川芎Ⅲ号碱对线粒体膜流动性和Ca~(2+)摄取的影响

我们观察过川芎Ⅲ号碱对鼠肝线粒体氧化磷酸化和能量生成的作用。结果表明:该化合物降低鼠肝线粒体氧耗量,减少ATP的生成,并有解偶联作用。 线粒体电子传递链组成和偶联磷酸化多酶体系镶嵌在内膜脂质双层中。显然,膜结构的变化,会引起暎流动性和功能的改变,直接影响电子传递和偶联磷酸化反应,并使一些小分子物质的通透性发生紊乱。文献指出:Ca~(2+)是调节细胞内能量转换的主要离子,对丙酮酸     

氧化还原循环和超氧负离子的产生

在需氧生物中,机体所摄取的氧基本上是作为呼吸链的电子终末受体,由细胞色素C氧化酶催化被还原成水,同时偶联ADP的磷酸化产生维持生命活动所需的高能化合物——ATP。氧分子O_2是一个三重态分子,其分子轨道上具有二个未配对电子,即它们的自旋方向相同(图1)。O_2与其它物质分子相互作用,它的反应活性是低的,这是因为受到自旋配对的限制。这就是说,O_2在氧化与之反应的原子或分子时要接受一对电子,而这一对     

肥胖的候选基因—UCP2的研究进展

线粒体氧化磷酸化合成ATP时有部分能量以热能形式发散 ,解偶联蛋白 (UCP)具有使线粒体呼吸链解偶联作用 ,解偶联所释放的能量以热能的形式发散。在对UCP与产热关系的研究中 ,发现UCP2具有许多UCP1所没有的功能 ,并且可能是将肥胖与 2型糖尿病相关联的一个重要基因。     

抗ANT抗体与扩张型心肌病

抗线粒体内膜ADP/ATP载体(ANT)的抗体在扩张型心肌病的发病机制中起重要作用.可能是通过与膜上的钙通道结合增加了钙离子内流导致钙超负荷,而且还干扰线粒体的能量代谢和转化,使胞浆-线粒体的磷酸化电位消失,最终导致细胞死亡.在临床扩张型心肌病的诊断和治疗中,抗ANT抗体可作为一种有价值的指标.     

低氧复合运动通过NO-ATF1通路上调大鼠骨骼肌线粒体解偶联蛋白3表达

背景:低氧复合运动可上调解偶联蛋白3的表达,提高骨骼肌线粒体对低氧的抵抗力,但其生物学效应及作用机制尚不清楚。目的:观察单纯低氧及低氧复合运动对骨骼肌线粒体力能学及解偶联蛋白3表达的影响,并探讨NO-ATF1信号通路在其中的生物学效应。方法:将60只SD大鼠随机分成常氧对照组、单纯低氧组、低氧复合运动训练组、低氧+L-NAME组和低氧复合运动训练+L-NAME组。低氧干预为常压低氧帐篷,模拟11.3%的氧体积分数;运动干预为低氧帐篷内跑台训练;L-NAME干预为饮用水中添加一氧化氮合酶抑制剂左旋硝基精氨酸甲酯。各种干预持续4周,硝酸还原酶法测定骨骼肌一氧化氮含量,荧光素酶发光法检测线粒体ATP合成活力,二氯荧光素法检测线粒体过氧化氢生成速率,实时荧光定量PCR法检测骨骼肌激活转录因子1和解偶联蛋白3 mRNA的表达,Western blot法检测骨骼肌磷酸化激活转录因子1和线粒体解偶联蛋白3蛋白的表达。结果与结论:低氧复合运动显著上调骨骼肌解偶联蛋白3的表达及线粒体ATP的合成活力,抑制线粒体过氧化氢的产生,同时增加骨骼肌一氧化氮含量及激活转录因子1磷酸化水平,左旋硝基精氨酸甲酯抑制了低氧复合运动对线粒体的保护效应。说明低氧复合运动可通过NO-ATF1途径上调解偶联蛋白3的表达提高骨骼肌线粒体对低氧的抵抗力。     

