸润分析提示骨髓来源抑制性细胞、中性粒细胞与1型辅助性T细胞可能在不同亚型之间存在浸润差异,而HIF1A与多种免疫细胞浸润程度呈正相关;⑤列线图模型提示通过HIF1A的表达水平可能预测临床特发性肺纤维化的发生风险;⑥临床特征分析提示,HIF1A高表达患者可能肺功能更差,纤维化程度更严重。结果表明,PINK1、RPS27A、SRC、HIF1A和CDH6可能通过线粒体自噬影响特发性肺纤维化的发生发展,其中HIF1A可能成为特发性肺纤维化风险预测及临床亚型区分的关键基因,且与患者的肺功能水平密切相关。

α-突触核蛋白在帕金森疾病中诱导线粒体损伤的机制

背景:目前对于帕金森病的发病机制尚不清楚,相关研究表明α-突触核蛋白、线粒体与帕金森病发病机制密切相关,主要涉及氧化应激、线粒体复合物损伤、钙稳态、线粒体动力学和线粒体质量控制等方面。目的:对帕金森病中α-突触核蛋白与线粒体损伤之间的关系进行综述。方法:第一作者以“帕金森病,线粒体损伤及机制,α-突触核蛋白”为检索词检索中国知网、万方数据库2010-2024年相关文献50余篇;以“Parkinson’s disease,Alpha-synuclein,mitochondria,Oxidative stress,Calcium homeostasis,Mitophagy,Mitochondrial dynamics,Mitochondrial protein introduction”为检索词检索PubMed数据库2010-2024年相关文献750余篇,最终纳入70篇文献进行综述。结果与结论:最近研究证实了线粒体功能障碍在帕金森病病理生理学中的重要作用,尤其α-突触核蛋白与线粒体之间的相互作用是帕金森病发病机制中尤为显著的因素。从天然未折叠的α-突触核蛋白开始,最终形成成熟的原纤维的级联事件统称为α-突触核蛋白聚集。聚集产生的毒性在多巴胺能神经元中积累,继而破坏线粒体功能引起帕金森病。因此,α-突触核蛋白与线粒体功能障碍之间这种双向关系的潜在机制可能为帕金森病的病理生理学提供新的见解。

耐力训练大鼠抗动脉粥样硬化线粒体自噬通路中抗增殖蛋白2的作用

背景:运动可降低血脂,减缓动脉粥样硬化发展。动脉粥样硬化起始于线粒体功能障碍,而抗增殖蛋白2蛋白受耐力训练调控,参与线粒体自噬。目的:验证耐力训练干预动脉粥样硬化中抗增殖蛋白2蛋白在线粒体自噬通路中的作用。方法:将40只Wistar大鼠随机分为对照组、运动组、动脉粥样硬化组和动脉粥样硬化运动组,每组10只,后2组大鼠高脂饮食(9周)联合维生素D注射(第1,3,6周)构建大鼠动脉粥样硬化模型,同时2个运动组大鼠进行跑台递增训练干预9周。干预结束后进行血脂和病理检测观察造模及干预效果;酶标法和Western blot检测线粒体膜电位和自噬相关蛋白表达;免疫荧光观察主动脉中线粒体自噬蛋白的共定位情况。结果与结论:(1)血脂和病理切片显示,与动脉粥样硬化组相比,动脉粥样硬化运动组大鼠血清低密度脂蛋白胆固醇、总胆固醇水平和主动脉脂质沉积面积显著降低(P<0.001)。(2)线粒体膜电位显示,动脉粥样硬化运动组大鼠主动脉线粒体膜电位的显著降低得到逆转(P<0.01)。(3)Western blot显示,与对照组相比,动脉粥样硬化组大鼠线粒体抗增殖蛋白2、LC3Ⅱ/Ⅰ、PINK1和Parkin蛋白表达显著升高(P<0.05),PARL和PGAM5蛋白表达降低(P<0.05);与动脉粥样硬化组相比,动脉粥样硬化运动组大鼠线粒体PINK1和Parkin蛋白表达显著降低(P<0.05),抗增殖蛋白2、LC3Ⅱ/Ⅰ、PARL和PGAM5蛋白表达显著升高(P<0.05)。(4)免疫荧光结果显示,动脉粥样硬化组较对照组LC3和PINK1与TOMM20共定位显著增加(P<0.05),动脉粥样硬化运动组较动脉粥样硬化组LC3与TOMM20共定位显著增加(P<0.05);动脉粥样硬化组较对照组LC3和PARL与抗增殖蛋白2共定位显著增加(P<0.01),动脉粥样硬化运动组较动脉粥样硬化组LC3与抗增殖蛋白2共定位显著增加(P<0.01),PARL蛋白与抗增殖蛋白2共定位显著降低(P<0.01)。(5)结果表明,耐力训练可诱导线粒体内膜自噬受体抗增殖蛋白2表达,促进抗增殖蛋白2与线粒体自噬接头蛋白的结合完成线粒体自噬,恢复线粒体功能,减缓动脉粥样硬化发生。

