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Irisin：一种诱导脂肪组织转化的肌因子
运动可诱导肌肉组织表达过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅助激活因子α（ peroxisome proliferator-activated receptorγoactivator-1α， PGC-1α），后者刺激线粒体生物合成、血管生成和肌纤维类型转变，并有助于预防和改善肌肉萎缩。为引人注意的是，PGC-1α表达增加常可引起诸多肌肉外的益处。肌肉组织中PGC-1α转基因小鼠的年龄相关肥胖和糖尿病发生率较低，生存期更长。然而，该机制一直不明确，有学者猜测，PGC-1α的表达可能刺激骨骼肌释放某些特殊因子，从而作用于其他器官［1］。2012年，科学家们发现了一种神奇的肌因子Irisin，很好地解释了这一现象。并且为以肥胖及肥胖代谢相关性疾病的研究和治疗提供了新方案。
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锌α2糖蛋白对脂肪细胞线粒体生物合成相关因子表达影响的研究
目的 探讨锌α2糖蛋白(ZAG)对脂肪细胞线粒体生物合成相关因子mRNA和蛋白表达的影响. 方法 构建重组小鼠ZAG真核表达质粒pcDNA3.1(-)-mZAG,经脂质体转染3T3-L1细胞,24 h后提取RNA和蛋白质.RT-PCR法及Western blot法检测过氧化物酶增殖型受体7辅助活化因子1α(PGC-1α)、核呼吸因子1(NRF-1)、核呼吸因子2(NRF-2)、线粒体转录因子A(mtTFA) mRNA和蛋白的表达. 结果 与未转染组和pcDNA3.1(-)组比较,pcDNA3.1(-)-mZAG组3T3-L1细胞PGC-1α、NRF-1、NRF-2、mtTFA的mRNA和蛋白表达均上调(P＜0.01). 结论 ZAG对脂肪细胞线粒体生物合成相关因子PGC-1α、NRF-1,NRF-2、mtTFA的mRNA和蛋白表达均有促进作用.
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有氧运动对衰老大鼠骨骼肌结构功能及能量代谢相关分子表达的影响
目的 观察有氧跑台运动对衰老大鼠骨骼肌形态、抗氧化能力、能量代谢、线粒体生物合成相关信号转导通路分子与能量代谢酶蛋白表达的影响,探明骨骼肌衰老及有氧运动干预作用的分子机制. 方法 SD雄性大鼠分为对照组、模型组、运动组,后2组大鼠于颈背部皮下注射10％D-半乳糖0.1 mg·g-1·d-1,连续10周,造模结束.跑台测试各组大鼠有氧和无氧运动能力;光镜观察骨骼肌肌纤维横截面积;分光光度法测试血清超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛含量;酶联免疫吸附法(ELISA)测定大鼠血清p-半乳糖苷酶(3-Galase);高效液相色谱(HPLC)-紫外法检测大鼠腓肠肌组织三磷酸腺苷(ATP)、二磷酸腺苷(ADP)及一磷酸腺苷(AMP)含量;实时荧光定量多聚核苷酸链式反应(Real-time RT-PCR)法检测大鼠腓肠肌线粒体生物合成信号通路分子丝裂原活化蛋白激酶p38(p38MAPK)、钙调蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)、过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅激活因子1α(PGC-1α)、肌细胞增强因子2c(MEF2C)及能量代谢酶细胞色素氧化酶(COXⅣ)和ATP合酶β(ATPaseβ)的基因(mRNA)表达变化. 结果 与对照组相比,模型组骨骼肌肌纤维横截面积、SOD活性、骨骼肌ATP含量及能荷值均明显下降,而血清丙二醛、β-Galase、骨骼肌AMP含量则显著增高(均P＜0.05).CaMKⅡ、MEF2C、ATPasep、COXⅣ、PGC-1α mRNA表达均降低(均P＜0.05),p38 MAPKmRNA表达显著增高(P＜0.05);与模型组相比,有氧运动可提高模型大鼠肌纤维横截面积(P＜0.01)、SOD活性(P＜0.05),降低丙二醛含量(P＜0.01),提高CaMKⅡ、ATPasβ mRNA表达(P＜0.01)、降低p38 MAPK mRNA表达(P＜0.01). 结论 有氧运动可通过提高SOD活性,减少氧自由基的积聚,抵抗氧化损伤,纠正P38MAPK的异常活性,提高线粒体生物合成信号分子CaMKⅡ、PCG-1α、MEF2C的表达,进而使能量代谢酶蛋白COXⅣ、ATPase表达及其活性增加,促进能量代谢,提高ATP的产生,延缓机体及骨骼肌衰老进程.
