运动性疲劳的线粒体膜分子机制研究.Ⅰ.急性力竭运动中线粒体电子漏引起质子漏增加及其相互作用

以大鼠渐增负荷力竭性跑台跑为运动性疲劳模型，观察了运动后大鼠骨骼肌线粒体电子漏和质子漏的变化。测定线粒体超氧阴离子生成量和脂质过氧化水平。分别测定线粒体以苹果酸＋谷氨酸和以琥珀酸为底物的态4呼吸、态3呼吸、呼吸控制比及磷氧比。结果表明，运动性疲劳状态下大鼠骨骼肌线粒体超氧阴离子生成增加，脂质过氧化水平也显著增加；以苹果酸十谷氨酸或以琥珀酸为底物的态4呼吸速率明显加快，呼吸控制比、磷氧比显著下降。结果提示，力竭性运动后下大鼠骨骼肌线粒体电子漏导致线粒体质子漏增多，是运动性疲劳状态下线粒体氧化磷酸化偶联程度下降的重要因素。实验结果支持电子漏引起质子漏的假说。     

线粒体的质子漏和电子漏与运动的关系

线粒体的质子漏和电子漏与运动的关系天津体育学院运动医学研究所（天津，３００３８１）时庆德，张勇对线粒体质子漏（ｐｒｏｔｏｎｌｅａｋ）和电子漏（ｅｌｅｃｔｒｏｎｌｅａｋ）的研究，是从２０世纪７０年代以来才在生物力能学（Ｂｉｏｅｎｅｒｇｅｔｉｃｓ）和自由...     

内毒素、失血性休克大鼠线粒体质子跨膜转运和H~ -ATP酶的改变

目的研究内毒素、失血性休克大鼠肝线粒体质子跨膜转运和Ｈ＋－ＡＴＰ酶的变化。方法大肠杆菌内毒素休克模型和失血性休克模型。采用荧光探针ＡＣＭＡ测定质子跨膜转运。结果（１）内毒素休克５小时亚线粒体在以ＡＴＰ、ＮＡＤＨ和ｓｕｃｃｉｎａｔｅ为底物时引起的ＡＣＭＡ最大荧光淬灭值显著减少（Ｐ＜０．０５）；最大荧光淬灭时间和半数荧光淬灭时间非常显著延长（Ｐ＜０．０１）。（２）内毒素休克早期，线粒体Ｈ＋－ＡＴＰ酶活性显著升高（Ｐ＜０．０５），晚期非常显著下降。（３）内毒素休克大鼠肝线粒体膜结合ＰＬＡ２、血浆和线粒体ＭＤＡ升高（Ｐ＜０．０５）。（４）失血性休克时Ｈ＋－ＡＴＰ酶和质子转运无显著改变。结论内毒素休克时线粒体跨膜质子转运和Ｈ＋－ＡＴＰ酶活性显著下降，失血性休克时变化不大     

UCPs在肥胖防治中的作用研究进展

营养物质能量的吸收、储存和利用构成一个十分复杂的体内平衡系统，从而保持相对恒定的能量储备和体重。肥胖从根本上讲是能量相对摄入量与能量消耗间平衡失调的结果。造成机体能量失调的原因非常复杂。随着分子生物学技术的发展，目前已发现多个与肥胖相关的基因，其中ＵＣＰｓ家族的发现为肥胖机制的研究开辟了新的途径。１ＵＣＰｓ家族简介ＵＣＰｓ是线粒体内膜上的一种具有调节质子跨膜作用的特殊蛋白质，称为解耦联蛋白。它可以降低质子电化学梯度，使呼吸作用中电子传递过程和ＡＴＰ的合成解耦联，因此将储存的能量以热能的形式释放，…     

