Roles of mitochondrial unfolded protein response in mammalian stem cells

The mitochondrial unfolded protein response(UPRmt)is an evolutionarily conserved adaptive mechanism for improving cell survival under mitochondrial stress.Under physiological and pathological conditions,the UPRmt is the key to maintaining intracellular homeostasis and proteostasis.Important roles of the UPRmt have been demonstrated in a variety of cell types and in cell development,metabolism,and immune processes.UPRmt dysfunction leads to a variety of pathologies,including cancer,inflammation,neurodegenerative disease,metabolic disease,and immune disease.Stem cells have a special ability to selfrenew and differentiate into a variety of somatic cells and have been shown to exist in a variety of tissues.These cells are involved in development,tissue renewal,and some disease processes.Although the roles and regulatory mechanisms of the UPRmt in somatic cells have been widely reported,the roles of the UPRmt in stem cells are not fully understood.The roles and functions of the UPRmt depend on stem cell type.Therefore,this paper summarizes the potential significance of the UPRmt in embryonic stem cells,tissue stem cells,tumor stem cells,and induced pluripotent stem cells.The purpose of this review is to provide new insights into stem cell differentiation and tumor pathogenesis.

Transcutaneous Auricular Vagus Nerve Stimulation Ameliorates Preeclampsia-Induced Apoptosis of Placental Trophoblastic Cells Via Inhibiting the Mitochondrial Unfolded Protein Response

Preeclampsia is a serious obstetric complication.Currently,there is a lack of effective preventive approaches for this disease.Recent studies have identified transcutaneous auricular vagus nerve stimulation(taVNS)as a potential novel non-pharmaceutical therapeutic modality for preeclampsia.In this study,we investigated whether taVNS inhibits apoptosis of placental trophoblastic cells through ROS-induced UPR^(mt).Our results showed that taVNS promoted the release of acetylcholine(ACh).ACh decreased the expression of UPR^(mt) by inhibiting the formation of mitochondrial ROS(mtROS),presumably through M3AChR.This reduced the release of pro-apoptotic proteins(cleaved caspase-3,NF-kB-p65,and cytochrome C)and helped preserve the morphological and functional integrity of mitochondria,thus reducing the apoptosis of placental trophoblasts,improving placental function,and relieving preeclampsia.Our study unravels the potential pathophysiological mechanism of preeclampsia.In-depth characterization of the UPR^(mt) is essential for developing more effective therapeutic strategies for preeclampsia targeting mitochondrial function.

UPRmt改善乙醇诱导的肝细胞坏死性凋亡的分子机制研究

背景坏死性凋亡作为一种新型程序性细胞死亡方式参与酒精性肝病的发生发展。线粒体未折叠的蛋白质反应(mitochondrial unfolded protein response,UPR^(mt))能够促进应激反应中细胞修复并改善线粒体网络的调控,探究乙醇诱导下肝细胞内UPR^(mt)调控机制可能为酒精性肝病的临床治疗提供新的潜在靶点。目的探讨UPR^(mt)对乙醇诱导下肝细胞线粒体功能和坏死性凋亡的影响,及其在肝细胞线粒体网络中的作用机制。方法利用正常小鼠肝细胞AML12构建正常对照组、乙醇组、UPR^(mt)激活对照组、UPR^(mt)激活乙醇组模型。经浓度250 mmol/L无水乙醇培养细胞构建乙醇组模型,通过造模前6 h给予10μmol/L寡霉素A激活正常小鼠肝细胞UPR^(mt)构建干预组。利用RT-PCR检测UPR^(mt)、线粒体分裂和坏死性凋亡相关基因转录水平,荧光探针观察线粒体功能,蛋白质印迹法检测自噬相关蛋白表达水平。结果乙醇诱导下UPR^(mt)相关基因mtDNAj、CHOP、ATF5和炎症因子TNF-α、IL-6、Timp1转录水平升高,坏死性凋亡关键基因RIPK3、PGAM5表达增加(P<0.05)。荧光探针观察到乙醇诱导下线粒体膜电位显著下降,线粒体ROS产生量增多(P<0.05),蛋白免疫印迹结果显示乙醇诱导下肝细胞内线粒体自噬被抑制,线粒体分裂增加。寡霉素A干预增强细胞内UPR^(mt),从而改善乙醇诱导下炎症产生和氧化应激,维持线粒体正常功能,抑制肝细胞坏死性凋亡。结论UPR^(mt)通过减少细胞氧化应激、维持线粒体正常功能,从而缓解乙醇诱导的肝细胞坏死性凋亡和炎症损伤。

