线粒体DNA与肿瘤发生的关系

线粒体在细胞能量代谢，氧自由基生成和细胞凋亡中发挥重要作用。肿瘤细胞的线粒体功能障碍是其重要的特征之一。正常细胞线粒体在分子、生化、代谢和遗传水平上明显区别于癌细胞。线粒体DNA（mitochondria DNA，mtDNA）是核外唯一的遗传物质，线粒体基因组与肿瘤的关系日益受到关注。mtDNA编码参与氧化磷酸化和ATP生成所需多肽，由于其独特的生物学环境和结构特性，与核基因组相比，mtDNA更容易发生氧化损伤和突变。已经在很多肿瘤及细胞系中发现了mtDNA结构和功能的变化。肿瘤细胞mtDNA的核内整合可能是导致细胞癌变的重要因素，而突变mtDNA的检测可望成为肿瘤的非侵入性诊断的有效分子标记。     

线粒体DNA异常与细胞癌变的关系

线粒体是真核细胞中的氧化中心和动力站 ,而线粒体DNA是核外唯一的遗传物质 ,其主要功能是与核DNA的协同作用制导合成呼吸链的蛋白亚基以及控制线粒体的复制、转录和表达。又由于目前mtDNA分子生物学研究的进展[1] ,已为阐明人类退行性病变、糖尿病、衰老和恶性肿瘤等疾病的发生机制奠定了基础 ,因此线粒体已成为当今社会研究的热点之一。本文就mtDNA的结构功能及遗传学特点 ,mtDNA的损伤、突变与细胞癌变的关系及诱发癌变的可能机制等作一综述。1　mtDNA的结构功能及遗传学特点1 1　Anderson等于 1981年已测定出人mtDNA的全部序列…     

线粒体DNA与衰老的研究进展

线粒体是细胞呼吸和物质氧化的中心，是机体产生ATP的重要场所，动物体内85％的ATP产生于此。线粒体是一种半自主细胞器，含有自身的DNA（mtDNA），研究表明mtDNA突变在组织细胞衰老过程中起着重要作用。     

线粒体DNA突变对人和动物繁衍的影响

个体适应进化的过程中,线粒体基因组通常被认为是一个无知的旁观者,但不断积累的证据表明,线粒体DNA(mitochondrial DNA,mtDNA)突变不仅与神经退行陛疾病、衰老和癌症的发生有关,还对物种的生存和繁殖能力有重要影响[1].     

线粒体DNA单核苷酸多态性研究进展

线粒体不仅是能量生成的场所,还参与脂肪酸的合成及某些蛋白质的合成。线粒体基因组(mtDNA)是约1650 bp的环状分子,含有37个基因,其中24个是合成蛋白质时所需的RNA编码基因,其余的13个基因参与编码呼吸链关键性复合酶的亚单位。所以mtDNA在调节机体氧化磷酸化中起关键作用。由于线粒体中的氧化呼吸链,mtDNA的突变率高于核中DNA,并且缺乏自我修复能力,mtDNA的任何突变都会累及到基因组中的功能区域,其突变和编码线粒体蛋白的基因组DNA的突变可导致线粒体功能的异常,对机体代谢、组织功能都有影响。笔者对线粒体单核苷酸多态性的生理、病理的新进展做一综述。     

线粒体DNA点突变及其在细胞氧应激效应的关系

196 3年Nass等首先发现线粒体是唯一含有独立DNA的细胞器。 1 988年Wallace第 1次发现线粒体DNA(mtDNA)具有突变现象 ,自此mtDNA与疾病的关系得到广泛关注 ;现已知与人类疾病有关的mtDNA突变已达 5 0种以上[1 ] 。因此 ,研究mtDNA与各种疾病之间的关系成为目前基础及临床心脏疾病研究的新热点之一。本文简要综述了线粒体DNA的结构与功能的变化 ,以及线粒体DNA点突变及其在细胞氧应激效应之间的关系。1　mtDNA的结构特点及突变类型人类mtDNA为双链环状分子 ;与细胞核DNA不同 ,它由1 3个编码蛋白质的亚单位 ,4个生化复合体 ,2 4…     

恶性肿瘤中的线粒体DNA突变

人类肿瘤的形成与线粒体DNA(mitochondrial DNA,mtDNA)的突变有重要关系,许多恶性肿瘤中存在mtDNA突变.mtDNA突变可以损伤氧化磷酸化的功能,增加活性氧的产生,这些又能反过来加速DNA的突变,从而促进肿瘤的发生和发展.特定的mtDNA突变可以使肿瘤细胞获得适应新微环境和处理氧化胁迫的能力,从而利于肿瘤细胞转移.mtDNA的突变与肿瘤的发生和转移相关,其可能成为一个潜在的治疗恶性肿瘤的靶点.     