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关键词：
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急性运动诱导大鼠骨骼肌线粒体生物合成:H2O2参与介导PGC-1α转录
目的:线粒体产生的活性氧(ROS)是多种重要细胞信号转导通路的调节中心,本文拟探讨运动源性的过氧化氢(H2O2)是否作为信号分子参与了运动诱导的骨骼肌线粒体生物合成过程.方法:以大鼠急性递增负荷跑台运动为模型,连续观察和分别测定对照组(C),运动中45min、90min、120min 150min(分别以E45、E90、E120和E150组表示)及运动后恢复3h、6h、12h、18h和24h(分别以R3h、R6h、R12h、R18h和R24h组表示)各时间点骨骼肌组织中H2O2 浓度,PGC-1α、NRF-1、Tfam、COX IV Mrna表达,PGC-1α、Tfam、COX IV和P38mapk蛋白含量以及P38mapk活性的变化.结果:1)与对照组比较,E45组骨骼肌H2O2浓度即开始呈现显著性增加,并持续到R6h组(均P<0.001);在R12h组出现短暂降低后,又持续显著性增加至R24h组(均P<0.001);2)E150和R3h组PGC-1α Mrna表达与对照组相比显著增加(P<0.01和P<0.001);随后,R6h～R18h组PGC-1α Mrna表达降低(P>0.05),R24h组PGC-1α基因表达又呈现显著性增加(P<0.05).PGC-1α蛋白含量滞后于其基因表达,在R6h和R12h组中显著增加(均P<0.001);3)R3h～R12h组骨骼肌NRF-1tuRNA表达较对照组显著增加(P<0.01和P<0.001).随后,NRF-1基因转录开始下降(P>0.05);4)除E150组外,从E90～R24h组的骨骼肌Tfam Mrna均较对照组显著增加(P<0.01和P<0.001).E45和E90组的Tfam蛋白含量较对照组呈现短暂的显著增加(P<0.001),在E120组降低后又呈现显著性增加,直至R24h组(均P<0.001);5)E120组骨骼肌COX IV基因表达较对照组显著增加(P<0.05),恢复期R3h～R18h组呈显著性增加(均P<0.001).运动中各组COX IV蛋白含量较对照组未呈现显著增加,但恢复期各时间段COX IV蛋白水平均呈显著性增加(均P<0.001);6)骨骼肌p38 MAPK活性(磷酸化p38 MAPK)在E90～R6h组,R18h～R24h组呈显著性增加(分别P<0.05、P<0.01和P<0.001).仅R3h组p38 MAPK蛋白含量较对照组呈显著性增加(P<0.05).结论:一次急性运动即可影响COX IV基因和蛋白表达,诱导骨骼肌线粒体生物合成;运动源性的H2O2可能通过先行激活P38mapk磷酸化和继发诱导P38mapk信号通路两个途径影响PGC-1α基因转录和线粒体生物合成的下游信号级联反应.