线粒体未折叠蛋白反应在糖尿病中的作用研究进展

糖尿病是一种复杂的代谢性疾病,其患病率持续升高,对各国医疗保健系统造成重大负担。近年来,随着对线粒体未折叠蛋白反应(UPRmt)机制的深入研究,其治疗糖尿病的作用逐渐成为研究热点。UPRmt是一种在线粒体应激时启动的防御机制,旨在恢复和维持线粒体蛋白质稳态,其在糖尿病的发展中发挥重要作用。UPRmt通过调节线粒体伴侣蛋白和蛋白酶的表达维持线粒体蛋白质稳态,从而改善胰岛素敏感性、胰岛素信号传导和能量代谢,对糖尿病的治疗具有潜在应用价值。本文通过阐述UPRmt的调控机制及其在糖尿病防治中的作用,以期寻找关键分子作为干预目标,为糖尿病治疗提供新策略。

PERK信号通路介导的线粒体未折叠蛋白反应在低氧缺血性脑损伤中的作用

目的:探讨蛋白激酶RNA样ER激酶(protein kinase RNA-like ER kinase,PERK)信号通路介导的线粒体未折叠蛋白反应(mitochondrial unfolded protein response,mtUPR)在缺氧缺血性脑损伤(hypoxic-ischemic brain injury,HIBI)中的作用。方法:将大鼠随机分为假手术(Sham)组和5个HIBI亚组(HIBI后3、6、12、24、48 h)。用于蛋白质印迹检测PERK、转录激活因子4(activating transcription factor 4,ATF4)、热休克蛋白60(heat shock protein 60,HSP60)蛋白的时程表达。将大鼠随机分为Sham组、HIBI组、HIBI+PERK组和HIBI+载体(Vector)组,每组15只。HIBI+PERK组和HIBI+Vector组大鼠在HIBI手术前1 h,将基于腺病毒相关病毒(adeno-associated virus,AAV)的PERK过表达质粒或AAV载体注射到脑室内,用于特异性表达PERK。在HIBI后24 h进行FJC染色分析神经元变性和DHE染色、酶联免疫吸附试验分析氧化应激。将大鼠随机分为Sham组、HIBI组、HIBI+PERK激动剂(CCT020312)组,每组12只。在HIBI手术前1 h,向HIBI+CCT020312组大鼠脑室内注射CCT020312。在HIBI后3周进行开阔场地测试和莫里斯水迷宫测试。结果:与Sham组相比,PERK、ATF4、HSP60在HIBI后3 h开始明显升高,在12 h达到高峰,然后逐渐下降,直到48 h(F=60.23、56.72、74.31,均P<0.001)。与HIBI组相比,HIBI+PERK组神经元变性的数量(100.2±3.1 vs. 582.4±15.7,P<0.001)、活性氧(reactive oxygen species,ROS)(42.4±2.9 vs. 17.7±2.1,P<0.01)、丙二醛(Malondialdehyde,MDA)(0.81±0.06 vs. 0.54±0.04,P<0.001)水平显著降低,和谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GSHPx)(112.4±3.6 vs. 177.5±6.6,P<0.05)、超氧化物歧化酶(superoxide Dismutase,SOD)活性(46.3±1.9 vs. 64.2±2.3,P<0.05)活性明显增加。与Sham组相比,HIBI组大鼠海马组织中PERK(1.00±0.03 vs. 1.66±0.08,P<0.01)、ATF4(1.00±0.04 vs.1.53±0.06,P<0.05)、动力蛋白相关蛋白1(dynamin-related protein 1,Drp1)(1.00±0.02 vs. 1.98±0.07,P<0.01)、HSP60(1.00±0.03 vs. 1.37±0.04,P<0.05)蛋白表达均明显增加(P<0.05)。与HIBI组相比,HIBI+PERK组大鼠海马组织中PERK(1.66±0.08vs. 2.95±0.17,P<0.01)、ATF4(1.53±0.06 vs. 3.42±0.22,P<0.01)、HSP60(1.37±0.04 vs. 2.03±0.09,P<0.05)蛋白表达均明显增加(F=46.72、30.63、20.64,P<0.001),和Drp1(1.98±0.07 vs. 1.04±0.05,P<0.05)蛋白表达明显降低(F=35.72,P<0.001)。HIBI+CCT020312组的平均逃避潜伏期和平台穿越次数均较HIBI组明显增加(F=246.84、113.62,P<0.001)。结论:PERK减轻HIBI模型诱导的氧化应激和神经元凋亡,其机制可能涉及PERK/ATF4信号通路对mtUPR的调节。通过CCT020312给药具有神经保护作用。

