线粒体动力学与心肌细胞能量代谢的研究进展

 【摘要】线粒体是一种高度动态变化的细胞器,通过不断地融合 分裂维持线粒体网络的稳态,线粒体融合 分裂的动态平衡对心肌细胞能量代谢和收缩功能的维持起着至关重要的作用。线粒体动力学在心血管疾病中的作用机制尚不明确,越来越多的证据表明,线粒体动力学变化参与扩张型心肌病、缺血 再灌注损伤、心力衰竭等心血管疾病的病理过程。本文围绕线粒体融合 分裂失衡与心肌细胞能量代谢的关系作简要综述。     

线粒体调控肿瘤免疫的研究进展

肿瘤细胞通过改变自身代谢以适应能量和生物合成的需求。线粒体作为肿瘤细胞代谢重编程的关键细胞器,其功能异常是癌症发生和进展的主要驱动因素。线粒体动力学和能量代谢途径的改变对免疫细胞活化、增殖和分化至关重要,肿瘤微环境通过诱导免疫细胞线粒体代谢重编程和线粒体动力学变化,影响肿瘤浸润免疫细胞的活化和功能,进而促进肿瘤免疫抑制微环境形成;线粒体应激介导的线粒体DNA泄露可通过激活多条天然免疫信号通路,如cGAS-STING、TLR9和NLRP3,在宿主抗肿瘤免疫响应和肿瘤免疫抑制微环境的塑造中扮演复杂的调控角色,线粒体DNA介导的免疫原性细胞死亡是目前极具潜力的抗肿瘤免疫治疗手段;线粒体活性氧作为肿瘤发生的重要媒介,通过改变肿瘤微环境中免疫细胞组成,推动肿瘤免疫抑制微环境形成。本文围绕线粒体生物学与抗肿瘤免疫应答之间的关系,从多个角度探讨线粒体在肿瘤-宿主互作中的核心作用,以期为开发靶向线粒体的抗肿瘤免疫治疗策略提供参考。     

线粒体动力学研究进展

线粒体动力学主要由线粒体融合和线粒体分裂两部分构成.目前研究发现,线粒体融合和分裂异常与内分泌系统、循环系统疾病和炎症关系密切.本文就线粒体动力学与糖尿病、心血管系统疾病和炎症之间的关系做一简要综述.     

线粒体动力学障碍在癌症中的研究进展

<正>线粒体被普遍认为是细胞能量生产的“工厂”,在真核细胞中起着十分重要的作用。有氧条件下,三磷酸腺苷(adenosinetriphosphate,ATP)作为细胞能量的直接来源,大约90%是在线粒体中通过氧化磷酸化(oxidative phosphorylation,OXPHOS)途径产生,以满足细胞对生物能量需求^[1]。此外,大量研究表明线粒体已经成为真核细胞的中心信号枢纽^[2],     

线粒体动力学在糖尿病相关微血管损伤中的作用研究进展

糖尿病是一组因胰岛素分泌不足和（或）胰岛素利用障碍而引发的糖、蛋白质、脂肪、水和电解质等物质代谢紊乱的综合征,临床上以高血糖为其主要特征。随着生活水平的不断提高,人们对高糖、高脂肪、高能量食物的量不断增加,糖尿病的发病率也逐年升高。现如今,糖尿病已成为全球性疾病之一。线粒体分裂与融合可维持线粒体的形态和功能,是线粒体质量控制中不可或缺的一部分。研究发现,线粒体分裂与融合与多种疾病的发生发展密切相关,尤其是糖尿病相关微血管损伤。本文讨论线粒体分裂与融合的相关分子机制及其与糖尿病的关系,为未来糖尿病相关微血管损伤的临床治疗提供新思路。     

线粒体内膜蛋白与肿瘤关系的研究进展

线粒体内膜蛋白（IMMT）是由核基因编码的线粒体内膜蛋白,该核基因产生2种同种型蛋白质（相对分子质量分别为88 000和90 000 ）,是一种关键的跨膜蛋白,在线粒体功能、蛋白质转运、线粒体DNA转录、三磷酸腺苷（ATP）生成和细胞凋亡中起关键作用,IMMT下调、修饰或破坏将导致线粒体功能障碍和细胞死亡,IMMT参与包括肿瘤等多种疾病的发生发展过程。现对IMMT的结构和功能及IMMT与疾病的关系进行简要概述,主要对IMMT在多个系统肿瘤中作用的相关研究进行较全面的综述,以寻找与线粒体和肿瘤相关的标志物和靶点。     