大鼠脑线粒体UCPs活性改变对缺氧过程中氧化磷酸化效能的影响

 目的：通过观察GDP对缺氧大鼠离体脑线粒体UCPs活性的影响，探讨UCPs活性改变在高原缺氧大鼠脑线粒体氧化磷酸化效能改变中的作用。方法： 健康成年SD大鼠随机分为对照组、急性缺氧组和慢性缺氧组，分别于模拟海拔5 000米高原环境连续缺氧暴露0 d、3 d和30 d，分离脑线粒体，通过体外GDP干预后采用［3H］-GTP结合法测定UCPs的活性（以Scatchard作图法计算两者结合的解离常数Kd和最大结合量Bmax），采用Rhodamine123法和Clark氧电极法分别测定线粒体膜电位（MMP）和线粒体呼吸氧耗。结果：急、慢性缺氧使大鼠脑组织线粒体UCPs与［3H］-GTP的最大结合量（Bmax）均显著升高，而解离常数（Kd）、线粒体膜电位（MMP）和呼吸控制率（RCR）均显著降低，但解偶联呼吸氧耗增加。给予GDP干预后，各组UCPs的活性均被显著抑制，表现为Kd升高，Bmax降低；而MMP和RCR则升高，其中急性缺氧组的变化最显著。结论： 模拟高原缺氧条件下GDP能通过抑制UCPs的活性提高大鼠脑线粒体呼吸活性和膜电位，提示UCPs的活性改变是高原缺氧条件下脑线粒体氧化磷酸化效率改变的原因之一。     

镁对缺血再灌注心肌线粒体合成ATP能力的影响

我们曾经观察到心肌缺血再灌注过程中心肌线粒体Ca~(2+)-ATP酶活性降低,Ca~(2+)大量沉积于线粒体内.含Mg~(2+)溶液灌流对此具有逆转作用。心肌线粒体是心肌细胞进行氧化磷酸化、合成ATP的场所,大量的钙盐沉积,有可能抑制ATP的合成,因此,我们进一步观察含Mg~(2+)溶液灌注对缺血再灌注心肌线粒体合成ATP的影响。实验采用Wistar大鼠离体等容收缩心脏,行Langendorff灌流,常规K-H液预灌流30分钟行低灌流缺血(0.2ml/min,60分钟后,常规K-H液再灌)注30分钟.根据缺血期准注K-H液中Mg~(2+)浓度不同,实验分为0、1.2及15μmol三组(n均为5)。灌流结束后差速离心分离心肌线粒体,加入含有底物ADP     

大鼠肝再生过程中线粒体氧化磷酸化的调控

目的：探讨肝部分切除后肝再生过程中线粒体能量代谢的调控。方法：用雄性Ｗｉｓｔａｒ大鼠施行肝部分切除复制肝再生模型,肝部分切除后分别观察０５、１、２、４和７ｄ５个肝再生组以及５个相应的对照组,差速离心法分离肝线粒体并用氧电极极谱法测定其氧化磷酸化活性。结果：肝部分切除后肝再生过程中线粒体呼吸控制率（ＲＣＲ）明显高于相应对照组,其中肝部分切除后０５ｄ和４ｄ为二个峰值,７ｄ时降至对照组水平,早期ＲＣＲ的升高主要是Ｒ３升高的所致,１ｄ后ＲＣＲ升高是Ｒ４下降所致。磷氧比值（Ｐ／Ｏ）的变化类似于ＲＣＲ。结论：肝部分切除后肝再生过程中线粒体通过氧化磷酸化偶联增强来适应肝再生的能量需求,这种增强机制很可能主要是通过降低线粒体内膜通透性实现的。     

