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镉对线粒体损伤机制的研究进展
镉(Cadmium,Cd)是机体生长发育的非必需元素,也是一种重要的环境污染物.Cd在人体内的半衰期很长,大概10～35年,被美国毒物管理委员会(ATSDR)列为第6位危及人体健康的有毒物质,很少量进入人体即可对肾、肺、肝、睾丸、骨骼及血液等多系统造成损伤,甚至致畸、致突变,国际癌证研究机构确定其为人类和实验动物的肺癌和前列腺癌的确认致癌物 [1-3].Cd的毒性机制现在还不太清楚,很可能与线粒体的结构和功能异常有关.线粒体是细胞能量产生的主要部位,还是许多外来化合物敏感、早受到累及的靶点 [4].
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PC12细胞作为氧化应激细胞模型的研究进展
在正常机体内,活细胞可以从不同来源持续产生自由基,如线粒体从电子传递链释放自由基,信号转导剂氧化亚氮等形成活性的亚硝基自由基,氧化还原反应中活化的金属通过Fenton反应和Haber-Weiss反应产生自由基,当种种原因导致体内过氧化氢( H2 O2)、一氧化氮(NO)、过氧自由基O2-等各种活性氧化物(reactive oxygen species,ROS)超过了机体内源性的抗氧化能力,则引起机体内氧化/抗氧化系统平衡失调,发生氧化应激损伤[1].多方面的神经病理学研究显示,神经退行性疾病的发生与供体的氧化产物水平增加有密切关系[2-5],因为脑和神经内含有大量的脂质、耗氧量较高,而神经元不能分裂,所以ROS蓄积引起的损伤有可能是疾病发生发展的重要诱因.
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PARP抑制剂3-AB改善糖尿病大鼠心功能
糖尿病性心肌病(diabetic cardiomyopathy,DCM)是导致糖尿病患者晚期死亡的主要原因之一.近年的研究表明,线粒体电子传递链过氧化物的产生增多是导致DM并发症发生4条途径的共同机制.PARP是DNA链氧化损伤的传感器[1],与 DCM的发生密切相关.然而,PARP的抑制剂3-AB对DCM的防治作用及机制少有报道.本研究旨在探讨3-AB对糖尿病心肌的保护作用,为临床DCM的防治提供可靠依据.
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呼吸链的电子漏路径和线粒体的超氧自由基代谢及其生物学意义
吸入机体的氧气90%以上在线粒体中被还原,呼吸链是执行这一功能的实体.呼吸链如同一条电子传递链,它的底物端有两个脱氢酶直接氧化三羧循环中的底物并将电子经泛醌传递给细胞色素链,细胞色素链的氧端是细胞色素氧化酶,它直接催化还原氧成水的反应.呼吸链电子传递还原氧的过程与ATP酶催化ADP+P→ATP的过程相偶联共同完成线粒体合成ATP的能量代谢,这是近半个世纪以来生物能力学研究的主题.近年来人们发现呼吸链传递电子并不像是一条绝缘很好的导线,而是在呼吸链的底物端(泛醌区)和氧端(细胞色素c)都有漏电现象.呼吸链漏出的电子没有参加合成ATP的能量代谢过程,而是参与了线粒体内生成超氧自由基和双氧水以及由此进一步产生其他活性氧自由基的自由基代谢过程.本文就这几年来我们对呼吸链电子漏现象的研究及其生物学意义做一些介绍.
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线粒体与细胞凋亡
细胞凋亡过程中许多重要事件的发生都与线粒体密切相关,包括Caspases激活因子的释放,如细胞色素C(cytochrome C,Cyt C)、电子传递链的改变、线粒体膜电位(ΔΨm)的丧失、细胞内氧化还原状的改变、Bcl-2家族促进和抑制凋亡蛋白的参与等.
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铁代谢相关心血管疾病的研究进展
铁对于机体多种代谢过程至关重要,可催化能量产生、解毒等所需的关键氧化还原反应.它是血红蛋白、肌红蛋白、线粒体电子传递链复合体、细胞色素P450系统和许多其他蛋白质的组成成分.心脏的多种生理过程也需要铁的参与,但过量的铁也可能引起潜在的危害,它可能在多种心血管疾病中起重要作用.本文就铁代谢与心血管疾病的关系作一综述.