线粒体质量控制在阿霉素心肌损伤中的作用研究进展

阿霉素(adriamycin/doxorubicin, DOX)是蒽环类抗肿瘤抗生素的代表药,其主要不良反应为心脏毒性,严重影响DOX的临床应用和患者生存质量。线粒体功能受损是DOX心脏毒性的重要病理机制。心脏是高耗能器官,含有丰富的线粒体以支持心肌细胞的能量需要。机体通过线粒体自噬、线粒体融合/裂变、线粒体生物合成以及线粒体未折叠蛋白反应等质量控制机制来维持线粒体稳态。大量研究表明,DOX心脏毒性与破坏心肌细胞内线粒体质量控制系统有关,重建线粒体质量控制稳态能够减轻DOX相关心肌损伤。该文针对心肌线粒体质量控制系统紊乱在DOX心肌损伤中的作用及其潜在机制进行综述,并探讨靶向线粒体质量控制是否为治疗DOX心肌病的潜在策略。

线粒体质量控制失调与恶性肿瘤发生和发展相关性的研究进展

线粒体活性氧增多、线粒体DNA突变和拷贝数改变、Ca^(2+)超载、凋亡异常等功能障碍与肿瘤发生、生长、侵袭、转移密切相关.随着研究的逐渐深入,人们认识到线粒体是个动态的细胞器,在生理、病理因素刺激下,经线粒体融合/分裂、线粒体自噬、线粒体生物合成以及线粒体分子伴侣和线粒体未折叠蛋白反应的协同调控,在细胞器和分子水平达到对线粒体及其蛋白质的质量控制,限制和延缓功能受损线粒体的积累和过度增多,维持线粒体数量、形态、功能和蛋白质量的动态平衡,保证细胞正常生命活动的进行,使其更好地适应环境.若线粒体及其蛋白的稳态调节能力下降或失衡,会导致受损线粒体的积累并引发细胞内环境的紊乱,影响线粒体功能的正常发挥,从而诱导正常细胞的恶性转化.

线粒体未折叠蛋白反应分子机制的研究进展

线粒体未折叠蛋白反应(UPR^(mt))作为新发现的细胞内应激机制,直接影响老化、神经退行性疾病、癌症等疾病的发生发展.UPR^(mt)是线粒体为了维持其内部蛋白质的平衡,启动由核DNA编码的线粒体热休克蛋白和蛋白酶等基因群转录活化程序的应激反应.深入探究UPR^(mt)的作用机制对阐明老化和线粒体相关疾病的发病机理具有指导意义.本文主要阐述了线粒体未折叠蛋白反应的诱导因素、线虫和哺乳动物细胞中最新的未折叠蛋白应激反应的信号传导通路、调控因子、具体作用机制以及线粒体未折叠蛋白反应与衰老、免疫等疾病的联系,旨在为这些疾病提供新的理论基础和治疗靶点.