线粒体与肿瘤关系的研究进展

肿瘤的发生、发展是一个复杂多因素的过程,与癌基因激活、抑癌基因失活、细胞调亡异常以及DNA损伤修复功能异常密切相关.线粒体是存在于真核细胞质中的一种特殊的细胞器,其在细胞能量代谢、氧自由基生成、细胞调亡中起重要作用,另外,由于线粒体D N A(mitochondrial DNA,mtDNA)的易损伤性,因此,与肿瘤的发生、发展关系密切.     

线粒体DNA与人类肿瘤相关性的研究进展

线粒体普遍存在于除哺乳动物成熟红细胞以外的所有真核细胞中。细胞生命活动所需能量80％是由线粒体提供的，所以它是细胞进行生物氧化和能量转换的主要场所；同时线粒体也是细胞核外唯一具有基因组，且能不依赖于核DNA(moclear DNA nDNA)进行复制、转录和翻译的细胞器。有研究证实线粒体DNA(mitochondrial DNA，mtDNA)突变与人类     

线粒体丙酮酸载体与肿瘤的研究进展

丙酮酸是细胞质糖代谢的最终产物,拥有多种代谢途径。多年来科学家们对线粒体展开了广泛的研究,发现存在一种特殊的线粒体丙酮酸载体(MPC),它在丙酮酸转运中发挥重要作用。肿瘤细胞偏向有氧糖酵解获取能量,即瓦伯格效应。理论上MPC功能的降低应该与肿瘤细胞的瓦伯格效应相关。目前,利用特异性抑制剂已经实现了MPC的纯化,并进一步鉴定认识到该蛋白的结构和功能。然而,由于MPC在人类细胞中的存在近期才被阐明,这方面的研究还很有限。     

线粒体融合和裂变在呼吸系统疾病中的研究进展

线粒体是多细胞生命不可缺少的组成部分,通过融合和裂变进行形态上的变化和空间上的重新排列以适应细胞的需求,维持能量平衡,这个过程称为线粒体动力学。大量研究表明线粒体通过融合和裂变参与细胞凋亡、细胞增殖、细胞迁移、能量代谢等多种细胞生物学过程。近年来呼吸系统疾病成为全球主要的健康问题。最新的研究发现线粒体动力学障碍在许多呼吸系统疾病的发生发展过程中起重要作用,研究线粒体动力学障碍为呼吸系统疾病形成机制提供新的视野。     

Sirt1在缺氧条件下对心肌细胞线粒体融合与分裂中的作用

目的 探讨缺氧条件下线粒体动态学变化及Sirt1在其中的作用.方法 ①收集2014年于新桥医院心血管外科行手术治疗的先心病患儿29例,其中非紫绀型先心病14例,紫绀型先心病15例,取术中所切除的右室流出道心肌组织为心肌标本,Western blot检测促线粒体分裂蛋白Drp1与Fis1表达情况.②将H9c2心肌细胞置入缺氧培养箱(94％N2,5％ CO2,1％ O2)中进行培养,检测缺氧0、2、4、8、12 h后促线粒体分裂蛋白Drp1与Fis1的表达水平.③将线粒体靶向质粒分别同空载质粒、Sirt1过表达质粒和Sirt1干扰质粒共转染H9c2细胞,常氧或缺氧培养箱中培养12 h后,激光共聚焦显微镜下观察线粒体融合、分裂情况;④运用腺病毒Ad-Sirt1和慢病毒Lv-Sh-Sirt1分别在H9c2细胞中过表达或干扰Sirt1后,将细胞置于缺氧培养箱中培养12 h,检测Drp1与Fis1表达水平;⑤分别转染空载质粒、Sirt1过表达质粒和Sirt1干扰质粒至H9c2细胞后,缺氧培养12 h,LDH试剂盒检测细胞毒性.结果 ①同非紫绀组相比,紫绀组心肌中Drp1与Fis1表达显著增高,Drp1相对灰度值:[(0.47±0.11)vs(0.76±0.12)、Fis1相对灰度值(0.53 ±0.02)vs (0.83 ±0.03),P＜0.05];②细胞水平研究结果显示Drp1与Fis1的蛋白表达随缺氧的时间的延长呈递增趋势;③激光共聚焦结果表明,Sirt1过表达后能够一定程度地缓解缺氧诱导的线粒体分裂(P＜0.05),而当Sirt1受到干扰后,缺氧所诱导的线粒体分裂水平明显提高(P＜0.05);④在缺氧条件下,过表达Sirt1能够抑制Drp1与Fis1蛋白表达水平(P＜0.05),而Sirt1被抑制后,Drp1与Fis1蛋白表达水平增加(对照组,过表达组,低表达组Drp1相对灰度值依次为[(0.47 ±0.02)vs(0.36±0.02) vs (0.78 ±0.04);Fis1相对灰度值依次为(0.64±0.02) vs (0.42±0.02) vs (0.80±0.04),P＜0.05];⑤Sirt1过表达能够降低缺氧刺激后H9c2心肌细胞的死亡率.结论 Sirt1可能通过调控促线粒体分裂蛋白Drp1与Fis1表达水平促进心肌细胞在缺氧条件下的适应.     