卷曲螺旋结构域蛋白2通过促进线粒体自噬抑制帕金森病SH-SY5Y细胞凋亡

背景:卷曲螺旋结构域蛋白2(coiled-coil-helix-coiled-coil-helix domain-containing 2,CHCHD2)能否调控PINK1/Parkin介导的线粒体自噬在帕金森病中发挥神经保护作用尚未可知。目的:探讨CHCHD2在6-羟基多巴胺诱导的帕金森病细胞模型中对PINK1/Parkin信号通路介导的线粒体自噬发挥的作用及机制。方法:利用重组质粒转染技术过表达或敲低CHCHD2,用6-羟基多巴胺构建SH-SY5Y细胞帕金森病模型后分对照组、模型组、过表达阴性对照+6-羟基多巴胺组、敲低阴性对照+6-羟基多巴胺组、过表达CHCHD2+6-羟基多巴胺组和敲低CHCHD2+6-羟基多巴胺组。Western blot及RT-qPCR检测CHCHD2的表达;Western blot检测LC3Ⅰ/Ⅱ、p62、MFN1、COXⅣ、DRP1、PINK1、Parkin、TIM23、Bax、Bcl-2及cleavedcaspase3蛋白表达;CCK-8、JC-1和活性氧试剂盒检测细胞活性、线粒体膜电位和活性氧水平,单丹磺酰尸胺染色观察细胞自噬情况,透射电镜观察自噬溶酶体。结果与结论:①与对照组相比,模型组细胞活性、线粒体膜电位及CHCHD2、PINK1、Parkin蛋白表达降低,活性氧水平、凋亡水平及LC3Ⅰ/Ⅱ、p62蛋白表达升高(P<0.05),并观察到自噬溶酶体的存在;②与模型组相比,过表达CHCHD2能降低细胞活性氧水平,升高线粒体膜电位及PINK1、Parkin和MFN1蛋白表达水平,并观察到线粒体自噬溶酶体增多,而敲低CHCHD2后有与上述相反的作用,并伴有COXⅣ、TIM23和p-DRP1蛋白表达的升高(P<0.05);③与模型组相比,过表达CHCHD2能减少细胞凋亡,上调Bcl-2并下调Bax及cleavedcaspase3蛋白的表达,而敲低CHCHD2后有与上述相反的作用(P<0.05);④结果提示,CHCHD2在6-羟基多巴胺诱导的帕金森病细胞模型中可以通过促进PINK1/Parkin介导的线粒体自噬改善线粒体功能从而减轻细胞凋亡发挥神经保护作用。

Hemin调控小鼠软骨细胞氧化应激的线粒体途径

背景:研究显示线粒体氧化应激在膝骨关节炎发生发展中具有重要作用,Hemin可以调控线粒体相关蛋白的表达。目的:研究Hemin对小鼠软骨细胞氧化应激的调控及其在膝骨关节炎中的干预作用及机制。方法:①体外细胞实验:提取C57BL/6小鼠的原代软骨细胞,采用10 ng/mL的白细胞介素1β诱导构建体外骨关节炎软骨细胞模型,使用CCK-8法确定Hemin(0,1,10,20,40,80,160μmol/L)干预小鼠软骨细胞的最适浓度。将软骨细胞随机分为正常组、模型组(白细胞介素1β)、Hemin组(白细胞介素1β+Hemin)。检测各组软骨细胞的活性氧、线粒体膜电位和凋亡情况。②动物体内实验:将成年C57BL/6小鼠随机分为正常组、模型组(骨关节炎),Hemin(骨关节炎+Hemin)组,每组8只,Hemin治疗4周后观察小动物行为学及膝关节病理组织形态学变化,检测软骨组织细胞外基质相关蛋白表达及软骨组织细胞凋亡的变化,检测软骨组织Nrf2/HO-1蛋白的表达水平。结果与结论:①体外细胞实验:Hemin作用于原代软骨细胞的最适浓度为40μmol/L,经过Hemin处理的白细胞介素1β诱导的软骨细胞相对于模型组活性氧水平明显较少,线粒体膜电位明显有改善,软骨细胞凋亡减少。②动物体内实验:Hemin治疗4周后,与模型组比较,Hemin组的小鼠下肢功能明显转好,组织病理学评分显著改善,膝关节软骨细胞凋亡明显减少。③结果表明,Hemin可以缓解白细胞介素1β诱导下的小鼠软骨细胞氧化应激,恢复线粒体功能,减少细胞凋亡。Hemin可以改善膝骨关节炎细胞外基质降解、促进软骨细胞合成代谢、降低分解代谢及减少软骨细胞凋亡,可能是通过激活炎症环境中软骨细胞Nrf2/HO-1信号通路发挥的作用。