半夏泻心汤对2型糖尿病模型大鼠肝细胞线粒体未折叠蛋白反应的影响

目的:围绕肝细胞线粒体的形态、产能和线粒体未折叠蛋白反应(mitochondrial unfolded protein response,UPR^(mt)),研究半夏泻心汤治疗2型糖尿病的可能机制。方法:选取若干只SPF级雄性SD大鼠,适应性喂养1周后,随机选取8只为正常组给予普通饲料喂养,其余给予高脂高糖饲料喂养4周后,腹腔注射链脲佐菌素(STZ)诱导T2DM模型;将造模成功的大鼠24只,随机分为模型组、半夏泻心汤组(中药组)、二甲双胍(MET)组,每组8只。采用血糖仪检测空腹血糖(fasting plasma glucose,FPG);比色法和分光光度计法测定肝组织ATP和反应性氧簇(reactive oxygen spieces,ROS)含量;透射电镜观察肝细胞线粒体超微结构;Western blot法检测UPR^(mt)相关蛋白表达。结果:模型组、MET组和中药组的体质量均低于正常组,FPG均高于正常组,差异均有统计学意义(P<0.05)。MET组和中药组的FPG均低于模型组,差异均有统计学意义(P<0.05)。模型组和MET组的ATP均低于正常组,且中药组高于模型组,差异均有统计学意义(P<0.05)。模型组和中药组的ROS均高于正常组,但MET组和中药组均低于模型组,差异均有统计学意义(P<0.05)。模型组线粒体肿胀,电子密度下降;MET组和中药组线粒体形态基本正常,但也有电子密度下降情况。中药组LonP表达高于正常组、模型组和MET组,差异均有统计学意义(P<0.05)。模型组ClpX表达低于正常组,MET组、中药组均高于模型组,差异均有统计学意义(P<0.05)。模型组ClpP表达低于正常组,MET组、中药组均高于模型组,且中药组高于MET组,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论:T2DM发生时肝细胞UPR^(mt)损伤,而半夏泻心汤可能通过提升UPR^(mt)而保护肝细胞线粒体,从而有效干预2型糖尿病。

线粒体自噬抑制剂Mdivi-1调控线粒体未折叠蛋白反应改善癫痫海马神经元损伤

目的探讨线粒体未折叠蛋白反应在无镁外液致痫海马神经元中的变化及线粒体自噬抑制剂Mdivi-1对其影响。方法原代培养海马神经元用无镁外液诱导体外癫痫模型,并进一步采用线粒体自噬抑制剂Mdivi-1干预;采用线粒体荧光探针MitoSOX检测线粒体ROS生成、Rhodamine 123检测线粒体膜电位、采用Western blotting方法观察C/-EBP同源蛋白CHOP、线粒体内热休克蛋白HSP60、线粒体蛋白酶ClpP表达、CytC释放和caspase-3激活。结果(1)与对照组相比,致痫组海马神经元CHOP、HSP60和ClpP表达明显增加;与致痫组相比,线粒体自噬抑制剂Mdivi-1可明显增加海马神经元CHOP、HSP60和ClpP表达;(2)与对照组相比,致痫组海马神经元线粒体ROS生成增多,并且线粒体膜电位降低;与致痫组相比,线粒体自噬抑制剂Mdivi-1可明显减少线粒体ROS生成,增加线粒体膜电位;(3)与对照组相比,致痫组海马神经元CytC释放及caspase-3激活增加;与致痫组相比,线粒体自噬抑制剂Mdivi-1可明显减少CytC释放及caspase-3激活。结论癫痫海马神经元线粒体未折叠蛋白反应激活,而抑制线粒体自噬可通过增强线粒体未折叠蛋白反应而发挥癫痫保护作用。