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NO-cGMP参与大鼠骨骼肌线粒体生物合成:耐力训练和L-精氨酸补充的作用
目的:探讨6周耐力训练和补充一氧化氮(NO)前体L-精氨酸(L-Arg)是否可以促进骨骼肌中NO-cGMP的生成,研究NO在耐力训练诱导的骨骼肌线粒体生物合成中的信号作用.方法:24只雄性SD大鼠随机分为4组:正常对照组(NC)、6周跑台训练组(Ex)、6周L-Arg补充组(L-Arg)以及6周训练和L-Arg补充组(L-Arg+Ex).训练组每天进行90分钟跑台训练,每周5天,共计6周.L-Arg补充组补充L-Arg,剂量为每天500mg/千克体重,为期6周.取小腿三头肌,采用硝酸还原酶法测定NO浓度;放射免疫法测定cGMP浓度;荧光定量PCR分析PGC-1α、NRF-1、Tfam和COX Ⅳ mRNA水平以及采用Western blotting测定PGC-1α与COX Ⅳ蛋白含量.结果:Ex组与NC组相比较,骨骼肌NO浓度轻微增加,cGMP浓度显著增加,NRF-1、Tfam和COX Ⅳ mRNA水平以及PGC-1α和COX Ⅳ蛋白水平均显著增加;L-Arg+Ex组与NC组相比,NO、cGMP浓度和NRF-1和Tfam mRNA水平显著提高,PGC-1α蛋白含量和COX Ⅳ mRNA和蛋白含量显著增加.结论:NO-cGMP信号通路可能参与了耐力训练诱导的骨骼肌线粒体生物合成.
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运动促进慢性心衰大鼠心肌线粒体生物合成与心肌重构
目的:观察心衰及心衰后进行有氧运动对大鼠心肌线粒体生物力能学、线粒体生物合成以及心功能的影响,探讨心衰的运动康复过程中的心肌线粒体适应机制.方法:雄性Wistar大鼠,心梗组(16只)开胸后结扎左冠状动脉前降支,造成心梗模型,假手术组(16只)开胸但不结扎冠状动脉,其余处理与心梗组相同.术后4周,心梗组和假手术组再随机分为心梗安静组(MI)、心梗运动组(MI+E)和假手术安静组(Sham)、假手术运动组(Sham+E),每组8只.运动组进行跑台训练,运动强度14米/分钟,每天40分钟,每周训练5天,共训练8周.术后12周,超声心动图检查各组大鼠心率(HR),心室收缩末期内径(LVIDs),舒张末期内径(LVIDd)和心功能指标射血分数(EF),缩短分数(FS),每搏输出量(SV),心输出量(CO).提取心肌线粒体测定态3、态4呼吸和呼吸控制比(RCR),ATP生成活力.Western blot检查心肌线粒体生物合成调控因子PGC-1α,线粒体蛋白COX Ⅳ、COXⅠ蛋白表达.透射电镜观察各组心肌线粒体形态数量.结果:术后12周,假手术运动组LVIDs、LVIDd、EF、FS、SV、CO与假手术安静组比较无明显变化,态3呼吸、RCR、ATP生成活力高于假手术安静组,PGC-1α、COX Ⅳ、COX Ⅰ蛋白表达无明显变化.心梗安静组与假手术安静组比较,LVIDs、LVIDd增加,EF、FS、CO降低,SV无明显差异,态4呼吸增加,RCR、ATP生成活力降低,PGC-1α、COX Ⅳ、COX Ⅰ蛋白表达增加.心梗运动组与心梗安静组比较LVIDs、LVIDd增加,EF、FS降低,CO增加,HR增加,SV无明显差异,态3呼吸、RCR、ATP生成活力增加,PGC-1α、COXⅣ、COXⅠ蛋白表达增加.结论:(1)心衰后心肌线粒体生物合成增加,可能是对心衰后心肌线粒体功能下降的一种代偿性反应.(2)心衰后进行运动训练能促进心肌线粒体生物合成,但线粒体生物合成增加并不能代偿心衰后心功能的下降,并有可能加重心肌重构.
