耐力训练对大鼠骨骼肌Mfn2蛋白表达及线粒体功能的影响

目的:观察耐力训练对大鼠骨骼肌线粒体Mfn2蛋白表达及线粒体功能的影响,探讨耐力训练提高骨骼肌有氧代谢能力的线粒体机制。方法:20只雄性Wistar大鼠随机分为对照组(CN)和耐力训练组(ET),每组10只。ET组大鼠进行12周游泳耐力训练,CN组不训练正常饲养。12周后取大鼠腓肠肌,差速离心法提取线粒体,测定锰超氧化物歧化酶(MnSOD)活力、丙二醛(MDA)含量、线粒体呼吸功能、Mfn2基因和蛋白表达。结果:ET组大鼠腓肠肌线粒体MnSOD活性显著高于CN组(P<0.01),MDA含量低于CN组(P<0.05),态3呼吸和Mfn2蛋白表达水平显著高于CN组(P<0.05),呼吸控制比和Mfn2基因表达水平显著高于CN组(P<0.01),态4呼吸无明显变化。结论:12周游泳运动显著上调了Mfn2基因及蛋白表达,这可能是耐力训练提高骨骼肌有氧代谢能力的线粒体机制。

Mfn2通过Ras-Raf-ERK1/2信号通路抑制ARDS肺纤维化及其机制

目的探讨线粒体融合蛋白(Mfn)2通过细胞外信号调节激酶(Ras-Raf-ERK)1/2信号通路抑制急性呼吸窘迫综合征(ARDS)肺纤维化及其机制。方法离体培养人胚肺成纤维细胞(HELF),给予脂多糖(LPS)刺激建立ARDS细胞模型,构建腺病毒重组体Adv-Mfn21-264-GFP、Adv-Mfn2265-757-GFP、Adv-Mfn21-757-GFP,分别转染HELF,使其分别过表达Mfn2的N端GTP酶结构域(aa1-264)、C端跨膜区(aa265-757)及Mfn2的全长氨基酸残基(aa1-757),将细胞分为:Control组、Adv-vector组、LPS组、Adv-Mfn21-264-GFP组、Adv-Mfn2265-757-GFP组、Adv-Mfn21-757-GFP组;噻唑蓝(MTT)法观察各组HELF细胞增殖情况,并检测细胞内胶原蛋白的表达情况,Western印迹及实时荧光定量聚合酶链反应(RT-qPCR)检测Ras信号通路Ras、Raf-1及ERK1/2的表达。结果Control组与Adv-vector组细胞增殖水平无明显差异(P>0.05);与Control组比较,LPS组第2、3、4、5、6天细胞增殖水平均明显增加(P<0.01);转染不同Mfn2基因片段后,与LPS组比较,Adv-Mfn21-264-GFP组、Adv-Mfn2265-757-GFP组、Adv-Mfn21-757-GFP组肺成纤维细胞增生受到抑制,细胞增殖水平明显下降(P<0.01);且LPS组较Control组细胞内胶原蛋白含量明显增加,Adv-Mfn21-264-GFP组、Adv-Mfn2265-757-GFP组、Adv-Mfn21-757-GFP组较LPS组细胞内胶原蛋白含量明显减少(均P<0.01);Western印迹及RT-PCR检测结果显示,与Control组比较,LPS组Ras、Raf-1、ERK1/2蛋白及基因表达明显增加,而转染不同Mfn2基因片段腺病毒后,与LPS组比较,Adv-Mfn21-264-GFP组、Adv-Mfn2265-757-GFP组、Adv-Mfn21-757-GFP组Ras、Raf-1、ERK1/2蛋白及基因表达明显下调(均P<0.05)。结论Mfn2可能通过N端GTP酶结构域、C端跨膜区调控Ras-Raf-ERK1/2信号通路影响成纤维细胞异常增殖抑制ARDS肺纤维化。