导入酵母NDI1基因减少鱼藤酮诱导的分化型帕金森病细胞模型的损伤

目的 探讨导入酵母NDI1基因能否替代人功能缺陷的线粒体复合体Ⅰ,为复合体Ⅰ功能障碍所致散发型帕金森病(PD)的基因治疗提供研究基础。方法 将表达酵母NDI1的重组腺相关病毒(rAAV-NDI1)感染鱼藤酮诱导的分化型帕金森病细胞模型。设DMSO+空载、鱼藤酮+空载、鱼藤酮+NDI1共3组。用Western blot、免疫荧光染色、氧耗测定、ATP含量测定、ROS测定等方法检测细胞病理学、线粒体功能方面指标。结果 鱼藤酮+NDI1组较鱼藤酮+空载组，细胞形态明显改善，细胞存活率显著上升(P<0.05),pS129 α-突触核蛋白、全细胞自噬显著下降(P<0.05,P<0.001);复合体Ⅰ依赖性氧耗显著升高(P<0.01),细胞总ATP合成、线粒体氧化磷酸化偶联的ATP合成显著上升(P<0.01),线粒体ROS、线粒体自噬显著降低(P<0.01,P<0.001)。结论 导入酵母NDI1基因可以在鱼藤酮诱导的分化型帕金森病细胞模型中，替代性弥补复合体Ⅰ的功能缺陷，对细胞病理学、线粒体功能的损伤具有改善作用。     

缺氧对大鼠心肌线粒体能量代谢和腺苷酸转位酶活性的影响

目的： 探讨高原低压缺氧暴露过程中大鼠心肌能量代谢及腺苷酸转位酶活性变化特点。 方法： 雄性Wistar大鼠随机分为正常对照组、缺氧1 d组、5 d组、15 d组和30 d组。缺氧组于模拟海拔 5 000 m高原低压舱内连续缺氧23 h/d。提取心室肌线粒体，Clark氧电极法测定线粒体氧化呼吸活性；HPLC法测量线粒体内腺苷酸含量；［3H］-ADP掺入法测量线粒体ANT转运活性。 结果： 大鼠经缺氧1 d、5 d、15d 后， ST3和RCR显著降低，缺氧30 d时ST3仍显著低于对照组， ST4在缺氧1 d、5 d、15 d时显著升高，缺氧30 d时降低，RCR在30 d时接近正常。缺氧1 d和5 d心肌线粒体ATP含量、ANT活性明显下降，缺氧15 d时接近正常，缺氧30 d时则再次降低。 结论： 缺氧对心肌线粒体氧化呼吸功能的抑制是导致线粒体内ATP含量下降的主要原因。缺氧过程中ANT活性与线粒体内ATP含量成协调变化。     

复方丹参滴丸对离体大鼠缺氧/复氧心肌的保护作用

目的和方法:采用Langendorff大鼠离体心脏灌流技术,制备心肌缺氧/复氧损伤模型,分别在缺氧前及缺氧后,用复方丹参滴丸及消心痛对心肌给予保护,利用高效液相色谱仪(HPLC)测定离体大鼠心肌组织中的高能磷酸化合物的含量变化,利用H-600透射电子显微镜对心肌细胞超微结构进行观察。本实验共分6组:正常对照组;单纯缺氧/复氧组;复方丹参滴丸前、后保护组;消心痛前、后保护组。结果:①单纯缺氧/复氧组心肌组织中AMP、ADP、ATP及AN含量均明显低于正常对照组(P<0.01)。②复方丹参滴丸前、后保护组大鼠心肌组织内的AMP、ADP、ATP、AN含量均高于单纯缺氧/复氧组(P<0.01),也相应高于消心痛前、后保护组(P<0.01),两组的ATP、AN含量均接近正常水平(P>0.05)。③消心痛前、后保护组的AMP、ADP、ATP、AN含量均低于正常对照组(P<0.01)。电镜结果也证明复方丹参滴丸对缺氧/复氧心肌细胞超微结构具有明显的保护作用。结论:复方丹参滴丸无论在缺氧前预灌注时及缺氧后再灌注时给予,均能通过提高心肌组织中高能磷酸化合物的含量,保护心肌细胞超微结构来保护心肌,其保护效果优于消心痛。     