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TWEAK/Fn14信号通路在骨骼肌代谢相关基因表达及能量代谢中作用研究进展
随着饮食结构和生活方式的改变,肥胖和2型糖尿病(T2DM)等代谢性疾病的发生率逐年上升,其机制主要涉及机体外周组织、尤其是骨骼肌组织葡萄糖摄取功能受损所引起的胰岛素抵抗(IR).新研究显示,肿瘤坏死因子样凋亡微弱诱导剂(TWEAK)与其受体成纤维细胞生长因子诱导早期反应蛋白14(Fn14)形成的二联体在调控骨骼肌细胞代谢相关基因转录和能量代谢方面发挥重要作用.鉴于骨骼肌细胞代谢相关基因转录和能量代谢功能障碍在诱发肥胖、T2DM等多种代谢性疾病及其并发症中的潜在作用,本文对国内外新涉及WEAK/Fn14信号在调控骨骼肌细胞代谢相关基因转录和能量代谢方面研究进展做一综述,为代谢相关疾病的防治提供新的理论依据.
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白藜芦醇通过上调小鼠胚胎干细胞过氧化物酶体增殖激活受体γ共激活子1α表达促进其分化为心肌细胞
目的 观察白藜芦醇对小鼠胚胎干细胞(ESC)分化为心肌细胞的调节作用,并探讨其机制.方法 采用悬滴悬浮培养法培养ESC.白藜芦醇0.44,4.4和44 μmol·L-1处理ESC 96 h.光学显微镜下记录每组自发心肌搏动数;透射电镜观察细胞内线粒体结构;实时PCR方法测定α-肌球蛋白重链(α-MHC)、过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)、PPARγ共激活子1α(PGC-1α),核呼吸因子-1(NRF-1)、线粒体转录因子A(mtTFA)和线粒体呼吸链复合体Ⅳ(COXⅣ)的基因表达;Western蛋白印迹法检测PPARγ,α辅肌动蛋白和PGC-1α蛋白表达.结果 与正常对照组相比,白藜芦醇0.44和4.4 μmol·L-1可增加ESC细胞分化为自发搏动的心肌细胞数,并明显上调分化的ESC心肌特异性基因α-MHC表达,约分别为正常对照组的5.6和3.7倍;上调心肌细胞特定标识蛋白α辅肌动蛋白的表达,约为正常对照组的1.7和2.1倍;提示白藜芦醇可以促进ESC分化为心肌细胞.白藜芦醇干预各组均可上调PPARγ基因和蛋白表达,同时白藜芦醇0.44和4.4 μmol·L-1可以明显上调线粒体生物合成相关因子基因表达;白藜芦醇4.4 μmol·L-1处理组线粒体数目增多,提示线粒体生物合成可能是ESC分化为心肌细胞的重要机制.结论 白藜芦醇可以通过激动PPARγ受体并上调由PGC-1α介导的线粒体生物合成,从而促进ESC分化为心肌细胞.
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1,25(OH)2VD3对Zucker糖尿病肥胖大鼠肝线粒体损伤的保护作用
目的 探讨1,25(OH)2 VD3对Zucker糖尿病肥胖(Zucker diabetic fatty,ZDF)大鼠肝线粒体损伤的保护作用及相关机制.方法 雄性5～6周龄Zucker瘦型(Zucker lean,ZL)大鼠(对照鼠)及ZDF大鼠(模型鼠)按照体重随机分为3组,即对照组(ZL)、模型组(ZDF)及维生素D(vitamin D,VD)干预组(ZDF+VD).各组大鼠喂养至12周龄后,检测肝损伤、线粒体损伤相关指标及潜在信号通路蛋白的变化.结果 与ZL组相比,ZDF组大鼠肝出现严重的脂质沉积,氧化损伤[活性氧簇(ROS)生成增加、丙二醛(MDA)水平明显升高,而谷胱甘肽(GSH)水平明显降低],线粒体肿胀、变性、膜电位显著下降,线粒体生物合成关键蛋白过氧化物酶体增殖物激活受体 γ 辅激活因子1α(peroxisome proliferator-activated receptorγcoactivator-1α,PGC-1α)、核呼吸因子-1(nuclear respiratory factor 1,NRF1)和线粒体转录因子A(mitochondrial transcription factor A,TFAM)及上游调控蛋白沉默信息调节因子2相关酶1(sirtuin 1,SIRT1)表达均明显下降,1,25(OH)2 VD3干预减轻了ZDF大鼠肝氧化损伤、线粒体损伤,上调了SIRT1、PGC-1α、NRF1和TFAM的水平,增强了线粒体生物合成.结论 1,25(OH)2 VD3可能通过SITR1/PGC-1α介导的线粒体保护机制减轻ZDF大鼠肝损伤.
