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转线粒体细胞系的构建及其在老年性痴呆研究中的应用
线粒体是一种独特的细胞器,它具有自己的DNA,其DNA由16 569碱基对组成.线粒体DNA可编码13条与细胞氧化磷酸化呼吸链有关的多肽[1].
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心肌病心肌肌钙蛋白Ⅰ磷酸化及降解的初步研究
目的 探讨心肌肌钙蛋白Ⅰ(cTnⅠ)在心室扩张、心力衰竭患者心肌组织中的磷酸化与降解及其信号通路调节.方法 4例原发性扩张型心肌病患者.3例其他病因继发心室扩张,心脏移植术受体心脏,1例行双瓣膜置换及左心室改良术,部分左心室切除心肌组织.6例正常心脏.分别行光镜、电镜病理学检测,Western blot方法检测左心室心肌组织cTnⅠ磷酸化、去磷酸化,cTnⅠ降解片段及蛋白激酶C(PKC)表达,甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)作为内参半定量.结果 扩张左心室心肌内均检测到cTnⅠ表达及降解片段,正常左心室心肌内均可见cTnⅠ表达,未见降解条带.扩张左心室心肌均有明显磷酸化cTnⅠ表达,半定量结果均明显高于正常对照组(P<0.05),两组心肌病表达比较差异无统计学意义.扩张左心室心肌内均可见程度不同的去磷酸化cTnⅠ表达,正常组未出现明显去磷酸化cTnⅠ表达.扩张左心室及正常对照组左心室心肌组织内均未检测到明显的PKCβ1、PKCβ2表达.结论 扩张心室心肌组织内cTnⅠ降解片段的存在可能与心肌病变的发生、发展有关,并在长期慢性心功能的损害中起重要作用.衰竭心肌组织内cTnⅠ磷酸化程度显著增强,PKCβ1、PKCβ2与其磷酸化程度增高可能不相关.
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左-卡尼汀对心脏瓣膜替换术患者心肌细胞线粒体的影响
线粒体是细胞氧化磷酸化和产生能量的重要场所,也是心肌细胞脂肪酸氧化获得ATP的重要来源,正常生理状态下,人体80%以上的能量由线粒体氧化磷酸化产生.内源性左-卡尼汀(L-CN)主要是以脂酰卡尼汀的形式将长链脂肪酸从线粒体膜外转运到线粒体基质内,以促进其氧化.心功能不全或衰竭的患者存在内源性L-CN缺乏或代谢障碍[1].体外循环(CPB)心内直视手术后,内源性L-CN缺乏,补充L-CN是十分有效的辅助治疗手段[2] .为探讨L-CN对心肌线粒体的保护机制,本研究对69例心脏瓣膜替换术患者进行了对比观察.
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胸腹主动脉外科手术中脊髓缺血的保护
下肢截瘫是胸腹主动脉疾病外科治疗的严重并发症.手术中阻断主动脉后,远端血压下降将导致脊髓灌注压下降,而近端的血压升高致心脏的后负荷及脑脊液压力升高.目前认为,脊髓缺血后损伤机制是脊髓的血供减少致神经元缺血;常温下线粒体氧化磷酸化停止3~4?min,三磷酸腺苷(ATP)的储备即耗竭;细胞膜ATP酶依赖性泵功能衰竭导致细胞内外离子平衡紊乱,细胞内钙蓄积,钙水平增高激活钙依赖性酶,损伤DNA及结构蛋白[1].黄嘌呤氧化酶释放使得脊髓再灌注时,次黄嘌呤氧化形成超氧自由基,内生性氧自由基消除剂无法消除大量的氧自由基,导致细胞损伤.另外,具有神经毒性的氨基酸大量释放可增加血管活性物质而致微血管栓塞,进一步加重缺血导致恶性循环.但脊髓缺血损伤的机制并未完全明了,我们将从保障脊髓血流灌注,提高脊髓对缺血的耐受,缺血后再灌注损伤的防护三方面阐述并分析脊髓缺血的保护.