运动性疲劳的线粒体膜分子机理研究.Ⅳ.线粒体质子跨膜势能、质子漏与运动性内源活性氧生成的相互关系

目的以运动、外源性补充CoQ以及运动合并补充CoQ作为干预手段,观察线粒体能量转换速率、质子漏与活性氧产生之间的相互关系,进一步探讨运动性内源活性氧生成和代谢途径及可能机制.方法雄性SD大鼠36只,随机分为1)安静对照组(R,n=6);2)运动中对照组(Em,n=6);3)力竭对照组(Ei,n=6);4)安静补药组(QR,n=6);5)运动中补药组(Qm,n=6);6)力竭补药组(Qi,n=6).采用三级递增负荷力竭运动模型,测定心肌线粒体ROS产生速率、线粒体膜电子传递与质子泵出比值(H+/2e)以及线粒体态4呼吸速率.结果(1)Em和Qm组心肌线粒体ROS产生、H+/2e和态4呼吸分别比R和QR组显著增高,并且,Qm组三项指标显著高于Em组.(2)相关分析表明,ROS产生速率分别与H+/2e和态4呼吸速率呈正相关.结论运动所致的心肌线粒体质子跨膜势能升高引发了活性氧的生成增加,并进而增加质子漏,"活性氧循环”与Q循环和质子循环并存和共同运转可能是运动性内源活性氧生成及代谢的重要机制.     

运动性内源自由基对大鼠心肌线粒体功能的影响

为探讨长时间有氧运动至力竭时引起的自由基积累对线粒体正常生理功能的影响，本实验让大白鼠进行游泳运动至力竭，取心肌作为实验材料，研究力竭运动对自由基生成、线粒体膜通透性、线粒体内游离Ｃａ２＋浓度等一系列因素的影响。结果显示，大白鼠游泳至力竭时，心肌线粒体丙二醛（ＭＤＡ）含量显著升高（Ｐ＜０．０１），还原型谷胱甘肽（ＧＳＨ）含量下降（Ｐ＜０．０５内自由基生成和清除失衡，自由基在体内积累，即运动性内源自由基增生。同时观察到琉基含量下降（Ｐ＜０．０１），ＮＡＤＨ荧光值降低（Ｐ＜０．０５）利用Ｆｕｒａ－２ＡＭ做为荧光探针还测到游离Ｃａ２＋浓度下降（Ｐ＜０．０５），提示自由基攻击膜上巯基，膜的完整性受到一定程度损伤，导致Ｃａ２＋外流。Ｃａ２＋浓度下降，削弱了Ｃａ２＋对线粒体内Ｃａ２＋──敏感脱氢酶的激活作用，抑制了线粒体氧化代谢，使还原当量（ＮＡＤＨ）水平降低。而还原当量减少使膜上巯基更易受到自由基攻击，导致Ｃａ２＋进一步外流，形成恶性循环，结果是导致线粒体功能下降，机体产生疲劳。     

运动性疲劳的线粒体膜分子机理研究.IV.线粒体质子跨膜势能、质子漏与运动性内源活性氧生成的相互关系

目的 :以运动、外源性补充CoQ以及运动合并补充CoQ作为干预手段 ,观察线粒体能量转换速率、质子漏与活性氧产生之间的相互关系 ,进一步探讨运动性内源活性氧生成和代谢途径及可能机制。方法 :雄性SD大鼠 36只 ,随机分为 :1)安静对照组 (R ,n =6 ) ;2 )运动中对照组 (Em ,n =6 ) ;3)力竭对照组 (Ei,n =6 ) ;4)安静补药组 (QR ,n =6 ) ;5 )运动中补药组 (Qm ,n =6 ) ;6 )力竭补药组 (Qi,n =6 )。采用三级递增负荷力竭运动模型 ,测定心肌线粒体ROS产生速率、线粒体膜电子传递与质子泵出比值 (H / 2e)以及线粒体态 4呼吸速率。结果 :(1)Em和Qm组心肌线粒体ROS产生、H / 2e和态 4呼吸分别比R和QR组显著增高 ,并且 ,Qm组三项指标显著高于Em组。 (2 )相关分析表明 ,ROS产生速率分别与H / 2e和态 4呼吸速率呈正相关。结论 :运动所致的心肌线粒体质子跨膜势能升高引发了活性氧的生成增加 ,并进而增加质子漏 ,“活性氧循环”与Q循环和质子循环并存和共同运转可能是运动性内源活性氧生成及代谢的重要机制。     