线粒体脑肌病研究进展

线粒体脑肌病是一组由于线粒体DNA实变导致的线粒体结构和功能异常．从而累及中枢神经系统和肌肉组织的疾病．其临床表现复杂多样．主要依据临床症状、生化检测、电生理、影像学检查及骨骼肌活检结果来进行诊断，目前仍缺乏有效的治疗手段。     

癫痫大鼠海马线粒体融合分裂相关基因的表达变化

目的:观察大鼠癫痫持续状态后线粒体融合分裂相关基因Mfn2和Drp1在海马中的动态变化,探讨线粒体融合分裂在癫痫发生中的作用。方法:随机将成年雄性Wistar大鼠48只分为对照组、癫痫持续状态(status epilepticus,SE)后2 h、8 h及24 h组,后3组建立氯化锂-匹鲁卡品诱导的大鼠癫痫持续状态模型。观察各组大鼠行为学变化;采用Nissl染色检测海马神经元损伤;采用实时定量PCR(real time quantitative PCR,QT-PCR)方法观察大鼠海马Mfn2及Drp1 mRNA表达变化。结果:①与对照组相比,SE组可见大鼠海马CA1和CA3区细胞正常结构破坏、神经元脱失等改变,以癫痫发作后24 h最显著。②与对照组相比,SE后Mfn2 mRNA表达均较对照组显著降低(F=5.362,P=0.006),而Drp1 mRNA表达均较对照组显著升高(F=6.655,P=0.002)。结论:线粒体融合分裂失平衡可能是造成癫痫神经损伤的重要原因。     

线粒体DNA与双相障碍发病的相关性研究进展

线粒体是细胞能量代谢的中心。人体内线粒体DNA突变可导致细胞氧化磷酸化及能量供应异常,可能与双相障碍的发生有关。文章就线粒体DNA与双相障碍发生的相关性研究进行综述。     

线粒体DNA与双相障碍发病的相关性研究进展

线粒体是细胞能量代谢的中心.人体内线粒体DNA突变可导致细胞氧化磷酸化及能量供应异常,可能与双相障碍的发生有关.文章就线粒体DNA与双相障碍发生的相关性研究进行综述.     

线粒体激酶PINK1的功能及其在神经退行性疾病与肿瘤中作用的研究进展

PINK1是一种线粒体丝苏氨酸蛋白激酶,其在氧化应激诱导的线粒体功能失调中起保护性作用.线粒体膜电位去极化时,PINK1募集parkin蛋白诱导线粒体自噬.生理状态下,PINK1在线粒体中被剪切并释放入胞质促进神经元分化.PINK1突变能够导致常染色体隐性早发帕金森病.在非神经退行性疾病中,PINK1通过激活胞质AKT信号通路、与线粒体抗凋亡蛋白Bcl-XL相互作用等机制,调节神经胶质瘤、乳腺癌等肿瘤细胞的生长与凋亡.本文对PINK1的生理功能及其在神经退行性疾病和肿瘤发生过程中的作用进行综述.     