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控制性超促排卵对小鼠卵母细胞线粒体数目和功能的影响
目的 探讨控制性超促排卵(COH)对小鼠卵母细胞胞质内线粒体数目、分布、氧化磷酸化(OXPHOS)活性以及活性氧生成的影响,进而分析COH来源的卯母细胞高损失率的可能机制.方法 将实验小鼠随机分为COH组(20只)和对照组(40只),采用实时定量PCR技术、免疫荧光和荧光素-荧光素酶反应发光法分别检测两组小鼠卵母细胞线粒体DNA (mtDNA)拷贝数、线粒体膜电位(△Ψm)强度、三磷酸腺苷(ATP)含量、线粒体分布和胞质内活性氧水平.结果 卵母细胞mtDNA平均拷贝数对照组为(2.16±0.19)× 105,COH组(1.15±0.10) ×105,两组比较,差异有统计学意义(P<0.05);COH组卵母细胞的平均△Ψm强度和ATP平均含量分别为0.34±0.03和(241±20)fmol/枚,对照组分别为0.82±0.07和(325±11) fmol/枚,两组分别比较,差异均有统计学意义(P<0.05).两组间线粒体呈均匀分布的卵母细胞比率[COH组76.5%(78/102)、对照组82.1%(69/84)]比较,差异均无统计学意义(P>0.05).卵母细胞胞质内活性氧水平COH组为1.07±0.07,对照组为0.93±0.08,两组比较,差异也无统计学意义(P>0.05).结论 非生理性的COH过程抑制了卵母细胞线粒体DNA复制和OXPHOS活性,继而可能影响卵母细胞细胞质的成熟进程,这可能是COH周期卵母细胞高损失率的发生机制.
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胆红素脑病的磁共振影像诊断
胆红素脑病的发生与非结合胆红素(间接胆红素)增高有关,因非结合胆红素为脂溶性,与富有磷脂的脑组织有亲和力,进人脑组织后使脑细胞内线粒体氧化磷酸化的偶联作用脱节,脑细胞的能量产生受到抑制,致使脑组织受损.胆红素是血红蛋白代谢的终末产物,新生儿胆红素代谢及排泄不完善,可导致胆红素增多造成黄疸.当血清中非结合胆红素量超过白蛋白运载能力时,或血脑屏障不完善及受损时,则会进入脑内,产生胆红素脑病.
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线粒体呼吸链酶复合物Ⅰ缺陷的临床和分子遗传学研究进展
线粒体病病因复杂,基本原因为线粒体呼吸链酶系统代谢异常导致氧化磷酸化障碍,三磷酸腺苷(ATP)产生减少,因此,能量需求越高的组织和器官受损越重,如中枢神经系统、骨骼肌和心脏[1-2].
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结肠癌代谢重编程的研究进展
肿瘤有氧糖酵解代谢方式已经成为肿瘤细胞重要的特性之一,同时也使肿瘤代谢成为肿瘤研究和抗肿瘤治疗的关键切入点.以往结肠癌的相关研究多集中于基因表型的改变,但仍未改变结肠癌全球发病率逐年升高的严峻趋势.肿瘤细胞的基因突变、扩增等使其代谢模式发生改变,发生代谢重编程.因此,从肿瘤细胞与正常细胞迥然相异的分解和合成代谢方式入手,有望寻找到更具靶向性的治疗策略.本文现就结肠癌发生发展的代谢特征作一综述.
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线粒体ATP敏感钾通道在3-硝基丙酸预处理保护多巴胺神经元中的作用
帕金森病是老年人常见的运动障碍疾病,其病理基础为中脑黑质多巴胺神经元变性.3-硝基丙酸(3-nitropropionic acid,3-NP)是线粒体复合体Ⅱ的抑制剂,它可抑制氧化磷酸化,而小剂量、间隔一定时间的应用则可提高神经元对缺血缺氧的耐受性[1].但它对多巴胺神经元是否有保护作用尚未见报道.为此,我们使用3-NP对多巴胺神经元进行化学预处理,利用线粒体KATP通道的阻断剂5-羟基葵酸(5-HD)及激动剂二氮嗪(diazoxide)作为工具药,研究3-NP预处理对多巴胺神经元的保护作用及可能的机制.
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化学预处理对沙土鼠前脑缺血的影响及其与线粒体ATP敏感钾通道的关系
化学药物对细胞氧化磷酸化的轻度抑制,可诱导神经元提高对致死性的缺血/缺氧损伤的耐受能力,这种与缺血预处理类似的内源性适应过程称为化学预处理.鉴于缺血预处理机制涉及线粒体ATP敏感钾通道(mitochondrial ATP-sensitive potassium channel,MitoKATP)的激活,我们以3-硝基丙酸(3-nitropropionic acid,3-NPA)为预处理应激原,在沙土鼠缺血再灌注模型研究了化学预处理的神经保护作用及MitoKATP拮抗剂5-羟基癸酸盐(5-hydroxydecanoate,5-HD)对预处理效果的影响.