线粒体未折叠蛋白反应在癫痫海马神经中的变化及线粒体特异性抗氧化剂对其影响

目的观察线粒体未折叠蛋白反应(mitochondrial unfolded protein response,mtUPR)在氯化锂-匹鲁卡品(pilocarpine,PILO)致痫大鼠海马神经中的变化及线粒体特异性抗氧化剂Mito-TEMPO对其影响。方法采用PILO诱导癫痫大鼠模型,并进一步采用线粒体特异性抗氧化剂Mito-TEMPO进行干预;将成年雄性Wistar大鼠随机分为空白对照组(CON组)、致痫组(PILO组)、Mito-TEMPO组和PILO+Mito-TEMPO组;采用Nissl染色观察海马神经元损伤,电子透射显微镜观察线粒体超微结构,活性氧荧光探针(DCFDA)检测线粒体ROS生成,Rhodamine123染色法检测线粒体膜电位变化,Western blot法检测线粒体热休克蛋白HSP60、蛋白酶LONP1、线粒体蛋白酶CLpP的表达。结果(1)与CON组相比,PILO组海马神经线粒体超微结构破坏严重,线粒体ROS生成增多,线粒体膜电位降低;(2)与CON组相比,PILO组海马神经HSP60、LONP1和CLpP表达增加;(3)与PILO组相比,PILO+Mito-TEMPO组线粒体超微结构破坏减轻,线粒体ROS生成明显减少,线粒体膜电位增高;(4)与PILO组相比,PILO+Mito-TEMPO组海马神经HSP60、LONP1和CLpP表达降低。结论mtUPR在癫痫海马神经损伤中明显激活,Mito-TEMPO可能通过调控mtUPR对癫痫海马线粒体损伤发挥保护作用。

线粒体未折叠蛋白反应对Aβ蛋白聚集毒性的影响

【目的】探讨线粒体未折叠蛋白反应(UPR^(mt))对阿尔茨海默病(AD)Aβ蛋白聚集毒性的影响。【方法】将秀丽线虫(Caenorhabditis elegans)线粒体外膜tomm-22、内膜E04A4.5以及atfs-1基因克隆并构建L4440干扰载体,转化HT115感受态细胞以制备tomm-22、E04A4.5和atfs-1 RNA干扰菌。研究tomm-22和E04A4.5 RNA干扰对转基因线虫AD疾病模型CL4176和CL2006瘫痪进程的影响。观察tomm-22和E04A4.5 RNA干扰后野生型线虫N2寿命,检测ATFS-1信号在抑制Aβ蛋白聚集毒性中的作用,分析tomm-22和E04A4.5 RNA干扰后转基因线虫SJ4100 UPR^(mt)动态变化,以及转基因线虫DA2123自噬水平。【结果】通过对线虫线粒体tomm-22和E04A4.5基因克隆及构建RNA干扰菌建立了UPR^(mt)模型,证实能够抑制AD疾病模型CL4176 Aβ蛋白聚集毒性并延缓其瘫痪进程。野生型N2在喂食tomm-22和E04A4.5 RNA干扰菌后寿命明显缩短,而渐进性瘫痪线虫AD模型CL2006呈现前期延缓瘫痪而后期加速瘫痪的生理现象,说明UPR^(mt)呈现短期缓解线粒体应激和改善线粒体功能的调节作用。通过atfs-1 RNA干扰证实延缓线虫AD模型CL4176瘫痪进程与ATFS-1信号不直接相关。然而,tomm-22和E04A4.5 RNA干扰后UPR^(mt)呈现逐渐增强的趋势,并进一步诱导自噬相关分子LGG-l的上调表达,提示RNA干扰延缓AD瘫痪进程是通过提高线虫体内自噬活性而发挥作用。【结论】线粒体UPR^(mt)通过协调线粒体与细胞核之间的信号转导能够抑制Aβ蛋白聚集毒性,有助于恢复线粒体乃至细胞内蛋白质稳态,保障细胞正常生理功能,为AD等神经退行性疾病的早期预防和治疗提供新的靶点。