硫化氢对线粒体损伤后氧化呼吸链影响的研究进展

探讨硫化氢对线粒体损伤后氧化呼吸链的影响。已有研究证实,硫化氢在线粒体损伤后有保护氧化呼吸链,稳定细胞色素C氧化酶活性及氧化磷酸化反应的作用,进而保证ATP的生成。通过对比国内相关研究,就硫化氢对线粒体损伤后氧化呼吸链的影响,归纳其作用机制,为今后硫化氢的进一步研究提供相关的理论基础。     

Captopril对缺血再灌心肌线粒体电子质子偶联和氧化磷酸…

为研究ｃａｐｔｏｐｒｉｌ对缺血／再灌注心肌的保护机制，本实验用Ｌａｎｇｅｎｄｏｒｆｆ无作功非循环式离体心脏灌流模型，琥珀酸为底物，分别用氧电极法和铁氢化钾脉冲法检测缺血再灌注中ｃａｐｔｏｐｒｉｌ对心肌线粒体呼吸链复合体Ⅱ＋Ⅲ＋Ⅳ段氧化磷酸化和复合体Ⅱ＋Ⅲ段质了了电子偶联的影响。     

极谱法测量大鼠脑线粒体细胞色素氧化酶活性的改良方法

细胞色素氧化酶,即呼吸链复合体Ⅳ,它位于呼吸链的最末端,催化细胞色素C(cytochrome C,cyt.c)的氧化,同时驱动ATP的合成,它也是线粒体的标志酶,其酶活性的发挥对于维持线粒体结构和功能以及细胞能量的产生有非常重要的意义。虽然国内外有关细胞色素氧化酶活性测量的报道很多,但运用较广的方法主要有三种:紫外分光光度法、极谱法和组织化学法,紫外分光光度法根据cyt.c的还原型和氧化型有不同的光吸收这一原理,通过测量还原型cyt.c的氧化率来反映细胞色素氧化酶的活性;极谱法是根据还原型cyt.c被酶氧化的同时消耗O_2这一原理,通过测量反应体系中氧耗率来反映酶活。相对而言,运用紫外分光光度法以及组织化学法的报道较多,而用极谱法测量的报道较少,但早在1983年Rafael J就提出极谱法测量细胞色素氧化酶活性更具优越性。本文结合实践经验对极谱法测量大鼠脑线粒体细胞色素氧化酶活性的方法     

线粒体在缺血再灌注细胞损伤中的作用

缺血时线粒体氧化磷酸化不能有效进行 ,ATP生成减少而水解增多 ,细胞因能量不足发生功能障碍。随着缺血时间延长 ,线粒体结构和功能受损 ,ATP耗竭 ,细胞功能进一步损害 ,甚至发生细胞凋亡。再灌注时线粒体产生大量氧自由基 ,同时线粒体钙转运紊乱 ,发生永久性通透性转换 ,胞浆钙浓度急剧升高 ,导致细胞坏死。     