金钠多对缺氧所致内皮细胞内钙离子浓度和线粒体膜电位改变保护作用的研究

目的：观察缺氧对血管内皮细胞[Ca^2＋]i和线粒体膜电位的变化及金钠多的保护作用。方法：血管内皮细胞分为6组，用激光共聚焦显微镜测量各组细胞内[Ca^2＋]i和线粒体膜电位。结果：①单纯缺氧组同对照组比较细胞内[Ca^2＋]i明显升高（P〈0．01）、线粒体膜电位明显降低（P〈0．01）；②缺氧加金钠多组同单纯缺氧组比较[Ca^2＋]i显著降低（P〈0．01）、线粒体膜电位显著升高（P〈0．01）。结论：缺氧可导致血管内皮细胞[Ca^2＋]i升高、线粒体膜电位降低；金钠多对缺氧所致的[Ca^2＋]i和线粒体膜电位的损伤具有保护作用。     

力竭性游泳对大鼠心肌线粒体基质游离Ca~(2+)及Na~+/Ca~(2+)交换的影响

应用荧光Ｃａ２＋指示剂Ｆｕｒａ－２ＡＭ测定大鼠心肌线粒体基质游离Ｃａ２＋浓度变化，观察到力竭性游泳后心肌线粒体内游离Ｃａ２＋浓度下降（Ｐ＜０．０５），在介质中加０．５μｍｏｌ／　Ｌ　Ｃａ２＋时，表现出摄钙能力（Ｐ＜０．００１），但能力下降（Ｐ＜０．０５），对线粒体外Ｃａ２＋浓度变化的应答敏感性下降。在线粒体负载Ｃａ２＋条件下，Ｎａ＋依赖性Ｃａ２＋释放（Ｎａ＋／Ｃａ２＋交换）能力下降（Ｐ＜０．０５），因此线粒体不能及时反映心肌需能的变化，表现出氧化磷酸化的失调。文中探讨了线粒体Ｃａ２＋转动变化的机制和生理意义。     

解偶联蛋白与肝缺血再灌注损伤

解偶联蛋白（uncoupling proteins,UCP）位于线粒体内膜上,是线粒体阴离子载体蛋白大家族（mitochondrial anion carrier proteins,MACP）的成员,目前已知有5种。在缺血再灌注损伤（ischemia—reperfusion injury,IRI）中,线粒体解偶联蛋白通过解偶联作用减少细胞内ROS（reactive oxygen specie,活性氧簇）的产生,在一定程度上减轻了脂质过氧化反应,     

+Gz重复暴露对大鼠多脏器脂质过氧化作用的影响

目的：观察重复＋Gz作用下大鼠多脏器脂质过氧化作用的变化。方法：雄性Wistar大鼠20只,随机分为两组（n=10);对照（＋1Gz）组,＋10Gz组,两组分别受＋1Gz,＋10Gz作用。离心机暴露条件：＋G增长率0．5G/s,峰值持续时间30s,间隔1min,5次／d,3d/wk,共3wk。末次离心机暴露后次日,将大鼠断头处死,于冰浴上速取肺、心、肝1肾制备匀浆及心、肾线粒体。检测丙二醛（MDA）、甘谷胱肽（GSH）的含量氧化物歧化酶（SOD）活性。结果：对照组比,重复＋10Gz暴露后,心肌线粒体MDA含量明显增加（P＜0．01）,肝匀浆及肾线粒体SOD含量明显降低（P＜0．01）,而心、肾线粒体GSH含量无明显变化,结论重复＋10Gz应激导致心肌线粒体的脂质过氧化损伤,对肝、肾氧自由基代有一定影响。     

运动性疲劳状态下线粒体膜生物学特征的研究-Ⅲ:递增负荷力竭性运动后大鼠肝线粒体膜NADH-CoQ还原酶及肝组织NAD~(+)的变化

以５０大鼠三级递增负荷跑台跑为力竭性运动模型，分别测定了运动后即刻肝线粒体内膜ＭＭＤＨ－ＣｏＱ还原酶（复合体１）活性的变化；肝组织内ＮＡＤ含量及线粒体膜脂质过氧化水平（ＭＤＡ含量）的变化。发现：一次力竭性运动后，大鼠肝线粒体膜复合体１活性及肝组织当中ＭＤ”含量显著性下降，ＭＤＡ含量显著增加。研究提示，递增负荷力竭性运动中线粒体内膜复合体１损害，肝组织呼吸链底物堆积，线粒体氧利用能力下降，可能是运动性线粒体膜损害及疲劳的重要膜分子机制之一。     