线粒体未折叠蛋白反应调控线虫衰老研究进展

蛋白质稳态是生物细胞应对压力的核心。线粒体作为一种重要的细胞器,依赖复杂的蛋白质网络行使正常功能,因此蛋白质稳态对其十分重要。当生物体受到外界压力,产生了蛋白质稳态的改变,为了维持机体功能的正常运转,细胞会激活一种称为线粒体未折叠蛋白反应的转录应答机制,从而维持线粒体蛋白质稳态,恢复线粒体功能,以应对压力,保持机体健康。本文主要介绍了线粒体的特征,线粒体未折叠蛋白反应的概念,线虫中线粒体未折叠蛋白反应的信号转导机制,以及线粒体未折叠蛋白反应对线虫衰老的影响。

模拟失重环境下血管平滑肌细胞线粒体未折叠蛋白反应特征和调控机制

目的 阐明失重环境下血管平滑肌细胞线粒体未折叠蛋白反应(mitochondrial unfolded protein response,UPRmt)特征及其调控机制。方法 以大鼠胸主动脉平滑肌细胞作为研究对象,采用随机方法将细胞分为二维回转模拟失重组(24、48、72 h和96 h)和同步对照组,给予泛素化酶E1抑制剂PYR-41、蛋白酶体抑制剂MG132和自噬抑制剂NH4Cl(10 mmol/L)对细胞进行干预。Western Blot和实时荧光定量聚合酶链式反应检测目的蛋白和mRNA表达,免疫荧光技术检测血管平滑肌细胞线粒体氧化应激水平。结果 与对照组比较,模拟失重导致血管平滑肌细胞线粒体氧化应激水平增加,沉默调节蛋白3(silent information regulator 3,SIRT3)蛋白表达下降,ATP5/MTCO1蛋白表达比例显著上调,叉头框转录因子3a(forkhead box transcription factor 3a,FOXO3a)和超氧化物歧化酶2(SOD2)蛋白表达水平显著降低。泛素活化酶E1抑制剂PYR-41和蛋白酶体抑制剂MG132显著上调SIRT3蛋白表达以及FOXO3a和SOD2蛋白表达水平。结论 线粒体氧化损伤通过泛素化机制调控失重环境下血管平滑肌细胞SIRT3蛋白和UPRmt通路中关键分子ATP5A、MTCO1、FOXO3a和SOD2的蛋白表达。

秀丽线虫mfn-1 RNAi通过依赖于ATFS-1途径激活线粒体未折叠蛋白反应

目的:研究mfn-1 RNAi对线粒体未折叠蛋白反应的激活作用及其机制。方法:分别对线虫SJ4058和SJ4100(指示线粒体未折叠蛋白反应)、TJ375(指示细胞质未折叠蛋白反应)、SJ4005(指示内质网未折叠蛋白反应)进行mfn-1 RNAi处理,观察后代中能否激活相应分子伴侣表达;将SJ4058线虫分别与haf-1基因功能缺失线虫RB867及atfs-1基因功能缺失线虫VC3201杂交,然后对获得的纯合子线虫进行mfn-1RNAi,观测后代中是否有荧光激活,即验证分子伴侣的激活是否依赖于HAF-1及ATFS-1。结果:Mfn-1 RNAi特异性激活线粒体分子伴侣HSP-6及HSP-60的表达,而没有激活细胞质分子伴侣HSP-16.2及内质网分子伴侣HSP-4;通过杂交获得基因型为hsp-60::gfp/haf-1(ok705)IV和hsp-60::gfp/atfs-1(gk3094)V的线虫并经过PCR验证。进一步对这两种基因型的线虫进行mfn-1 RNAi处理发现,线粒体分子伴侣HSP-60的激活依赖于ATFS-1而不依赖于HAF-1。结论:Mfn-1 RNAi特异性激活线粒体而非细胞质及内质网未折叠蛋白反应,提示MFN-1蛋白的表达降低对线粒体蛋白稳态有影响,而对细胞质及内质网蛋白质稳态影响不大;Mfn-1 RNAi对线粒体未折叠蛋白反应的激活依赖于转录因子ATFS-1而不依赖于线粒体膜蛋白HAF-1。