失血性休克与线粒体损伤及药物保护

本文就失血性休克时线粒体损伤,损伤机理及药物保护的研究进展作一概述.以进一步探讨线粒体损伤在失血性休克发病中的作用及防治措施.一、失血性休克时线粒体损伤主要表现为(1)线粒体超微病理改变动物实验已证实,失血性休克时可使心肌、肝脏、肠、胰腺线粒体肿胀、空泡、嵴减少和消失、部分线粒体膜不完整、数量减少等病理改变.(2)线粒体功能障碍表现为线粒体呼吸抑制;线粒体氧化磷酸化有关酶活性的抑制;线粒体离子调节功能的抑制;线粒体内膜脂类组成发生改变;线粒体DNA及mRNA表达的改变.线粒体发生上述一系列的功能障碍,最终导致ATP形成极度减少,细胞能量代谢衰竭.二、失血性休克致线粒体损伤的可能机理(1)溶酶体的释放是线粒体损伤原因之一,体外实验表明溶酶体酶对线粒体的呼吸、酶活性、Ca2+转运能力均具抑制作用.(2)缺氧与氧利用障碍失血性休克时线粒体氧化磷酸化功能障碍除了与组织低灌流性缺氧有关,可能与线粒体内膜呼吸链电子传递活性下降致使氧利用能力降低直接有关.(3)细胞酸中毒,细胞酸中毒时会严重抑制线粒体呼吸功能,尤其是对NADH呼吸链的抑制.(4)线粒体内膜损伤,线粒体氧化磷酸化功能取决于线粒体内膜结构的完整.而内膜损伤会丢失呼吸链的组分及酶的辅助因子,最终影响呼吸链的正常运行.(5)抑制剂或解偶联剂,机体组织内FFA、甲状腺素等能使线粒体氧化磷酸化解偶联.在失血性休克或缺血缺氧等病理情况下组织内FFA明显升高,从而抑制线粒体的呼吸功能.(6)钙超载失血性休克后H+-ATP酶活性的降低与线粒体内Ca2+含量呈显著负相关,表明线粒体H+-ATP酶活性损伤程度与线粒体内Ca2+超载的程度有密切关系.(7)氧自由基氧衍生的自由基参与了失血性休克时的线粒体损伤.氧自由基与线粒体膜上的不饱和脂肪酸反应,产生脂质过氧化物(主要是丙二醛),后者或直接损伤线粒体膜,使其通透性增加;或与溶酶体释放的酶蛋白相互作用,发生交联反应,降低膜流动性,损伤溶酶体,使其中的酶得以释放,激活,间接损伤线粒体.三、失血性休克诱导线粒体损伤的药物保护(1)糖皮质激素,它能直接稳定线粒体膜,或通过稳定溶酶体膜抑制酸性水解酶的释放而间接保护线粒体,也可能是通过改善微循环而保护线粒体.(2)钙通道阻止剂如维拉帕米、硫氮卓酮具有抗失血性休克和保护线粒体的作用.可能是通过升高MAP,从而改善各器官组织血液供应,减少缺血损伤和通过钙通道阻滞作用,阻止失血性休克所致的钙内流,减轻细胞内Ca2+超载,避免了线粒体内Ca2+的过度积聚,从而保护线粒体的功能.(3)钙增敏剂,新型钙增敏剂哒嗪酮能延缓线粒体Ca2+超载的进程,减轻线粒体H+-ATP酶活性的损伤程度,保护失血性休克大鼠肝线粒体.(4)莨菪类药物,这类药物中的盐酸莨菪碱、溴丁基东莨菪碱及氢溴酸樟柳碱已被报道具有抗大鼠失血性休克、保护线粒体的作用.(5)外原性SODSOD能清除自由基,直接或间接地稳定线粒体膜,改善细胞呼吸功能,增加能量供给,从而促使休克细胞走上良性循环.(6)丹参通过改善微循环,对抗氧自由基的反应性损伤,抑制钙内流,改善线粒体的氧化代谢,恢复组织细胞的能量供应而发挥其治疗作用.(7)人参皂甙可通过抗自由基和抑制Ca2+内流而保护失血性休克鼠心肌线粒体.(8)川芎嗪具有清除氧自由基,降低脂质过氧化反应,减轻氧自由基介导的线粒体膜结构与功能的损害,从而保护线粒体.总之,失血性休克对组织细胞线粒体的损伤是非常明显的,其损伤机理是复杂的.鉴于线粒体在细胞生命活动中特殊的功能和地位,进一步阐明线粒体的损伤机理,探索和发现具有抗失血性休克、保护线粒体的药物,无疑在防治"不可逆”性休克的理论与实践中具有重要意义.     