鱼藤酮致线粒体氧化损伤的作用和机制

鱼藤酮是线粒体呼吸链上复合体I的经典抑制剂之一。大量的研究表明当鱼藤酮作用于活体的动物或细胞 时,可导致线粒体功能紊乱、ROS生成增加,蛋白质、脂质、核酸遭受氧化损伤。以线粒体与ROS的生成、鱼藤酮促 线粒体ROS生成机制、鱼藤酮促DNA损伤机制为中心,阐述鱼藤酮致线粒体氧化损伤的相关作用和机制;同时探讨 鱼藤酮作用下线粒体DNA(mtDNA)的损伤及其可能存在的mtDNA突变。     

人胚肺二倍体成纤维细胞WI-38年轻和衰老细胞中线粒体量和mtDNA相对含量以及功能变化的比较

目的:培养人胚肺二倍体成纤维细胞WI-38,比较年轻和衰老细胞中线粒体量和线粒体DNA(mtDNA)相对含量的变化,以及线粒体功能的改变,探讨线粒体与衰老的关系. 方法:培养人胚肺二倍体成纤维细胞WI-38;四氮唑盐(MTT)比色法测细胞活力;差速离心分离线粒体,BCA-100Pr定量试剂盒测定线粒体蛋白的含量;竞争PCR法分析mtDNA的相对含量;流式细胞仪测定线粒体膜电位的变化;分光光度法测定线粒体呼吸链氧化酶-NADH氧化酶活性.结果:衰老细胞较年轻细胞形成单层时间明显延长,细胞圆缩蜕变,细胞活力明显低于年轻细胞;线粒体膜电位约下降为原来的50%;NADH氧化酶活性也降低,最大反应速度由66.73 nmol/(mg protein*min)降为36.01 nmol/(mg protein*min);衰老细胞线粒体蛋白含量(0.78±0.02 mg/ml)高于年轻细胞(0.56±0.03 mg/ml);以核18S rDNA为内参,衰老细胞 mtDNA相对含量(1.557±0.072)明显高于年轻细胞(1.292±0.068).结论:衰老细胞中,线粒体量和mtDNA相对含量的增高可能是功能下降的一种代偿性反应,为探讨线粒体与衰老的关系提供一定参考.     

衰老过程中线粒体的改变

人类衰老过程的一个重要特征，是伴随年龄增长出现的各种组织线粒体功能降低。近年来关于线粒体在衰老过程中的作用已引起广泛关注，本文主至等终述衰老过程中线粒体DNA的突变、线粒体的氧化损伤和线粒体量的变化。     

人颗粒细胞线粒体DNA缺失的研究

目的 探讨颗粒细胞线粒体DNA突变在女性生殖老化中的可能机制，并为颗粒细胞线粒体移植提供理论基础。方法 分离70例临床行常规体外受精(IVF)和胞质内单精子注射(ICSI)患者的颗粒细胞，抽提DNA，PCR检测颗粒细胞线粒体DNA(mitochondrial DNA，mtDNA)4977bp缺失情况。结果所有颗粒细胞均未检测到mtDNA4977bp缺失。结论 人颗粒细胞mtDNA并不发生4977bp缺失．这可能与其不是有丝分裂后细胞，仍具有增殖能力，受到的氧化损伤较少有关。颗粒细胞参与生殖老化的机制可能与其mtDNA突变无关。     