线粒体功能调控机制进展及研究方法

线粒体是细胞代谢的中枢,参与细胞能量供应、新陈代谢以及凋亡、免疫等机体功能,也是细胞在各种压力下的第1道防线。维持蛋白质正确的折叠和质量控制对维持线粒体功能及细胞存活具有重要意义。因此,本文对线粒体功能损伤的调控机制(主要阐述线粒体自噬和线粒体未折叠蛋白反应)的研究进展和线粒体功能研究方法等方面进行了综述,旨在为进一步促进以线粒体为靶标的营养调控剂在动物生产上的应用提供参考。

Drp1缺失通过ABCB10激活线粒体未折叠蛋白反应

目的:在小鼠胚胎成纤维细胞(mouse embryonic fibroblast,MEF)中探讨动力相关蛋白1(dynamin related protein 1,Drp1)基因缺失激活线粒体未折叠蛋白反应(mitochondrial unfolded protein reaction,mtUPR)的分子机制。方法:采用不同浓度(0、2.5、5.0、10.0mmol/L)3-硝基丙酸(3-nitropropionic acid,3-NP)处理Drp1敲除或敲低的MEF细胞、Drp1抑制剂Mdivi-1或选择性阻断Drp1与下游蛋白相互作用的小分子多肽P110处理的MEF细胞以及相应对照,随后进行Western blot检测CCAAT/增强子结合蛋白同源蛋白(CCAAT/enhancer-binding protein homologous protein,CHOP)、ATP结合盒B亚家族成员10(ATP binding cassette subfamily B member 10,ABCB10)、Lon肽酶1(Lon peptidase 1,LONP1)以及热休克蛋白60(heat shock protein 60,Hsp60)的表达。RT-qPCR检测Drp1敲低或Mdivi-1处理后MEF细胞的ABCB10的mRNA水平。同时敲低Drp1和ABCB10,Western blot检测CHOP蛋白的表达,试剂盒检测培养液中乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)含量,流式细胞术检测线粒体活性氧和线粒体膜电位水平。结果:3-NP处理后,Drp1敲除或敲低的MEF细胞以及Mdivi-1或P110处理的MEF细胞中CHOP表达呈现倍数上调。Drp1敲除或敲低的MEF细胞以及Mdivi-1或P110处理的MEF细胞中ABCB10蛋白表达上调,mtUPR效应蛋白LONP1和Hsp60表达上调。Drp1敲低的MEF细胞和Mdivi-1处理的MEF细胞中ABCB10 mRNA水平上调。同时敲低Drp1和ABCB10后,与Drp1敲低组相比,CHOP表达下调,LDH含量降低,线粒体活性氧水平降低,线粒体膜电位水平增加。结论:在MEF细胞中,Drp1表达下调可引起ABCB10表达量增加,导致mtUPR关键蛋白CHOP、LONP1和Hsp60蛋白表达上调,进而激活mtUPR。