解偶联蛋白在脑缺血缺氧性损伤中的作用

线粒体解偶联蛋白(uncoupling proteins,UCPs)是线粒体载体蛋白家族的一个亚族,位于线粒体内膜,可以将线粒体内膜外的质子转运回基质,降低线粒体的跨膜质子电动势,形成质子漏,使氧化磷酸化解偶联,ATP生成减少.目前共发现有5个成员,UCP1仅存在于棕色脂肪组织,主要参与机体非震颤产热;UCP2,UCP4和UCP5(又名脑线粒体膜载体蛋白1)在脑组织中表达较多.近年来UCPs在脑缺血缺氧性损伤中的病理生理作用研究较多,但也颇多争议.有人认为UCPs通过解偶联作用加重能量衰竭,进一步促进脑缺血缺氧损伤;也有人认为UCPs通过调节线粒体膜电位,抑制活性氧簇生成,维持线粒体内钙稳态,从而起到对神经系统的保护作用.     

中等强度训练干预大鼠骨骼肌抗增殖蛋白PHB1表达及线粒体呼吸功能的变化

背景:研究显示长期中等强度规律运动可以改善骨骼肌细胞线粒体电子呼吸链复合体酶的活性,从而提高其做功能力和抵抗疲劳能力。目的:探讨中等强度训练对大鼠骨骼肌内抗增殖蛋白及线粒体呼吸功能的影响。方法:32只健康雄性SD大鼠随机分为2组:安静对照组、中等强度训练组,每组16只。中等强度训练组的训练方案:第1周以10 m/min速度跑,每周6 d,每天10 min,坡度10°;第2周以15 m/min速度跑,每周6 d,每天增加10 min至60 min结束,坡度10°;第3-8周以15 m/min速度跑,每周6 d,每天60 min,坡度10°。末次实验后48 h处死大鼠,提取骨骼肌以及线粒体,检测线粒体呼吸控制率、ATP含量、活性氧水平、复合体V活性及PHB1蛋白表达。结果与结论:①与安静对照组相比,中等强度训练组骨骼肌线粒体呼吸控制率显著性升高(P<0.001)、ATP含量显著性升高(P<0.05)、活性氧水平显著降低(P<0.001)、复合体V活性显著升高(P<0.05)、PHB1表达显著升高(P<0.01);②通过相关性分析得出:经过8周中等强度训练后大鼠骨骼肌内PHB1的表达分别与ATP含量、复合体V活性呈正相关,与活性氧水平呈负相关;③结果表明,中等强度训练通过促进PHB1表达提高线粒体氧化磷酸化功能,维持线粒体膜结构,增强线粒体呼吸功能。     

线粒体三磷酸腺苷合成酶与恶性肿瘤的相关研究

线粒体三磷酸腺苷(ATP)合成酶作为线粒体进行有氧磷酸化反应的关键酶,在肿瘤组织中普遍表达下降,是肿瘤细胞中有氧磷酸化下调、无氧酵解增高的生物能量特色的具体体现。结合恶性肿瘤的生物能量特征,研究发现线粒体ATP合成酶下调与多种肿瘤的耐药及不良预后密切相关。其调节机制可能与转录后水平的调控、DNA的甲基化、内源性线粒体ATP合成酶的抑制蛋白(IF1)有关。本文就线粒体ATP合成酶的生物学特性,及其与恶性肿瘤耐药及预后相关的研究做一综述,以期为肿瘤治疗开辟新途径。     

线粒体生成与脑缺血再灌注损伤的研究进展

正线粒体作为细胞能量代谢的重要场所,通过氧化磷酸化过程生成ATP为细胞供能。近年的研究表明,线粒体除具有能量生成功能之外,还参与母性遗传、多种生物大分子代谢以及细胞程序性死亡等病理过程。由此可见,线粒体的自身内源性平衡直接决定细胞的命运,线粒体的生成和自噬保持动态平衡。神经元主要以氧化磷酸化提供能量,维持神经元内各种生物学功能的完整,因此神经元内线粒体总体积分数约占细胞体积的30%。脑组织缺血再灌