关键词： 1 25(OH)2VD3 ZDF大鼠 肝氧化损伤 线粒体生物合成 -
高原习服进程中淋巴细胞线粒体生物合成和自噬的变化规律
[目的]观察世居平原男性青年高原习服各时程淋巴细胞线粒体生物合成和自噬的动态变化规律.[方法]27例世居平原武警新兵急进高原,分别在移居高原3、7、90 d检测淋巴细胞线粒体DNA (mtDNA)中8-oxodG含量、mtDNA拷贝数、PGC-1α、Tfam、Bnip3和Beclin-1蛋白表达.[结果]与平原阶段比较,移居高原3d和7d,mtDNA拷贝数、8-oxodG含量、PGC-1 α、Tfam、Bnip3和Beclin-1蛋白表达显著升高(P＜ 0.05～0.01);移居高原90 d,mtDNA拷贝数、PGC-1α和Tfam蛋白表达显著降低(P＜0.05),Bnip3和Beclin-1蛋白表达显著升高(P＜0.01).与移居高原7d比较,移居高原90 d,mtDNA拷贝数、8-oxodG含量、PGC-1α和Tfam蛋白表达显著降低(P＜ 0.05～0.01),Bnip3和Beclin-1蛋白表达显著升高(P＜0.05).[结论]高原低氧习服初期,淋巴细胞线粒体重构主要依赖于线粒体生物合成增加以提高线粒体数量;而在高原习服后期主要依赖于线粒体自噬增加以提高线粒体质量.
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大强度耐力运动抑制骨骼肌线粒体的生物合成
背景：耐力运动对骨骼肌线粒体生成影响的研究多采用中小强度，长期大强度对其有何影响还不清楚，这种影响是否涉及5’-一磷酸腺苷激活的蛋白激酶(AMPK)、沉默信息调节因子2相关酶1(SIRT1)等调节线粒体生成的信号分子也未见报道。目的：观察AMPK/SIRT1信号级联在7周不同强度耐力运动中对骨骼肌线粒体生物合成的影响。方法：42只雄性SD大鼠分为安静组、中等强度运动组和大强度运动组。运动负荷为中等强度组28 m/min，60 min/d、大强度组38 m/min，60 min/d，每周运动5 d，休息2 d，共7周。运动组动物分别在运动后即刻、6 h和24 h取材。荧光定量PCR检测骨骼肌PGC-1α、SIRT1基因表达，Western blot测定P-AMPK、SIRT1蛋白表达。结果与结论：①中等强度运动后即刻、6 h、24 h，骨骼肌PGC-1α mRNA表达分别为安静组的362%(P<0.01)、657%(P <0.01)、116%，P-AMPK蛋白表达分别为安静组的112%、163%(P<0.05)、129%(P<0.05)，SIRT1蛋白和mRNA表达分别为安静组的55%(P<0.05)、86%、103%和109%、155%(P<0.05)、132%(P <0.05)。②大强度运动后即刻、6 h、24 h，骨骼肌PGC-1α mRNA表达分别为安静组的274%(P<0.01)、130%(P <0.05)、68%(P <0.05)，P-AMPK蛋白表达分别为安静组的235%(P<0.01)、166%(P<0.05)、160%(P <0.05)， SIRT1蛋白和mRNA表达分别为安静组的199%(P <0.01)、166%(P <0.05)、164%(P <0.05)和255%(P <0.01)、292%(P <0.01)、122%。结果表明：①7周中等强度耐力运动显著增加骨骼肌PGC-1α基因表达，其机制可能涉及AMPK/SIRT1信号级联。②7周大强度耐力运动造成骨骼肌PGC-1α基因表达在运动后24 h时被抑制，这一过程是以非AMPK/SIRT1信号级联依赖性方式进行的。