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阿尔茨海默病转线粒体DNA细胞系的病理特征及应用
研究表明Alzheimer病(AD)患者多种组织中存在线粒体缺陷[1-3],由于线粒体电子传递链(ETC)是由核DNA 与线粒体DNA 共同编码的,所以当功能检测中发现ETC缺陷时,很难确定是核DNA缺陷所致,还是线粒体DNA缺陷所致,给深入研究这类疾病的发病机制造成障碍.
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牛磺酸对重型颅脑创伤大鼠脑线粒体呼吸功能的影响
线粒体是产生能量的重要部位.颅脑创伤使得神经元线粒体电子传递链遭到破坏,氧化呼吸功能受损,引起一系列脑供氧减少的级联反应~([1]).
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老年黄斑变性患者线粒体基因及表达产物的研究
老年黄斑变性(age-related macular degeneration,AMD)是当前严重的老年性致盲眼病之一.新近研究表明,老年性疾病的发生与发展涉及细胞质中线粒体DNA(mitochondrialDNA,mtDNA)突变及其参与编码的电子传递链酶复合物活性[1],我们通过检测AMD患者mtDNA突变和电子传递链酶复合物活性,探讨AMD发病与线粒体基因及其表达产物的关系.一、对象与方法1.对象:选择湿性AMD患者26例,年龄(64.6±5.6)岁;干性AMD患者10例,年龄(63.9±9.3)岁;另选正常对照者20例,年龄(62.1±6.2)岁.实验分为3组,各组间年龄差异无显著性(F=1.69,P＞0.05).根据现行临床AMD诊断标准、经荧光素眼底血管造影、Humphery视野计及视觉诱发电位检测确诊为AMD患者.
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不同强度急性疲劳运动对大鼠心肌线粒体电子传递链酶复合体活性的影响
目的:研究不同强度急性疲劳运动对大鼠心肌线粒体呼吸链酶复合体活性的影响,进一步探讨运动性疲劳发生的可能机制.方法:以21只健康雄性Wister大鼠为实验对象,随机等分为安静对照组、大强度运动组和中等强度运动组.大强度运动组大鼠进行间歇性跑台运动,速度为27m/min,总运动时间90min,每10min间歇1min;中等强度运动组大鼠进行持续性跑台运动,速度为18m/min,运动时间100min;对照组大鼠未进行任何运动.差速离心提取大鼠心肌线粒体.分光光度法测定线粒体呼吸链酶复合体(CⅠ～CⅣ)活性.结果:大强度运动组C Ⅰ的活性与安静对照组相比无显著性差异,CⅡ、CⅢ和CⅣ活性显著低于安静对照组(P＜0.01),分别低20.24%、25.37%和41.03%;中等强度运动组CⅠ、CⅢ和CⅣ活性显著低于安静对照组(P＜0.05),分别低50.07%、35.90%和20.90%,CⅡ活性无显著性差异.中等强度运动组CⅠ活性显著低于大强度运动组(P＜0.01),CⅡ活性显著高于大强度运动组(P＜0.01),CⅢ和CⅣ活性与大强度运动组无显著性差异.结论:大强度运动和中等强度运动均会引起大鼠心肌线粒体电子传递链酶复合体活性不同程度的变化,且大强度运动主要影响FADH2电子传递链酶复合体的活性,而中等强度运动主要影响NADH电子传递链酶复合体的活性.