人参皂苷 Rg3激活线粒体功能改善慢性疼痛的机制

目的探究人参皂苷Rg3在慢性神经性疼痛中的作用及机制。方法筛选并分析慢性神经性疼痛数据中前额叶皮层内差异性表达基因;小鼠随机分为假手术组、模型组及给药组;采用坐骨神经慢性压迫损伤模型构建神经病理性疼痛动物模型,腹腔注射人参皂苷Rg3给药;记录小鼠痛觉行为变化;HE染色、尼氏染色、免疫印迹及免疫组化检测各组PFC脑组织神经和线粒体损伤情况;分子对接探究人参皂苷Rg3的作用靶点;Mito-Tracker检测线粒体膜电位;ATP试剂盒分析ATP含量。结果与假手术组相比,模型组小鼠表现为痛觉过敏和运动能力受损;PFC内神经及线粒体损伤(P<0.05)。与模型组相比,人参皂苷Rg3给药可增加小鼠机械痛阈值、热缩足潜伏期和转棒停留时间;同时降低PFC内炎性细胞、尼氏小体及Dnm1l阳性细胞数,下调c-Fos、IL-1β和Dnm1l蛋白表达水平(P<0.05)。分子对接显示人参皂苷Rg3可结合Dnm1l。在细胞水平,人参皂苷Rg3给药可升高线粒体膜电位和ATP含量(P<0.05)。结论人参皂苷Rg3可通过调控降低PFC内炎症因子和线粒相关蛋白表达,改善线粒体功能,缓解CCI小鼠痛觉过敏。

急性心肌梗死相关线粒体基因的生物信息学鉴定与验证

背景:线粒体在急性心肌梗死损伤和修复中具有重要意义,因此基于线粒体基因探索急性心肌梗死发病进展具有重要的临床意义。目的:探究线粒体基因是否可以作为评估急性心肌梗死进展的可靠生物标志物。方法:从高通量基因表达数据库下载急性心肌梗死数据集GSE66360,GSE12288,在线粒体蛋白质数据库获取人类线粒体基因集;对急性心肌梗死数据集GSE66360进行差异基因分析及加权基因共表达网络分析,两者取交集后获得基因进行蛋白质-蛋白质相互作用分析、基因本体论和京都基因与基因组百科全书分析;将交集基因与人类线粒体基因取交集以获得差异线粒体基因,对差异线粒体基因进行基因集富集分析和免疫浸润分析,并在外部数据集GSE12288中进行受试者工作特征曲线分析,验证线粒体差异基因的表达特征。结果与结论:①获得急性心肌梗死差异基因548个,差异基因分析及加权基因共表达网络分析显示Blue模块包含基因最多(4992个),二者交集基因共有116个,其中肿瘤坏死因子、白细胞介素1B、白细胞介素6、Toll样受体4和白细胞介素10为核心基因;②基因本体论分析显示生物过程主要涉及炎症反应、肿瘤坏死因子产生的正调控及细胞表面受体信号通路,细胞组成主要涉及三级颗粒膜、质膜外层和质膜等,分子功能主要涉及免疫球蛋白G结合、跨膜信号受体活性及趋化因子活性等,京都基因与基因组百科全书分析显示,这些基因主要涉及肿瘤坏死因子、白细胞介素17及核转录因子κB通路;③共获得8个差异线粒体基因,经过最小绝对收缩和选择算子和比例风险回归模型分析后筛选出4个特征基因,包括佛波醇-12-肉豆酸酯-13-乙酰基诱导蛋白1、BCL2-相关蛋白A1、溶质载体家族25成员37和脱氧核糖核酸聚合酶β,并分别对应了肿瘤蛋白53、氧化磷酸化、硫代谢及甘油磷脂代谢通路;④受试者工作特征曲线分析显示4个特征基因均具有诊断意义,并与静息树突状细胞、幼稚B细胞呈显著负相关性;⑤提示佛波醇-12-肉豆酸酯-13-乙酰基诱导蛋白1、BCL2-相关蛋白A1、溶质载体家族25成员37和脱氧核糖核酸聚合酶β表达特征可作为预测急性心肌梗死中线粒体功能的潜在生物标志物,可进一步提高急性心肌梗死预测的准确性。