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短时高强度间歇运动训练心肌梗死模型大鼠心室重构及线粒体变化
背景：短期高强度间歇运动训练是否能改善心肌梗死后心脏功能及其相关作用机制尚不清楚。
目的：观察高强度间歇运动训练对心肌梗死后心脏功能及线粒体含量的影响，并探讨线粒体自噬和生物合成在其中的生物效应。
方法：选取雄性SD大鼠制备急性心肌梗死模型，术后1周进行高强度间歇运动训练，训练方案为：以80%大摄氧量快速跑4 min，间歇以40%大摄氧量慢速跑3 min，重复7个循环，5 d/周，共4周。
结果与结论：4周高强度间歇运动训练显著提高急性心肌梗死后左心室泵功能和线粒体含量，增加线粒体膜电位和ATP合成活力，抑制线粒体活性氧产生，上调PGC-1α/Tfam介导的线粒体生物合成和Bnip3/Beclin-1介导线粒体自噬。结果表明短期高强度间歇运动训练即可提高急性心肌梗死后心肌健康线粒体含量，从而改善心肌能量代谢和舒缩功能，是一种时效性较强的心脏康复手段。 -
一氧化氮对心肌细胞线粒体生物合成相关基因表达的影响
目的:探讨一氧化氮(NO)对体外培养心肌细胞线粒体生物合成相关基因表达的影响.方法:体外培养乳鼠心肌细胞,分为4组进行干预:G1:对照组;G2:NO供体S-亚硝基-N-乙酰青霉胺(SNAP);G3:SNAP和一氧化氮清除荆氧舍血红蛋白(OxyHb);G4:SNAP和可溶性鸟苷酸环化酶(soluble guanylylcyclase,sGC)特异性抑制剂1H-[1,2,4]噁二唑[4,3-a]喹喔啉-1-酮(1H-[1,2,4]oxadiazolo[4,3-a]qumoxalin-1.one,ODQ).运用实时荧光RT.PCR技术检测心肌细胞中线粒体生物合成相关基因过氧化物酶体增生物激活受体γ辅激活因子-1 α(peroxisome-proliferator-activated receptor γ coactivator-1α,PGC-1α)、核呼吸因子1(nuclear respiratory factor 1,NRF1)、线粒体转录因子A(mitochondrial transcription factor A,Tfam)和线粒体DNA编码的细胞色素C氧化酶亚单位Ⅰ(cytochrome c oxidase subunit Ⅰ,COX I)的mRNA表达水平.结果:NO供体SNAP单独作用能引起心肌细胞PGC-1α、NRF1、Tfam和COX I基因mRNA水平显著增高(P＜0.05),OxyHb和ODQ能抑制SNAP的这一作用.结论:NO对培养乳鼠心肌细胞的线粒体生物合成有促进作用,这一作用可能是通过sGC-cGMP途径实现的.