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线粒体基因突变对氧化磷酸化的影响及其在阿尔茨海默病发病中的意义
近年研究发现,阿尔茨海默病(AD)患者线粒体细胞色素氧化酶(COX)活性选择性降低,部分患者特异性存在线粒体DNA(mtDNA)COX基因突变.我们于2000~2002年以AD胞质杂交细胞(cybrid)为实验模型,观察mtDNA基因突变对线粒体氧化磷酸化(OXPHOS)及β-淀粉样蛋白(Aβ)产生、神经原纤维缠结(NFT)形成和神经元凋亡的影响,探讨mtDNA基因突变在AD发病中的意义.
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线粒体病诊断中的若干问题
自20世纪60年代Luft报道1例由线粒体氧化磷酸化偶联障碍引起的肌病和非甲状腺功能亢进性高代谢状态之后,人们对线粒体与人类疾病的关系开始有了初步的认识,并相继提出了线粒体肌病和线粒体脑肌病的概念.在此后的20多年间,线粒体病的诊断主要依靠肌肉活检发现不整红边纤维(ragged red fiber,RRF)以及线粒体呼吸链酶复合体功能测定.80年代末期Holt和Wallace相继在进行性眼外肌麻痹和Leber遗传性视神经病的患者中发现了线粒体DNA(mtDNA)的大片段缺失和点突变 [1,2].人们通过mtDNA分析发现mtDNA突变可导致多种中枢神经系统症状群,越来越多的神经系统变性疾病、骨骼肌疾病和心肌病被发现与线粒体的功能障碍有关.除此之外,线粒体病还可以导致周围神经病、糖尿病、神经性耳聋、视网膜变性、视神经萎缩、甲状腺和甲状旁腺功能低下、垂体功能低下、胃肠运动障碍、难治性贫血、近段肾小管病、Fanconi综合征、慢性间质性肾小管肾病以及对称性多发性脂肪瘤等.随着临床医生对线粒体病认识的不断提高,探讨如何对线粒体病做出准确的诊断就显得尤为重要.
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听神经瘤S518磷酸化Merlin蛋白的表达及与CD44结合特性
目的 探讨听神经瘤组织中S518磷酸化对Merlin蛋白与细胞表面糖蛋白CD44结合能力的影响及其与肿瘤生长的关系.方法 35例听神经瘤组织标本均经过病理学证实,用免疫组织化学技术和免疫印迹技术分析S518磷酸化Merlin蛋白的表达、组织学分布情况,以手术中切除的正常颅神经作对照.将各标本中S518磷酸化Merlin条带的相对灰度值与听神经瘤临床分期、瘤体大小、病程及囊性变进行相关分析.用免疫沉淀技术比较野生型Merlin蛋白及S518磷酸化Merlin蛋白与CD44结合能力的差异.结果 在听神经瘤组织中Merlin蛋白发生S518磷酸化且分布集中于核周;正常对照神经组织中Merlin也发生S518磷酸化,但是其含量较听神经瘤组织低.S518磷酸化的Merlin蛋白在听神经瘤组织中的表达量与临床分期、肿瘤大小、病程及囊性变之间无统计学相关关系.在听神经瘤组织中,与S518磷酸化的Merlin蛋白结合的CD44量高于与野生型Merlin蛋白结合的CD44的量.结论 在听神经瘤组织中,S518磷酸化的Merlin蛋白与CD44的结合能力增加,CD44与野生型Merlin蛋白和S518磷酸化Merlin蛋白结合后可能产生不同细胞生物学行为.