miR-150、CCNB1及MFN2参与调控肝癌细胞Huh-7凋亡并抑制其侵袭迁移的机制研究

目的:探究miR-150、细胞周期蛋白B1(CCNB1)及线粒体融合蛋白2(MFN2)参与调控肝癌细胞Huh-7凋亡并抑制其侵袭迁移的机制。方法:将肝癌细胞Huh-7分为对照组(control组)、阴性对照组(NC组)和miR-150过表达组(mimic组),通过质粒转染构建miR-150过表达细胞系。CCK-8和流式细胞术应用于检测细胞活力的凋亡,细胞划痕实验和Transwell应用于检测迁移和侵袭,qPCR检测miRNA和mRNA水平,WB检测蛋白的相对表达水平。结果:miR-150可显著抑制Huh-7的细胞活力而促进凋亡(P<0.01)。培养24 h后mimic组迁移率、侵袭率均显著低于control组和NC组(P<0.01)。Mimic组的CCNB1蛋白和mRNA的表达水平显著低于control组和NC组(P<0.01),MFN2显著高于control组和NC组(P<0.01)。结论:在肝癌细胞Huh-7中,miR-150可能通过下调CCNB1或上调MFN-2的水平抑制肝癌细胞的增殖、迁移、侵袭,并促进其凋亡。

线粒体融合蛋白2依赖MiR-195在SAMP8小鼠海马神经元线粒体功能障碍中的作用

在阿尔茨海默病(AD)的发展过程中发现了异常的基因表达,包括mRNAs和microRNAs(miRNA)。尽管在AD患者的海马和皮层神经元中发现了线粒体融合蛋白-2(mfn2)的下调,但对其在AD发病机制中的作用和调控机制知之甚少。本研究旨在使用老化痴呆小鼠-8(SAMP8)模型探讨mfn2蛋白及其上游调控机制在AD进展中的作用。综上所述,在AD进展过程中,mfn2的放松调控可能与线粒体功能障碍有关,并且其表达下降至少部分受AD小鼠的miR-195调控[1]。

线粒体融合蛋白2基因干扰与过表达对布鲁氏菌诱导巨噬细胞凋亡的影响

【目的】试验旨在探究线粒体融合蛋白2(MFN2)基因干扰与过表达对布鲁氏菌诱导小鼠巨噬细胞凋亡的影响。【方法】利用RNA干扰技术设计3条特异性针对MFN2基因的siRNA序列(siMFN2-450、siMFN2-1661、siMFN2-2275)和1条阴性干扰序列(siMFN2-Negative);利用空质粒pcDNA3.1-EGFP通过过表达技术构建1个重组质粒pcDNA3.1-EGFP-MFN2。双酶切法鉴定过表达重组质粒pcDNA3.1-EGFP-MFN2,通过实时荧光定量PCR和Western blotting检测筛选最佳干扰序列并鉴定重组质粒的过表达效率,使用筛选出的最佳干扰序列和鉴定过表达后的重组质粒分别构建MFN2基因干扰及过表达的转染巨噬细胞模型;用牛种布鲁氏菌疫苗株A19侵染巨噬细胞,按照细菌数∶细胞个数=100∶1的比例侵染24 h,通过实时荧光定量PCR和Western blotting检测B淋巴细胞瘤-2(Bcl-2)相关X蛋白(BAX)的表达情况,用流式细胞术检测细胞凋亡情况。【结果】双酶切结果显示,pcDNA3.1-EGFP-MFN2过表达重组质粒构建成功;实时荧光定量PCR和Western blotting结果显示,siMFN2-1661组MFN2的表达极显著降低(P<0.01),pcDNA3.1-EGFP-MFN2组MFN2的表达极显著增加(P<0.01),成功构建干扰及过表达MFN2基因的转染巨噬细胞模型;布鲁氏菌侵染干扰MFN2基因表达的巨噬细胞后,BAX蛋白表达水平显著高于siMFN2-Negative组(P<0.05),BAX转录水平和细胞凋亡率极显著高于siMFN2-Negative组(P<0.01);布鲁氏菌侵染过表达MFN2基因的巨噬细胞后,BAX的转录及蛋白表达水平均显著低于pcDNA3.1-EGFP组(P<0.05),细胞凋亡率极显著低于pcDNA3.1-EGFP组(P<0.01)。【结论】本试验结果表明,干扰MFN2基因的表达会增强布鲁氏菌诱导细胞凋亡的能力,而过表达MFN2基因则会抑制布鲁氏菌诱导细胞凋亡的能力,结果可为研究MFN2基因的生物学功能提供参考,为进一步解析布鲁氏菌的致病机制提供理论基础。