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补肾益气方联合有氧运动对衰老大鼠骨骼肌线粒体生物合成相关信号分子表达的影响
目的 观察补肾益气方及有氧运动对D-半乳糖所致衰老大鼠骨骼肌线粒体生物合成相关信号分子丝裂原活化蛋白激酶(p38MAPK)、钙调蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)、过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅激活因子1α(PGC-1α)、心肌细胞增强因子2C(MEF2C)及细胞色素氧化酶(COXⅣ)表达的影响.方法 将40只雄性SD大鼠随机分为5组,分别为正常组、模型组、中药组、运动+中药组、美雄酮组.除正常组外,其余各组每天颈背部皮下注射10％的D-半乳糖(100 μg/g)溶液,制作"拟衰老"大鼠模型.模型大鼠分别经补肾益气方药、有氧跑台运动、美雄酮干预10周后,采用ELISA法测定大鼠血清β-半乳糖苷酶(β-Galase)含量,采用甲基百里香酚蓝法(MTB)检测大鼠腓肠肌线粒体钙含量,采用Western blotting法检测大鼠腓肠肌线粒体生物合成信号通路分子p38MAPK、CaMKⅡ、PGC-1α、MEF2C及COXⅣ蛋白表达变化.结果 与正常组比较,模型组大鼠衰老生物学标志物β-Galase、线粒体钙含量显著增高,CaMKⅡ、MEF2C、PCG-1α蛋白表达明显下降,而P38MAPK蛋白表达显著升高(P ＜0.05,P＜0.01).与模型组比较,中药组可显著降低血清β-GALase蛋白含量、线粒体钙含量(P＜0.01);运动+中药组可显著降低线粒体钙含量,上调CaMKⅡ、PGC-1α、MEF2C及COXⅣ蛋白表达;美雄酮组显著降低线粒体钙含量,上调PCG-1α、COXⅣ蛋白表达(P ＜0.05,P＜0.01).结论 衰老大鼠骨骼肌功能减退可能与线粒体生物合成相关信号转导通路分子CaMKⅡ、p38 MAPK、PCG-1 α、MEF2C及能量代谢相关酶蛋白基因(COXⅣ)表达异常变化有关;补肾益气方联合有氧运动可一定程度改善上述指标的异常变化,延缓骨骼肌衰老.
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Sirt1-线粒体途径介导的缺血再灌注损伤保护作用机制
近年来沉默信息调节蛋白1(silent information regulator protein 1，Sirt1)作为一种保护分子被广泛地研究，其中Sirt1对线粒体功能的调节更是关注的焦点。而线粒体功能障碍又是造成缺血再灌注损伤(ischemia-reperfusion injury, IRI)的关键因素，因此Sirt1与IRI的关系也成为了研究的热点。本文主要从Sirt1增强线粒体抗氧化能力、增加线粒体的生物合成以及抗凋亡等方面论述Sirt1-线粒体途径减轻IRI的相关作用机制。靶向线粒体功能调节将成为减轻IRI的一项重要措施。
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缺氧环境下高迁移率族蛋白B1对线粒体生物合成的影响
目的 高迁移率族蛋白B1(HMGB1)通过影响线粒体自噬参与肿瘤细胞能量代谢,文中旨在探讨缺氧环境下HMGB1对线粒体生物合成以及细胞能量代谢的影响.方法 HepG2细胞设常氧对照组(细胞在含5%CO2的正常培养箱中培养)、缺氧对照组(细胞在1%O2+5%CO2+94%N2三气培养箱中培养)、HMGB1siRNA缺氧组(细胞转染HMGB1siRNA后于1%O2+5%CO2+94%N2三气培养箱中培养)和siRNA缺氧对照组(细胞转染阴性对照siRNA后于1%O2+5%CO2+94%N2三气培养箱中培养).MTS法检测各组细胞增殖的速度,RT-PCR和Western blot检测各组细胞线粒体生物合成相关分子表达变化,透射电镜观察细胞内线粒体形态和数量,ATP试剂盒检测细胞内ATP含量.结果 HMGB1siRNA缺氧组细胞在48 h、72 h的吸光度值明显低于缺氧对照组和siRNA缺氧对照组(P<0.05).当HMGB1表达被抑制后,PGC1α、NRF1和TFAM的相对表达量明显低于缺氧对照组和siRNA缺氧对照组(P<0.05).Western blot结果显示,在缺氧培养24 h后,PGC1α、NRF1和TFAM蛋白的相对表达量明显高于常氧对照组(0.494±0.210 vs 0.090±0.020,1.080±0.470 vs 0.581±0.190,1.585±0.340 vs 0.792±0.350,P<0.05).当HMGB1表达被抑制后,PGC1α、NRF1和TFAM蛋白的相对表达量明显低于缺氧对照组和siRNA缺氧对照组(P<0.05).与缺氧对照组相比,HMGB1 siRNA缺氧组细胞内ATP含量明显下降,以缺氧12 h和24 h为明显(P<0.05).结论 HMGB1通过调控线粒体生物合成,维持细胞能量代谢,使细胞在不利于自身生长的缺氧环境下继续增殖.