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补充辅酶Q10与递增负荷训练对一次力竭运动大鼠骨骼肌线粒体呼吸链酶复合体活性的影响
目的:探讨补充外源性辅酶Q10(Co Q10)及递增负荷运动训练对一次力竭运动大鼠骨骼肌线粒体呼吸链酶复合体Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ活性的影响.方法:36只2月龄健康雄性Wister大鼠随机分为4组(n=9):对照组(NC)、补充CoQ10组(QC)、训练组(NE)和补充CoQ10+训练组(QE).喂养及训练时间共7周.QC组和QE组每天按2mg/100g体重剂量灌胃补充Co Q10一次.NC组和QC组不进行运动训练,NE组和QE组进行递增负荷水平跑台运动训练.7周后各组均进行一次力竭运动,运动后即刻断头处死,迅速取出股四头肌.差速离心提取骨骼肌线粒体,分光光度法测定线粒体呼吸链酶复合体(C Ⅰ～CⅢ)活性.结果:(1)C Ⅰ活性:与NC组比较,QC组和QE组均显著下降(P<0.05,P<0.01);与NE组比较,QE组显著下降(P<0.05).(2)CⅡ活性:与NC组比较,QC组显著升高(P<0.01);与QC组比较,QE组显著下降(P<0.01);与NE组比较,QE组显著上升(P<0.05).(3)CⅢ活性:与NC组比较,QC组和NE组均显著上升(P<0.01).结果提示:(1)单纯补充CoQ10和递增负荷训练均可提高力竭性运动后即刻骨骼肌线粒体呼吸链功能,且单纯补充Co Q10效果更佳.(2)递增负荷运动训练与补充CoQ10在提高力竭性运动后即刻骨骼肌线粒体功能方面无协同作用.
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运动性组织损伤的线粒体机制
细胞能量代谢的重要过程三羧酸循环和氧化磷酸化均在线粒体中进行,因此线粒体常被比作细胞的动力工厂.但在提供能量的同时线粒体亦会生成活性氧(ROS)等副产品,特别是伴随着运动应激,线粒体处于高NADH、高氧状态,其电子传递链上的氧化还原酶也处于高还原状态,引起ROS生成大幅增加,ATP生成减少,线粒体内钙离子超载,膜电位降低,线粒体膜的通透性、液态性发生改变,细胞终以凋亡的形式死亡,导致组织损伤.现已证明运动诱发的细胞凋亡性组织损伤广泛地存在于骨骼肌、心肌、肝脏、肾脏等器官中,由于这些器官大都是由终末分化细胞构成的,故一定程度的细胞凋亡可能会使组织器官遭受严重的损伤并导致永久性的功能障碍.如何避免或减轻运动性组织损伤已成为运动医学领域的一项重要研究内容,本文即就此方面内容做一综述.
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外源化学物干扰肝细胞线粒体ATP合成体系机制的研究进展
细胞合成ATP的氧化体系包括线粒体呼吸电子传递链以及氧化磷酸化过程.其主要生理功能是生成维持正常生命活动所必需的能量物质ATP.本文通过总结外源化学物影响ATP合成体系的作用机制,建立外源化学物干扰线粒体能量代谢功能的肝细胞实验研究模型,以期预防外源化学物急慢性危害的有效生物学干预措施等方面对外源化学物干扰肝细胞线粒体ATP合成体系的研究进展进行了综述.
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GRIM-19与STAT3蛋白作用及相关机制研究进展
线粒体在细胞生理当中起非常重要的作用,为主要供能器官,其在能量生成、应激、ROS生成方面起到了非常重要的作用,同时也在细胞凋亡方面扮演了重要角色.其中,线粒体NADH complex Ⅰ是电子传递链第1步,随着NADH氧化成NAD+,伴随着质子穿越线粒体内膜,氧化还原辅助因子激活.研究显示,NADH:泛酮氧化还原酶(complex Ⅰ)共有45个亚单位,7个由线粒体DNA编码,其余由核编码基因编码,从胞质输送到线粒体.原核生物线粒体com-plex Ⅰ系统由13～14个亚基组成,这些亚基在真核生物中得到了保留,并且进化出氧化还原辅助因子[1].线粒体complex Ⅰ呈L型,其有2个臂,一个位于脂双层,另一个因含有更多亲水集团,突出于胞膜,且可以和胞膜分离,产生亚单位.其中GRIM-19是complex Ⅰ亚单位中的一员,是已知的氧化还原辅助因子[4].GRIM-19在细胞生长、凋亡以及维系线粒体复合物Ⅰ功能方面起到了非常重要的作用,并在近期得到了广泛研究.