金属硫蛋白对大鼠肝脏线粒体氧自由基损伤的保护作用

目的：研究金属硫蛋白（ＭＴ）对氧自由基损伤线粒体的保护作用以探讨其细胞保护机制。方法：采用ＦｅＳＯ４／抗坏血酸自由基发生系统直接损伤线粒体，测定Ｃａ（２＋）－Ｍｇ（２＋）－ＡＴＰａｓｅ活性和Ｃａ（２＋）摄入的变化。结果：ＭＴ能够直接拮抗氧自由基对线粒体Ｃａ（２＋）－Ｍｇ（２＋）－ＡＴＰａｓｅ活性和Ｃａ（２＋）摄入的抑制作用（Ｐ＜０．０１）。结论：ＭＴ对氧自由基损伤线粒体有明显保护作用，ＭＴ对细胞器线粒体的保护作用可能是细胞保护机制之一。     

线粒体氧毒性损伤及氢气的拮抗作用

高分压氧产生的过量活性氧自由基是导致氧毒性的最主要损伤机制,这限制了氧在临床上的广泛应用。线粒体是氧代谢的主要场所,这使其成为活性氧自由基产生及引起损伤的主要部位,而线粒体的严重损伤会导致细胞死亡。近年研究证实氢气能够选择性地清除毒性作用极强的自由基,对高分压氧毒性所致的线粒体损伤有保护作用,从而保护细胞免受自由基损害。该文重点阐述高分压氧毒性所致的线粒体损伤及氢气的拮抗作用。     

基于线粒体探讨间歇性禁食改善神经退行性疾病的可能机制

伴随世界人口老龄化的加剧,以衰老为主要危险因素的神经退行性疾病发病率日渐升高。间歇性禁食（IF）通过调节代谢途径来预防或延缓神经退行性疾病已有研究,其机制可能与IF可以调节线粒体功能及内环境稳态有关,而线粒体功能障碍是脑老化和神经退行性变的早期特征。这些提示IF、线粒体与神经退行性疾病存在密切联系。本文就IF对神经退行性疾病的改善作用、线粒体在神经退行性疾病中发挥重要作用、IF对线粒体功能的调节以及过量热量摄入对神经元及线粒体的影响4个方面,从正反角度进行综述,分析得出IF可以调节线粒体功能、过量热量摄入可能损伤神经元及线粒体功能,并认为后期可进一步深入研究IF改善神经退行性疾病的具体机制及其对神经系统代谢转变的具体信号通路,进而判断最佳干预时间,开发更有靶向性的药物替代疗法,从而帮助IF研究成果的临床转化。     

线粒体自噬与衰老

摘　要：线粒体是三羧酸循环的主要场所,几乎是所有真核细胞的能量供应站。衰 老伴随着线粒体功能的丧失和损伤线粒体的累积。线粒体自噬是细胞清除衰老损伤线 粒体的主要机制。细胞内的线粒体自噬不足,损伤线粒体的累积可以作为细胞衰老的 标志物。因此,研究线粒体自噬的机制、调控途径以及寻找干预线粒体自噬的策略,对于延缓衰老具有重要意义。该文阐 述了线粒体自噬与衰老相关的分子调控网络以及干预线粒体自噬延缓衰老的策略及研究方向,旨在推进靶向线粒体自 噬治疗衰老相关疾病的发展。     

A Mitochondrial DNA A8701G Mutation Associated with Maternally Inherited Hypertension and Dilated Cardiomyopathy in a Chinese Pedigree of a Consanguineous Marriage

Background:

Cardiovascular diseases, including dilated cardiomyopathy (DCM) and hypertension, are the leading cause of death worldwide. The role of mitochondrial DNA (mtDNA) in the pathogenesis of these diseases has not been completely clarified. In this study, we evaluate whether A8701G mutation is associated with maternally inherited hypertension and DCM in a Chinese pedigree of a consanguineous marriage.

Methods:

Fourteen subjects in a three-generation Han Chinese family with hypertension and DCM, in which consanguineous marriage was present in the parental generation, were interviewed. We divided all the family members into case (7 maternal members) and control group (7 nonmaternal members) for comparison. Clinical evaluations and sequence analysis of mtDNA were obtained from all participants. Frequency differences between maternal and nonmaternal members were tested to locate the disease-associated mutations.