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口腔鳞癌相关成纤维细胞能量代谢表型的实验研究
目的 运用细胞代谢呼吸动态分析仪研究口腔鳞癌相关成纤维细胞(oral cancer associated fibroblasts,CAFs)能量代谢表型,为靶向CAFs代谢治疗口腔鳞癌提供研究依据.方法 原代培养CAFs和癌旁正常成纤维细胞(normal fibroblasts,NFs),细胞代谢呼吸动态分析仪对CAFs和NFs进行线粒体和糖酵解压力测试,通过比较CAFs和NFs的OCR、ECAR值分析二者氧化磷酸化和糖酵解代谢水平的差异,得出CAFs能量代谢表型.结果 CAFs和NFs氧化磷酸化基础水平基本一致,CAFs氧化磷酸化大值和储备值明显提高(P<0.01);CAFs糖酵解基础值、大值和储备值均明显高于NFs(P<0.01).结论 CAFs氧化磷酸化和糖酵解代谢能力较NFs显著增强,氧化磷酸化水平的增强主要体现在储备能力上,抑制CAFs氧化磷酸化储备能力可能成为新的抑癌靶点.
关键词: 口腔鳞癌相关成纤维细胞 氧化磷酸化 糖酵解 -
葡萄糖“糖酵解-有氧氧化脱耦联”在慢性心肌肥厚进展中的作用
目的 探讨葡萄糖“糖酵解-有氧氧化脱耦联”在慢性心肌肥厚进展过程中的作用及其机制.方法 采用小鼠主动脉缩窄(TAC)模型诱导慢性心肌肥厚至慢性心力衰竭过程.采用Western blotting检测慢性心力衰竭进展过程中磷酸化丙酮酸脱氢酶(p-PDH)蛋白的动态表达变化,同时观察DCA药物处理对小鼠心功能及生存曲线的影响;采用TUNEL法原位检测两组心肌细胞凋亡的改变.结果 Western blotting结果表明,小鼠TAC模型中p-PDH的表达在术后第1天即开始升高,术后第3天达到峰值,术后2周仍升高,而在术后12周时表达很低.与对照组相比,DCA处理组的p-PDH明显降低(P<0.05);进一步超声心功能分析表明,DCA处理组加速了失代偿期心功能的恶化,进而降低了小鼠的20周生存率;TUNEL法半定量分析结果显示,DCA处理组的心肌细胞凋亡指数(29.3±2.5)明显高于对照组(18.8±1.9,P<0.05).结论 心肌的葡萄糖代谢从糖酵解向氧化磷酸化转变促进了代偿性心肌肥厚向失代偿性心力衰竭的转变;葡萄糖氧化磷酸化促进心力衰竭的机制与心肌细胞凋亡增多有关.
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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+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.
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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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低氧训练对有氧代谢酶影响的研究进展
氧是人体生命活动不可或缺的物质之一.机体主要依靠细胞有氧氧化和线粒体氧化磷酸化产生的ATP作为生存和各种活动的能量来源.有报告指出,耐力训练可提高大摄氧量10~15%,而线粒体有氧代谢酶活性可增加100%左右,所以有氧代谢酶活性的变化能迅速地反映有氧代谢能力的水平[1].
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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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抑制线粒体氧化磷酸化活性对卵子体外成熟、受精及发育的影响
目的:通过建立氧化磷酸化(oxidative phosphorylation,OXPHOS)活性抑制模型,分析线粒体能量代谢在卵子成熟、受精和胚胎发育过程中的作用.方法:卵子体外成熟培养液中引入10和100 nmol/L羰基氰4-(三氟甲氧基)苯腙[carbonyl cyanide p-(tri-fluromethoxy) phenyl-hydrazone,FCCP],以特异性抑制线粒体OXPHOS活性,分析卵子线粒体膜电位强度、三磷酸腺苷含量以及线粒体DNA拷贝数,以验证FCCP效应;检测卵子的活性氧(reactive oxygen species,ROS)含量、纺缍体和染色体结构完整性,并统计分析卵子体外生发泡破裂(germinal vesicle breakdown,GVBD)率、核成熟率、受精率及囊胚形成率.结果:FCCP(10和100nmol/L)处理组与对照组相比,卵子的核成熟率(55.8%和47.3%,vs.62.9%)、纺锤体/染色体结构完整率(37.9%和34.7%,vs.61.9%)、ROS水平(0.67和0.59,vs.0.94)和囊胚形成率(57.9%和41.8%,vs.68.3%)均有显著降低(P<0.05);而FCCP处理对卵子的GVBD发生率和体外受精率均没有显著影响(P>0.05).结论:线粒体能量缺乏显著降低卵子的核成熟率、ROS生成、纺锤体/染色体结构完整率和囊胚形成率,但对卵子的GVBD发生率和受精率没有显著改变.