重组人促红细胞生成素对心肌梗死大鼠心肌细胞凋亡与线粒体融合基因2表达的影响

目的探讨不同剂量重组人促红细胞生成素(rHu-EPO)对心肌梗死大鼠心肌细胞凋亡和线粒体融合基因2(Mfn2蛋白)表达的影响。方法将64只成年SD大鼠随机分为模型组、大剂量治疗组(负荷量rHu-EPO5 000 U.kg-1+rHu-EPO 1500 U.kg-1术后第2,4,6天腹腔注射)、小剂量治疗组(负荷量rHu-EPO 5000 U.kg-1+rHu-EPO 750 U.kg-1术后第2,4,6天腹腔注射)和假手术组,每组16只。分别于术后24 h和2周采用脱氧核苷酸末端转移酶介导的缺口末端标记法检测心肌细胞凋亡,免疫组织化学法检测Mfn2蛋白表达。结果术后24 h假手术组、模型组、大剂量治疗组、小剂量治疗组心肌细胞凋亡指数分别为0,(60.99±5.28),(36.97±2.68),(38.10±3.41);Mfn2蛋白免疫组化染色平均吸光度分别为(0.080 6±0.013 4),(0.295 2±0.024 9),(0.125 3±0.020 9),(0.120 2±0.0197)。术后2周假手术组、模型组、大剂量治疗组、小剂量治疗组凋亡指数分别为0,(50.08±8.00),(26.54±2.97),(24.16±3.74),Mfn2蛋白免疫组化染色平均吸光度分别为(0.095 3±0.007 3),(0.247 3±0.019 1),(0.146 1±0.012 6),(0.154 2±0.010 6)。与假手术组比较,模型组凋亡指数和Mfn2蛋白表达显著增加(均P<0.05);与模型组比较,大、小剂量治疗组凋亡指数和Mfn2蛋白表达显著减少(均P<0.05);大剂量治疗组与小剂量治疗组凋亡指数和Mfn2蛋白表达差异无统计学意义。结论心肌梗死后即刻给予负荷剂量rHu-EPO并术后减量维持治疗1周可显著降低Mfn2蛋白表达,减少心肌细胞凋亡;rHu-EPO大、小剂量维持给药对Mfn2蛋白表达的调控作用和抗凋亡作用均差异无统计学意义。

法舒地尔减轻大鼠缺血/再灌注心肌线粒体损伤和细胞凋亡

目的观察线粒体融合蛋白2(Mfn2)和发动蛋白相关蛋白1(Drp1)在法舒地尔抑制Rho激酶对抗心肌缺血/再灌注(I/R)损伤中的变化,并分析其意义。方法离体大鼠心脏,结扎冠状动脉左前降支缺血0.5 h,持续再灌注2 h模拟心肌I/R损伤模型。实验分假手术组、I/R组、法舒地尔组。测定心室动力学变化和再灌注期间冠脉流出液中乳酸脱氢酶(LDH)含量,透射电镜观察心肌超微结构改变,免疫组织化学染色检测Rho激酶下游磷酸化的蛋白磷酸酶1调节亚基12A(p-PPP1R12A/p-MYPT1)表达,Western blot法检测Mfn2、Drp1和裂解型胱天蛋白酶3(c-caspase-3)蛋白水平。结果与假手术组相比,各组再灌注不同时间点左心室收缩和舒张功能均降低,LDH释出增加;与I/R组相比,法舒地尔组左心室收缩和舒张功能得到改善,LDH释出减少;透射电镜结果显示I/R组心肌明显肌丝断裂、肌原纤维结构不完整、线粒体损伤,免疫组织化学染色显示p-MYPT1蛋白表达上调;与I/R组比,法舒地尔组心肌肌原纤维和线粒体损伤减轻,p-MYPT1蛋白表达下调;Western blot结果显示,与假手术组相比,I/R组Mfn2蛋白表达减少,Drp1和c-caspase-3蛋白水平增加,与I/R组相比,法舒地尔组Mfn2蛋白水平无明显变化,Drp1和c-caspase-3蛋白水平减少。结论法舒地尔抑制Rho激酶的抗心肌I/R损伤作用与Mfn2蛋白表达无明显关联,可能与降低Drp1蛋白表达减少线粒体损伤,进而减少细胞凋亡有关。