Results:

The majority of the family members presented with a maternal inheritance of hypertension and DCM. Sequence analysis of mtDNA in this pedigree identified eight mtDNA mutations. Among the mutations identified, there was only one significant mutation: A8701G (P = 0.005), which is a homoplasmic mitochondrial missense mutation in all the matrilineal relatives. There was no clear evidence for any synergistic effects between A8701G and other mutations.

Conclusions:

A8701G mutation may act as an inherited risk factor for the matrilineal transmission of hypertension and DCM in conjunction with genetic disorders caused by consanguineous marriage.     

Injury of Mouse Brain Mitochondria Induced by Cigarette Smoke Extract and Effect of Vitamin C on It in vitro

Objective To investigate the toxicity of cigarette smoke extract (CSE) and nicotine on mouse brain mitochondria as well as the protective effect of vitamin C in vitro. Method Mouse brain mitochondria in vitro was incubated with CSE or nicotine in the absence or presence of vitamin C for 60 minutes, and the changes of mitochondrial function and structure were measured. Results CSE inhibited mitochondrial ATPase and cytochrome C oxidase activities in a dose-dependent manner.However, no significant changes in the peroxidation indices were observed when mitochondrial respiratory enzymes activity was inhibited, and protection of mitochondria from CSE-induced injury by vitamin C was not displayed in vitro. The effect of CSE on mouse brain mitochondria swelling response to calcium stimulation was dependent on calcium concentrations. CSE inhibited swelling of mitochondria at 6.5 μmol/L Ca^2 , but promoted swelling response at 250μmol/L Ca^2 . Nicotine, the major component of cigarette smoke, showed no significant damage in mouse brain mitochondria in vitro. The CSE treatment induced mitochondrial inner membrane damage and vacuolization of the matrix, whereas the outer mitochondrial membrane appeared to be preserved. Conclusion The toxic effect of CSE on brain mitochondria may be due to its direct action on enzymatic activity rather than through oxygen free radical injury. Nicotine is not the responsible component for the toxicity of CSE to brain mitochondria.     

人线粒体DNA与衰老和退行性疾病的研究进展

人线粒体基因组包括1 500多个基因,分属于线粒体DNA(m tDNA)和核基因组DNA(nDNA)两个部分。除m tDNA自身编码的37个基因外,其余与线粒体结构和功能相关的基因均由nDNA编码。线粒体产生的大量活性氧类(ROS)可致m tDNA突变,继而诱发衰老及许多与衰老相关的疾病,包括神经退行性疾病、心肌病、糖尿病和恶性肿瘤等。     

人外周血细胞线粒体DNA中存在特大片段缺失突变

了解线粒体ＤＮＡ大片段缺失突变及其意义。方法采用６种方法提取人外周血细胞ＤＮＡ,,其中１种方法先分离线粒体,再抽提线粒体ＤＮＡ。以得到的人外周血细胞ＤＮＡ为模板进行ＰＣＲ扩增,其产生经琼脂糖凝胶回收后与ｐＧＥＭ－Ｔ载体连接、转化、测序。结果６种方法抽提ＤＮＡ进行ＰＣＲ扩增后,产物电泳行为相同,发现人血细胞线粒体ＤＮＡ存在１３１６２ｂｐ特大片段缺失突变。结论此缺失首首发现的,经测序证明为人线粒体ＤＮ     

老年大鼠大脑皮质、海马和小脑的线粒体DNA缺失突变

目的】测定老年大鼠脑缺失型mtDNA比例,探讨mtDNA缺失与脑衰老的关系,为研究其分子机制提供基础资料。【方法】用碱裂解法抽提青年(3个月)SD大鼠10只和老年(24个月)SD大鼠17只的大鼠皮质、海马和小脑的mtDNA。稀释PCR法测mtDNA的缺失比例。【结果】青年鼠和老年鼠大脑皮质、海马和小脑均存在缺失型mtDNA,缺失片段为4834bp。青年鼠各脑区缺失型mtDNA比例分别为0000156%、0000148%、0000152%;老年鼠上述3个脑区缺失型mtDNA比例分别是0001446%、0001484%、0000987%,是青年鼠的9、10和65倍。【结论】衰老时脑缺失型mtDNA比例增多,以海马的mtDNA缺失增多最为显著。提示mtDNA缺失可能是神经元衰老性退变的主要因素之一。