下调硫酸乙酰肝素酶减轻大鼠心肌缺血再灌注损伤的机制

目的探讨硫酸乙酰肝素酶(heparinase,HPSE)对大鼠心肌缺血再灌注损伤(Myocardial Ischemia-Reperfusion,MI/R)的影响及机制。方法选取60只SD大鼠,随机分为对照组、I/R组,I/R+shRNA-NC组和I/R+Heparanase-shRNA组,每组15只。对照组开胸后仅穿线但不结扎,其他各组大鼠均采用冠脉左前降支结扎手术制备MI/R模型。采用蛋白质印迹实验(WB)检测各组大鼠心脏功能及心肌损伤标记物;采用HE染色和TUNEL染色观察大鼠心肌病理情况;采用WB检测凋亡相关蛋白(Caspsae-3、Bax、Bcl-2)和线粒体未折叠蛋白反应(mitochondrial unfolded protein response,UPRmt)标志蛋白(LonP_(1)、HSP70)的表达情况;采用试剂盒检测超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)的含量;采用酶联免疫吸附法(ELISA)检测外周血中白细胞介素-6(IL-6),肿瘤坏死因子-α(TNF-α)含量水平。结果HE染色发现,对照组大鼠心肌组织、肌外膜、心肌纤维均完整且正常;I/R组大鼠和I/R+shRNA-NC组大鼠心肌纤维弯曲,肌红蛋白溶解,同时心肌肌细胞核固缩、溶解,肌束膜破裂;I/R+Heparanase-shRNA组大鼠心肌外膜较为完整、心肌纤维弯曲显著改善。相比对照组,I/R组肌酸激酶同工酶(CK-Mb)、心肌肌钙蛋白(cTnI)、Mb、Caspase-3蛋白、Bax蛋白、MDA、IL-6、TNF-α、HSP70水平显著升高,HR、LVEF、LVWT、Bcl-2蛋白、SOD、LonP_(1)蛋白水平显著降低,差异均有统计学意义;与I/R+shRNA-NC组比较,I/R+Heparanase-shRNA组CK-Mb、cTnI、Mb、Caspase-3蛋白、Bax蛋白、MDA、IL-6、TNF-α水平显著降低,而HR、LVEF、LVWT、Bcl-2蛋白、SOD、HSP70和LonP_(1)水平显著升高,差异均有统计学意义。结论下调HPSE可能通过抑制UPRmt信号通路减轻细胞氧化应激、炎症反应及细胞凋亡,从而缓解大鼠心肌缺血再灌注损伤。

跨组织线粒体应激信号交流调控机体衰老研究进展

线粒体内蛋白质稳态的平衡对于细胞正常的生理功能非常关键。线粒体蛋白稳态失衡时,细胞会启动应激反应机制,即线粒体未折叠蛋白反应(mitochondrial unfolded protein response,UPR^(mt)),修复线粒体功能,平衡细胞内稳态。尽管线粒体的严重损伤对机体是有害的,但在线虫(Caenorhabditis elegans)、果蝇(Drosophila melanogaste)及小鼠(Mus musculus)中都有研究表明线粒体的轻微损伤可以通过激活UPR^(mt),促进寿命延长。有趣的是,在没有直接经历线粒体损伤的细胞或组织中,UPR^(mt)也能以非自主方式被诱导。不同组织间可以通过名为“mitokine”的细胞因子进行UPR^(mt)的跨组织调控,系统性地协调机体整体的压力适应能力和抗衰老能力。该调控机制与衰老相关神经退行性疾病、癌症等多种疾病密切相关,近年来有关研究与日俱增。本文系统总结了线粒体应激及其组织间通讯的机制,并介绍了跨组织线粒体应激交流信号“mitokine”调控衰老进程的最新研究进展,以期为跨组织信号调控和机体衰老等研究提供参考。

基于线粒体功能障碍和内质网应激探讨非酒精性脂肪性肝病发病机制

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是一种肝脏细胞脂肪异常堆积引起的慢性肝病,其患病率在全世界范围内呈上升趋势,已成为慢性肝病的最常见原因。NAFLD发病机制复杂多样,胰岛素抵抗、遗传和表观遗传因素、慢性全身性炎症、线粒体功能障碍、内质网应激、饮食和肠道菌群等均是NAFLD发生、发展的重要因素。本文主要讨论了线粒体功能障碍和内质网应激等参与NAFLD形成的机制,旨在为NAFLD防治提供新的认识和治疗思路。