阻断RAS对HSkMCs细胞株细胞凋亡及Mfn2表达的影响

目的:观察氯沙坦对高糖培养人骨骼肌细胞(Human skeletal muscle cells,HSk MCs)中线粒体融合蛋白2(mitofusin2,Mfn2)的表达及其对细胞凋亡的影响。方法:1.使用不同浓度的葡萄糖养基(葡萄糖浓度分别为5.55 mmol/L,11.1 mmol/L,22.2 mmol/L)分别培养HSk MCs细胞株48小时,检测各组细胞中血管紧张素Ⅰ型受体(Angiotensin II type I receptor,AT1R)基因、基因Mfn2的表达,并用流式细胞术检测细胞凋亡。2.根据1中实验结果,选择对Mfn2影响最大的葡萄糖浓度(此组葡萄糖浓度为22.2mmol/L)作为后续实验的条件。加入血管紧张素受体Ⅱ拮抗剂(Angiotensin Receptor Blockers,ARB)氯沙坦(Losartan),处理人骨骼肌细胞(HSk MCs)48 h,以未加氯沙坦为对照组,观察其对线粒体融合蛋白2(Mfn2表达的影响,并行流式细胞术检测细胞凋亡。结果:氯沙坦干预组HSk MCs细胞中Mfn2表达上调,细胞凋亡减少。结论:阻断肾素血管紧张素系统(Renin-angiotensin System,RAS)能上调HSk MCs细胞株中的Mfn2表达,并减少细胞凋亡。

钙对母鼠氟染毒后子代大鼠肾脏细胞线粒体损伤的影响

[目的]研究饲料钙对母鼠饮水型氟染毒后子代大鼠肾细胞线粒体损伤的影响。[方法]选用健康初断乳SD雌性大鼠100只,随机分为对照组、染氟组(100 mg/L Na F)、低钙组(0.063%CaCO_3)、低钙染氟组(100 mg/L Na F+0.063%CaCO_3)和高钙染氟组(100 mg/L Na F+7%CaCO_3);饲养3个月后,雌雄鼠合笼交配。取日龄14 d及28 d仔鼠雌雄各10只,以其肾脏细胞线粒体标志酶琥珀酸脱氢酶(SDHase)活性及脂质过氧化指标丙二醛(MDA)水平,肾脏细胞凋亡状况,线粒体分裂/融合蛋白Fis1、Drp1和Mfn2表达水平为观察指标。[结果]与染氟组相比,高钙染氟组SDHase活性升高(P<0.05),低钙染氟组SDHase活性降低(P<0.05)。与对照组相比,雌鼠各组肾脏线粒体MDA含量均升高(P<0.05)。与对照组相比,染氟各组仔鼠凋亡细胞增多;与染氟组相比,低钙染氟组凋亡细胞增多,而高钙染氟组凋亡细胞减少。与对照组相比,低钙染氟组14 d雄鼠的分裂蛋白Fis1表达升高(P<0.05);低钙染氟组和高钙染氟组28 d雄鼠的分裂蛋白Drp1升高(P<0.05)。[结论]氟中毒能够造成大鼠肾脏细胞线粒体内分裂/融合蛋白Fis1、Drp1和Mfn2表达异常,引起肾脏细胞线粒体损伤。高钙饲料摄入能降低线粒体内脂质过氧化反应,减轻高氟对子代肾脏细胞的毒性作用,而低钙饲料摄入会加剧高氟的毒性作用。