机器学习识别激素性股骨头坏死中线粒体自噬诊断标志物及免疫浸润分析

背景:线粒体自噬和激素性股骨头坏死的发生、发展关系密切,但具体生物标志物及调控机制尚未明确。目的:通过机器学习算法识别激素性股骨头坏死中线粒体自噬的关键标志物及免疫浸润分析。方法:从GEO数据库下载股骨头坏死数据集GSE123568和GSE74089,分别作为训练集和验证集,在激素性股骨头坏死组和对照组之间选择差异表达基因,进行加权共表达分析。从MitoCarta 3.0数据库下载线粒体自噬相关基因,然后与差异基因和模块基因取交集。利用两种机器学习算法鉴定激素性股骨头坏死线粒体自噬关键基因,利用外部验证集进行验证。采用CIBERSORT和免疫浸润分析免疫细胞占比,单样本基因集富集分析线粒体自噬基因与免疫细胞的相关性分析。结果与结论:①差异分析共获得1163个差异基因,其中有663个上调基因和500个下调基因;加权共表达分析鉴定出4个相关模块,共1412个模块基因;②最终与线粒体自噬基因取交集初步筛选出39个交叉基因可能是疾病相关线粒体自噬基因;GO富集分析结果显示,生物过程主要涉及血红素代谢、线粒体运输、核苷酸双磷酸代谢和硫酯代谢过程,细胞组分主要涉及线粒体基质、线粒体外膜、细胞器外膜和线粒体内膜,分子功能主要涉及脂肪酸连接酶活性、铁-硫簇结合和辅酶A连接酶活性;KEGG富集分析结果共映射出6条通路,主要涉及脂肪酸降解、线粒体自噬、丁酸代谢、脂肪酸生物合成和辅因子生物合成;③经LASSO回归和随机森林算法分析最终得到4个核心基因(ALDH5A1、FBXL4、MCL1和STOM),4个核心基因和诊断列线图外部验证集的受试者工作特征曲线均大于0.9;④激素性股骨头坏死发生发展与活化的树突状细胞、骨髓来源的抑制性细胞、调节性T细胞和中心记忆CD8T细胞等免疫细胞有关;⑤结果显示,4个关键的线粒体自噬基因ALDH5A1、FBXL4、MCL1和STOM通过破骨细胞分化和免疫机制在激素性股骨头坏死进展中发挥关键作用,均具有较好的疾病预测效果,可能作为激素性股骨头坏死诊断和治疗的生物标志物。

中药改善心肌损伤:线粒体钙稳态介导巨噬细胞自噬与焦亡的作用途径

背景:心肌损伤修复过程涉及复杂的细胞和分子机制,尤其是线粒体钙稳态、巨噬细胞的自噬与焦亡途径。中药在改善心肌损伤方面有显著的临床疗效,但其作用机制尚需深入研究。目的:探讨线粒体钙稳态介导的巨噬细胞自噬与焦亡途径在心肌损伤中的作用,并总结中药在这一领域的研究进展。方法:计算机检索Web of Science、PubMed及中国知网等数据库,从建库至2024年3月的相关文献。中文检索词为“线粒体钙稳态,巨噬细胞自噬,巨噬细胞焦亡,中药,心肌损伤,心肌损伤再灌注”等;英文检索词为“Mitochondrial calcium homeostasis,Macrophage autophagy,Macrophage pyroptosis,Traditional Chinese medicine,Myocardial injury”等。通过文献回顾分析线粒体钙稳态与巨噬细胞自噬、焦亡之间的关系,探究其在心肌损伤中的作用机制,总结中药多靶点、多通路影响的途径。结果与结论:①研究发现,线粒体钙稳态的维持与心肌细胞功能的正常运转密切相关。巨噬细胞可通过自噬与焦亡途径参与心肌损伤的修复过程,自噬有助于细胞的清除和炎症反应的调节,而焦亡则可通过释放炎症因子影响心肌修复。②中医药通过多种机制调节线粒体钙稳态和巨噬细胞功能,如黄芪甲苷通过降低线粒体膜电位和抑制细胞色素C来调节钙稳态,淫羊藿苷通过减少β-淀粉样蛋白沉积来发挥作用;中药复方和单味药物通过激活或抑制特定的信号通路,如PI3K/AKT、核因子κB等通路来促进心肌损伤的修复。③未来的研究应关注线粒体钙稳态、自噬与焦亡途径的相互作用,以及中药如何通过这些途径发挥治疗作用,为心肌损伤的治疗提供新的策略和药物。