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。

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。

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。

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。

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。

GSK-3β参与心肌缺血中细胞程序性死亡的研究进展

细胞程序性死亡分为3种类型：1型为凋亡,2型为自噬,3型为坏死。线粒体在细胞程序性死亡中具有重要作用,它不仅是细胞的能量中心,而且是细胞存活和死亡的决定性因素。内源性和外源性的因素（如缺血再灌注、细胞毒细胞因子类和癌症化疗）可以损伤线粒体功能和以线粒体为平台的信号通路。缺血导致线粒体生产ATP的能力下降,进而导致细胞活力下降、细胞毒性代谢产物聚集。经过缺血期的处理,线粒体通透性转变孔（mPTP）在再灌注期间开放,

线粒体能量缺失与神经变性病

A review to comment the inter relationship between the consumtive causes and pathogenesis of mitochondrial energy defects in some important types of neurodegenerative diseases,such as Parkinson’s disease, Alzheimer’s disease, Huntington’s disease and others. The crucial roles of permeability transition pores of mitochondrial membranes were emphasized and certain routes of therapeutic trials to reverse the mitochondrial defect were discussed.

补阳还五汤对脑缺血再灌注大鼠皮质神经细胞凋亡的影响

目的 研究补阳还五汤对脑缺血再灌注大鼠皮质神经细胞凋亡的影响。方法 将 36只SD大鼠随机分为 3组 :假手术组 (P ,n =12 )、模型对照组 (C ,n =12 )、补阳还五汤组 (B ,n =12 )。线栓法制作大鼠脑缺血再灌注模型 ,脑缺血再灌注 4 8h后TTC染色计算脑梗死体积 ,TUNEL染色检测神经细胞凋亡 ,免疫组化方法检测缺血侧皮质Bcl- 2 /Bax的表达 ,电镜观察线粒体的变化。结果 脑缺血再灌注后缺血侧皮质神经细胞凋亡增多 ,同时Bcl- 2表达减少 ,Bax表达增多 ,Bcl- 2 /Bax比值下降 ,线粒体肿胀且大多破裂。补阳还五汤干预后 ,细胞凋亡减少 ,脑梗死体积减小 ,Bcl- 2 /Bax比值上升 ,线粒体肿胀减轻。结论 补阳还五汤可能通过抑制神经细胞凋亡而减小脑梗死体积 ,其机制可能是通过上调Bcl- 2 /Bax比值 ,保护线粒体 ,防止发生线粒体通透性转变。

近3年线粒体介导细胞凋亡的研究进展

线粒体是细胞活动的"动力工厂",在调节细胞生存凋亡过程中发挥关键性的作用。在细胞凋亡过程中,线粒体膜通透性转换孔过度的开放会促使线粒体跨膜电位降低,导致一些相关的促凋亡因子,如细胞色素C凋亡诱导因子(apoptosis inducing factor,AIF)、B细胞淋巴瘤-2(Bcl-2)家族以及膜间隙中的Caspase前体蛋白(procaspase)等从线粒体中释放进入胞质,共同参与对细胞的调节。研究线粒体对细胞凋亡的机制,对于研究调控细胞凋亡具有极其重要的理论意义。本研究以线粒体对细胞凋亡作用近3年研究为基础,对线粒体介导细胞凋亡中的作用机制进行综述。

白藜芦醇促进Ca^(2+)介导的线粒体Ca^(2+)转运发生

目的为探讨白藜芦醇(Tesveratrol,Res)诱导细胞凋亡过程中线粒体的作用,Res对线粒体通透性的影响,研究了Res对线粒体通透性转变孔道及Ca2+诱导的线粒体内Ca2+释放(CICR)发生的影响。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;采用双波长双光束紫外分光光度仪检测Res作用下测试体系内Ca2+浓度的变化引起的D(λ)值的变化,以反映线粒体Ca2+的转运情况(即CICR)。结果Res能促进Ca2+诱导的鼠肝线粒体PTP开放;并且Res可以加速Ca2+介导的线粒体Ca2+的转运(CICR);而Ca2+通道抑制剂trifluoperazine和钌红(RR)能分别部分或完全抑制Res的这种促进作用。结论Res能促进Ca2+诱导的鼠肝线粒体CICR过程。并且Res对PTP的作用依赖于Res对线粒体CICR的影响,Res促进线粒体膜的通透性可能是Res诱导细胞凋亡的一种途径。

线粒体钙单向转运体参予肿瘤坏死因子α抗心肌缺血/复灌损伤的研究

目的:探讨肿瘤坏死因子α(TNFα)诱导的抗心肌缺血/复灌损伤的保护作用是否与线粒体钙单向转运体以及相关成分有关。方法:采用离体大鼠心脏灌流方法,结扎冠状动脉左前降支30 min和复灌120 min复制局部缺血/复灌损伤模型,测定心肌梗死面积、冠脉流量和冠脉流出液中乳酸脱氢酶(LDH)含量。提取大鼠心肌线粒体,分光光度法测定520 nm吸光度。结果:与单纯缺血/复灌组相比,10 U/ml TNFα预处理明显降低心脏缺血/复灌后的梗死面积和复灌期冠脉流出液中LDH含量,促进冠脉流量的恢复;复灌开始用线粒体钙单向转运体激动剂精胺(20μmol/L)灌流10 min减弱了TNFα降低梗死面积和LDH含量的作用。10 U/ml TNFα预处理离体大鼠心脏后分离线粒体,520 nm处吸光度的下降明显低于对照组;精胺(50μmol/L)减弱了TNFα对520 nm处吸光度的影响。结论:TNFα诱导的抗心肌缺血/复灌损伤的保护作用可能与其抑制线粒体钙单向转运体的开放和抑制线粒体通透性转变孔道开放有关。

环孢素A对兔肺缺血/再灌注损伤的保护作用

目的探讨线粒体通透性转变孔(mPTP)抑制剂环孢素A(CsA)在肺缺血/再灌注损伤(I/R)中的作用以及mPTP作为靶目标肺保护策略的可行性。方法健康家兔40只,随机均分为4组:假手术组、CsA组、低分子右旋糖酐(LMD)组和I/R组。采用原位缺口末端标记(TUNEL)法检测肺组织细胞凋亡情况,免疫组化法检测肺组织细胞色素C(CytC)的含量,电镜下观察肺组织线粒体的破坏情况。结果 CsA组肺组织CytC含量和细胞凋亡指数均高于假手术组(P<0.01),但明显低于LMD组和I/R组,且LMD组的细胞凋亡指数和CytC含量均低于I/R组。结论 CsA能够在再灌注早期抑制mPTP的开放,减少I/R损伤肺组织的细胞凋亡,起到肺保护作用。