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不同剂量补铁对运动性低血红蛋白大鼠肝脏线粒体呼吸功能的影响
目的:探讨在大强度运动训练期间复合补铁对运动性低血红蛋白大鼠肝脏线粒体呼吸功能的影响.方法:将雄性Wistar大鼠40只随机分为5组(n=8):对照组(C)、运动组(T)、小剂量补铁+运动组(S+T)、中剂量补铁+运动组(M+T)和大剂量补铁+运动组(L+T),除对照组外其余各组大鼠均进行递增负荷运动训练8周,每周训练6d,补铁大鼠从第5周开始补铁.力竭运动后即刻取样,差速离心法提取肝脏线粒体.分光光度法测定线粒体电子传递链酶复合体Ⅰ～Ⅳ(C Ⅰ～Ⅳ)活性.结果:①与C组相比,T组CⅠ、CⅡ和CⅣ活性均显著提高(P＜0.05,P＜0.01),S+T组、M+T组和L+T组CⅠ ～CⅣ活性均显著提高(P＜0.05,P＜0.01).②与T组相比,S+T组CⅡ活性显著提高(P＜0.05),M+T组CⅢ和CⅣ活性均显著提高(P＜0.01),L+T组CⅠ ～CⅣ活性均显著提高(P＜0.05,P＜0.01).结论:大强度运动训练期间复合补铁,可提高肝脏线粒体呼吸功能及机体有氧工作能力.从运动能力考虑,中剂量补铁效应较好.
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线粒体电子传递链复合物Ⅲ的组装及其研究进展
线粒体复合物Ⅲ是真核生物电子传递的必需载体,它接受来自于辅酶Q的电子,并传递给复合物Ⅳ.复合物Ⅲ由3个含辅因子的核心亚基和7-8个辅助蛋白组装而成,这些蛋白由核基因组与线粒体基因组共同编码.复合物Ⅲ的组装是一个十分复杂的过程,是以组装因子介导、以模块式的组装形式来实现的.尽管目前对复合物Ⅲ的结构研究得较为清楚,但对其组装的研究还是处于初级阶段.一些线粒体疾病是由于复合物Ⅲ的错误组装而引起的,所以研究其组装的机制和过程将会有助于深入地理解某些线粒体疾病的发病机理.综述复合物Ⅲ的组装过程以及各种组装因子在不同组装阶段中的作用,以期为后续复合物Ⅲ的研究提供参考.
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辅酶Q10对脑衰老影响的实验研究
衰老是在生命进程中机体各组织器官出现功能和形态退变的过程.而一氧化氮(NO)是存在于生物机体内的一种信号分子,调节心血管系统、神经系统和免疫功能.近年研究发现NO与衰老也有密切的关系[1].辅酶Q10是真核细胞线粒体电子传递链的组成成分,参与氧化磷酸化,临床上主要用于心脏病的治疗,增加能量的供应.但辅酶Q10也是体内一个重要的还原剂,能清除自由基,减轻氧化损伤[2].本文主要通过给D-半乳糖老化模型小鼠补充外源性辅酶Q10,测定其大脑中NO和一氧化氮合酶(NOS)的变化,观察它对衰老小鼠大脑的影响.现将结果报告如下.
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氧化应激与高血压
据报道,原发性高血压患者血中活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)比健康人群明显升高.ROS是由细胞内线粒体电子传递链、NADPH氧化酶、黄嘌呤氧化酶、环氧化酶NO合酶、血红素氧合酶等产生.同时也存在超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶、硫氧还蛋白、胆红素等清除系统,通过产生和清除系统的平衡,使ROS维持在正常生理水平.这一平衡破坏又成为产生过多ROS的原因.据报道,过量产生的ROS,一方面引起血压升高;另一方面,血压升高也是诱导ROS产生的原因.此外,ROS自身也会刺激产生过量的ROS,过量产生的ROS参与高血压时的心功能损害,在高血压形成方面,ROS也很可能是其产生的基础.
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镉对线粒体结构和功能损伤机制的研究进展
总结了近年来镉对细胞线粒体结构和功能损伤的研究进展,基本阐明其对线粒体的损伤机制,包括膜电位的损伤、活性氧物质的生成、氧化磷酸化的解耦联、电子传递链的抑制等.
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细胞色素氧化酶的DAB法与Nadi反应的比较
细胞色素氧化酶存在于细胞线粒体的内膜上,是电子传递链中的酶,它的活性往往作为细胞内氧化代谢的指标,也是线粒体的标志酶之一[1].早期常用经典的Nadi反应即吲哚酚蓝法显示细胞色素氧化酶,现在广泛使用DAB法.这两种方法的特异性如何,有何优劣,未见有详细的报道,因此,我们进行了两种方法的比较研究.