运动性疲劳状态下线粒体膜生物学特征的研究──Ⅱ．大鼠心肌和骨骼肌线粒体内膜流动性改变对内膜ATP酶活性的影响

采用递增负荷力竭性运动模型，观察了ＳＤ大鼠急性运动至力竭后心肌和骨骼肌线粒体内膜流动性和ＡＴＰ酶活性的变化。发现心肌和骨骼肌线粒体内膜荧光偏振值和微粘度均较安静时增高，示内膜流动性显著降低（均Ｐ＜０．０１）；心肌和骨骼肌线粒体内膜ＡＴＰ酶活性分别较安静时下降７４．３％和４５．７％（Ｐ＜０．０１和Ｐ＜０．０５）。研究提示，力竭性运动后大鼠心肌和骨骼肌线粒体呼吸链内膜分子动力学改变直接影响内膜磷酸化过程，可能是运动性疲劳的线粒体膜分子特征之一。     

胡椒碱对过氧化氢损伤大鼠心肌线粒体的保护作用及机制研究

目的研究胡椒碱抗心肌抗缺血、增强耐缺氧能力及心肌保护作用的机制。方法采用过氧化氢损伤大鼠心肌线粒体模型,观察胡椒碱对心肌线粒体中谷胱甘肽（GSH）、丙二醛（MDA）、ATP酶和门冬氨基转移酶（AST）的影响。结果过氧化氢损伤后,大鼠心肌线粒体中MDA水平升高,GSH含量降低,Na^＋K^＋-ATP酶和Ca^2＋-ATP酶活性降低,AST活性升高,而胡椒碱可以抑制MDA生成、增加AST活性,提高GSH含量并增强Na^＋K^＋-ATP酶和Ca^2＋-ATP酶活性。结论胡椒碱可能是通过升高心肌线粒体GSH,降低MDA及增加Na^＋K^＋-ATP酶和Ca^2＋-ATP酶活性来实现其心肌保护作用。     

＋Gz重复暴露对大鼠多脏器脂质过氧化作用的影响

观察重复＋Cz作用下大鼠肺,心,肝,肾等脏器丙二醛（MDA）含量,超氧化物歧化酶（SOD）活性以及心,肾线粒体MDA含量,SOD活性,还原型谷胱甘肽（GSH）含量的变化。将雄性Wistar大鼠20只随机分为两组（n=10): 1Gz组,＋10Gz组。离心机暴露条件：＋G增长速率0．5G／秒,峰值持续时间30秒,间隔1分钟,5次／日,3日／周,共3周。末次离心机暴露后次日,将大鼠断头处死,于冰浴上速取肺,心,肝,肾制备匀浆及心,肾线粒体。检测MDA,GSH的含量及SOD活性。表明与＋1Gz组比,重复＋10Gz暴露后,心肌线粒体MDA含量明显增加（P＜0．01）,肝匀浆及肾线粒体SOD活性明显降低（P＜0．01）,而心,肾线粒体GSH含量无明显变化。重复＋10Gz暴露3周后,导致了心肌线粒体的脂质过氧化损伤,对肝匀浆,肾线粒体氧自由基代谢也产生了一定的影响。     

高温,噪声及复合因素对大鼠脑线粒体Ca^2＋,Mg^2＋含量的影响

为研究高温、噪声对大鼠脑皮层线粒体Ｃａ＾２＋、Ｍｇ＾２＋含量的影响，用原子吸收分光光度计进行测定。结果发现：（１）高温组脑线粒体Ｃａ＾２＋明显升高，与对照组、噪声级及复合组比较均有显著性差异（Ｐ＜０．０１）；（２）复合组脑线粒体Ｃａ＾２＋明显减少，与对照组比较有显著性差异（Ｐ０．０５）；（３）高温组、噪声组及复合组与对照组比较，脑线粒体Ｍｇ＾２＋无显著变化，但复合组Ｍｇ＾２＋明显高于噪声线（Ｐ＜０     