线粒体动力学介导冠心病血瘀证心肌能量代谢

目的:以冠心病血瘀证形成过程中3个阶段大鼠模型为切入点,从线粒体融合-分裂动态变化的角度探索冠心病血瘀证形成过程能量变化的机制。方法:30只大鼠随机分为空白组6只和模型组24只。空白组给予普通饲料喂养,模型组大鼠高脂饲料适应性喂养7 d后进行维生素D(3 VitD3,30万U·kg^(-1))灌胃,14 d后再予以VitD3灌胃(20万U·kg^(-1)),继续高脂饲料喂养21 d后,随机选择6只大鼠为血瘀证前期组,进行模型验证并同时取材;其余大鼠继续高脂饲养30 d后随机选择6只为亚血瘀证期组;剩下的大鼠为心血瘀阻证期组,继续高脂饲养的同时予以皮下多点注射异丙肾上腺素(ISO,5 mg·kg^(-1))连续3 d,1周后记录心电图。采用透射电镜观察线粒体形态、数量变化,蛋白免疫印迹法(Western blot)检测线粒体动力学蛋白表达量,免疫荧光技术检测相关蛋白的细胞定位。结果:与空白组比较,血瘀证前期组、亚血瘀证期组总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇水平明显上调(P<0.05);与空白组比较,血瘀证前期组血液流变学指标明显上调(P<0.05)。空白组主动脉三层膜结构完整;血瘀证前期组中膜开始出现明显的钙化现象,内膜少量炎性细胞附着;亚血瘀证组动脉内膜下及中膜平滑肌出现空腔结构;心血瘀阻证组动脉管壁三层结构均严重破坏。空白组心电图提示P波规律出现,QRS波波形规律,无宽大畸形,S-T段未见明显压低及抬高;血瘀证前期组心电图与空白组心电图对比未见明显异常;亚血瘀证期组心电图出现J点上抬趋势,S-T段有稍许抬高,但抬高程度≤0.1 mV;心血瘀阻证期心电图提示S-T段明显压低,压低程度>0.1 mV,J点压低>0.1 mV。空白组线粒体大小、形态正常,嵴清晰致密;血瘀证前期组线粒体呈梭形,嵴稀疏;亚血瘀证期组部分线粒体形态上显著拉长,甚至出现空泡样改变;心血瘀阻证期组线粒体呈现破碎状态。与空白组比较,模型组线粒体融合蛋白2(Mfn2),动力学相关蛋白1(Drp1),分裂蛋白1(Fis1)表达均明显升高(P<0.05,P<0.01);与血瘀证前期组比较,心血瘀阻证组Mfn2表达下调(P<0.05);与空白组及血瘀证前期组比较,亚血瘀证组、心血瘀阻证组视神经萎缩症蛋白1(OPA1)表达下调(P<0.05,P<0.01);与血瘀证前期组比较,亚血瘀证组Drp1,Fis1蛋白表达明显上调(P<0.05,P<0.01);与亚血瘀证组比较,心血瘀阻证组Mfn2,Drp1表达下调(P<0.01)。与空白组比较,血瘀证前期组及亚血瘀证组Mfn2及OPA1在线粒体中广泛聚集,而在心血瘀阻证期Mfn2红染明显变少;Drp1/Fis1在空白组及血瘀证前期组荧光表现微弱,而在亚血瘀证组及心血瘀阻证组荧光强度明显。结论:心肌细胞线粒体动力学随着心肌细胞能量需求的改变而变化。Mfn2在冠心病血瘀证形成过程早期阶段以融合效应为主,随着病程的逐渐发展,Mfn2开始介导线粒体自噬过程;OPA1在内膜融合及嵴的完整性中发挥作用,OPA1表达量下降与冠心病血瘀证加速发展密切相关;Drp1与Fis1将受损的线粒体分离出来为线粒体自噬作准备的过程有利于缓解机体能量需求和供应失衡的状态。