杨梅素对人卵巢癌SKOV3细胞自噬的诱导作用及线粒体分裂的促进作用

目的：观察杨梅素作用于人卵巢癌SKOV3细胞后细胞自噬的发生和线粒体分裂程度,探讨杨梅素对其线粒体分裂的影响及自噬的诱导作用。方法：体外培养SKOV3细胞,杨梅素给药剂量按0、20、40和60 g·L^-1分为对照组和低、中、高剂量杨梅素组,均作用12 h。流式细胞术检测各组细胞线粒体膜电位变化,MitoTracker Red荧光探针特异性标记线粒体观察其形态,Western blotting法检测动力相关蛋白1（Drp1）、线粒体分裂蛋白1（Fis1）和自噬相关蛋白LC3-Ⅰ及LC3-Ⅱ蛋白表达水平,采用间接免疫荧光法检测自噬相关蛋白LC3表达强度。结果：与对照组比较,各剂量杨梅素组细胞线粒体膜电位下降比例明显升高（t=3.27,t=6.85,t=5.49,P<0.05）。与对照组比较,各剂量杨梅素组细胞中线粒体数目增加,且线粒体砂砾感增强。与对照组比较,各剂量杨梅素组细胞中Drp1（t=4.35,t=3.28,t=6.17,P<0.05）和Fis1（t=8.32,t=6.74,t=9.27,P<0.05）蛋白表达水平明显升高,中和高剂量杨梅素组细胞中LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值明显升高（t=3.28,t=4.21,P<0.05）。间接免疫荧光检测,与对照组比较,随着杨梅素给药剂量增加,LC3表达强度逐渐增强。结论：杨梅素能够诱导人卵巢癌SKOV3细胞发生自噬,并对线粒体动分裂有明显促进作用。     

线粒体动力学改变对APP/PS1小鼠移植黑色素瘤生长的抑制作用

目的：探讨线粒体动力学的变化对APP/PS1转基因小鼠移植黑色素瘤生长的抑制作用及其机制。方法：将C57BL/6J （C57）和APP/PS1雄性小鼠分为C57移植瘤组（n=7）和APP/PS1移植瘤组（n=7）。观察2组小鼠肿瘤出现时间并计算肿瘤体积,绘制移植瘤生长曲线。光学显微镜观察2组小鼠肿瘤组织形态表现,Western blotting法检测2组小鼠肿瘤组织中线粒体融合蛋白2（Mfn2）、动力相关蛋白1（Drp1）、线粒体分裂蛋白1（Fis1）、泛素化及多泛素化蛋白、LC3、PINK1及Parkin蛋白表达水平。结果：C57移植瘤组和APP/PS1移植瘤组小鼠皮肤下均见肿瘤组织,肿瘤细胞内呈现黑色素颗粒。与C57移植瘤组比较,APP/PS1移植瘤组小鼠出瘤时间晚,肿瘤组织体积小（P<0.05）。小鼠肿瘤组织中Mfn2表达水平降低（P<0.05）,Fis1和Drp1表达水平升高（P<0.05）,泛素化及多聚泛素化蛋白、LC3-Ⅱ、PINK1和Parkin蛋白表达水平升高（P<0.05）。结论：APP/PS1小鼠移植瘤模型肿瘤生长缓慢,其机制可能与PINK1/Parkin通路参与线粒体自噬有关。     

线粒体转录复合物相关蛋白原核表达与纯化

目的获取人线粒体转录因子A(TFAM)、线粒体转录因子B1(TFB1M)、线粒体转录因子B2(TFB2M)基因片段,高效表达和纯化带有谷胱甘肽转移酶(GST)标签的GST-TFAM、GST-TFB1M、GST-TFB2M融合蛋白。方法设计引物扩增得到TFAM、TFB1M、TFB2M的cDNA片段,通过引入的酶切位点克隆至表达载体pET42a,构建重组表达载体,并导入E.coliBL21宿主菌中,异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)诱导表达重组的GST融合蛋白,谷胱甘肽琼脂糖珠纯化表达产物,十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)进行分析鉴定。结果获得pET42a-TFAM、pET42a-TFB1M、pET42a-TFB2M表达质粒,测序结果与GenBank的基因序列一致。SDS-PAGE分析结果显示,重组GST-TFAM、GST-TFB1M、GST-TFB2M融合蛋白分别在相对分子质量56 000、67 000、69 000处出现特异性蛋白条带,经GST亲和层析纯化后,得到高纯度的融合蛋白。结论成功构建了基因重组体pET42a-TFAM、pET42a-TFB1M、pET42a-TFB2M,制备了GST...