紫芪方对缺氧复氧所致大鼠小肠上皮细胞损伤的保护作用

目的观察缺氧复氧对大鼠小肠上皮细胞（intestinal epithelial cell，IEC）-6培养液中超氧化物歧化酶（SOD）活性和丙二醛（MDA）含量及细胞内Ca^2＋浓度和线粒体膜电位的影响，探讨复方中药-紫芪方对IEC-6肠上皮细胞缺氧复氧损伤的保护作用及机制。方法复制IEC-6细胞缺氧复氧损伤模型，采用紫外分光法测定缺氧复氧后及紫芪方血清治疗后细胞培养液中SOD活性及MDA含量；采用激光共聚焦显微镜测定细胞Ca^2＋浓度和线粒体膜电位变化。结果细胞缺氧复氧损伤后，可导致细胞培养液中SOD活性显著降低、MDA含量显著升高、线粒体膜电位明显降低及细胞内Ca^2＋浓度明显升高（P〈0．01）。紫芪方药物血清治疗后，可提高细胞培养液中SOD活性并降低其MDA含量，同时稳定了线粒体膜电位并降低细胞内Ca^2＋浓度（P〈0．05）。结论缺氧复氧可导致IEC-6肠上皮细胞损伤；紫芪方血清对IEC-6小肠上皮细胞缺氧复氧损伤具有显著的保护作用。     

中长期模拟失重大鼠骨骼肌线粒体钙含量和肌浆网Ca~（2＋）－ATP酶活性变化

为探讨失重对肌肉功能的影响，观察了中长期模拟失重时大鼠骨骼肌细胞内Ｃａ２＋转运功能变化，测定了比目鱼肌、腓肠肌线粒体钙含量和肌浆网（ＳＲ）Ｃａ２＋－ＡＴＰａｓｅ活性。结果是悬吊１５、３０ｄ大鼠比目鱼肌和腓肠肌线粒体Ｃａ＋２含量增加，肌浆网Ｃａ２＋－ＡＴＰ酶活性降低，说明中长期模拟失重肌细胞内Ｃａ２＋转运功能发生了改变，这可能是影响肌肉收缩特性的因素之一。     

中长期模拟失重大鼠骨骼肌线粒体钙含量和肌浆网Ca^2＋—A…

为探讨失重对肌肉功能的影响，观察了中长期模拟失重时大鼠骨骼肌细胞内Ｃａｗ＾２＋转运功能变化，测定了比目鱼肌，腓肠肌线粒体钙含量和肌浆网（ＳＲ）Ｃａ＾２＋－ＡＴＰａｓｅ活性。结果是悬吊１５、３０ｄ大鼠比目鱼肌和腓肠肌线粒体Ｃａ＾＋２含量增加，肌浆网Ｃａ＾２＋－ＡＴＰ酶活性降低，说明中长期模拟失重肌细胞内Ｃａ＾２＋转运功能发生了改变，这可能是影响肌肉收缩特性的因素之一。     

有氧运动对线粒体质子跨膜转运及核糖核苷二磷酸还原酶的影响

本实验通过对有氧运动训练 (无负重游泳 6 0分钟 /天 ,7天 )大鼠游泳运动后的骨骼肌、心肌线粒体质子跨膜转运能力及核糖核苷二磷酸还原酶活性的测定 ,发现有氧运动训练的大鼠在定量运动负荷后 (6 0分钟无负重游泳 ) ,骨骼肌线粒体的质子跨膜转运能力显著提高 (P <0 0 5 ) ,以及线粒体的核糖核苷二磷酸还原酶活性明显高于对照组 (未经训练之大鼠 ,P <0 0 0 1)。而心肌线粒体的以上两项指标变化不甚明显。结果显示 ,骨骼肌线粒体对有氧运动训练的适应过程与其质子跨膜转运能力的提高及核糖核苷二磷酸还原酶活性增加有关。提示骨骼肌线粒体在慢性高氧化磷酸化状态刺激下 ,可能同时导致DNA生物合成的增加 ,即线粒体基因组对其功能变化产生应答反应。心肌线粒体的运动适应过程与骨骼肌线粒体不尽相同。