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丹酚酸D对MPP+损伤SH-SY5Y细胞线粒体功能和生物合成的影响
目的 研究丹酚酸 D ( salvianolic acid D, SalD)对MPP+损伤SH-SY5Y细胞线粒体功能和生物合成的影响及机制.方法 采用 MPP+损伤 SH-SY5Y细胞模型,MTT法检测MPP+对细胞的毒性作用,MTT和LDH法考察SalD对SH-SY5Y细胞活力的影响,AO/EB法检测细胞凋亡.应用DCFH-DA和MitoSOX分别检测细胞 ROS及线粒体超氧化物水平,通过测定细胞内ATP水平以及线粒体膜电位变化,考察线粒体功能. qPCR检测MPP+损伤细胞后,PGC-1α及其下游调控基因NRF1和TFAM的mRNA水平,Western blot及免疫荧光测定细胞中PGC-1α、NRF1 和TFAM蛋白含量.结果 MPP+可损伤SH-SY5Y细胞,导致细胞存活率明显降低为51.34% . 0.1、1、5 μmol·L-1SalD 和 5 mmol·L-1 NAC能够减轻MPP+诱导的SH-SY5Y细胞损伤及LDH释放,其细胞存活率分别增加到67.98% 、71.79% 、76.91% 、77.55% .并且,SalD能减少MPP+诱导的细胞内ROS及线粒体超氧化物的升高,降低线粒体膜电位,改善线粒体功能.同时,SalD能够明显抑制MPP+损伤导致的PGC-1α、NRF1、TFAM mRNA转录及表达降低.结论 SalD能够抑制MPP+诱导的SH-SY5Y细胞损伤,保护线粒体功能和线粒体生物合成.
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耐力运动8周对大鼠骨骼肌收缩功能和线粒体生物合成的影响及机制
目的：探讨8周耐力运动对不同类型骨骼肌收缩功能及线粒体能量代谢能力的影响及其机制。方法分离经8周平台跑步训练的♂ SD大鼠的比目鱼肌和趾长伸肌，观测给予不同方式电刺激后两种类型骨骼肌收缩能力和抗疲劳能力的变化以及ATP含量和线粒体生物合成相关指标的改变。结果耐力运动8周可一定程度提高比目鱼肌和趾长伸肌在单次电刺激和强直电刺激下的收缩力，明显改善比目鱼肌的抗疲劳能力。ATP含量在两类肌肉中均明显升高，但只有比目鱼肌线粒体 DNA、PGC-1α、NRF 基因的转录及PGC-1α蛋白明显上调，并伴随p-AMPK／AMPK蛋白比值明显增加。结论耐力运动8周改善骨骼肌的收缩能力，但仅增加富含氧化型肌纤维的比目鱼肌的抗疲劳能力，这可能与耐力运动激活氧化型肌纤维的AMPK，上调PGC-1α转录和表达，增加线粒体生物合成有关。
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福莫特罗对急性马兜铃酸肾病的保护作用及机制
目的:探讨福莫特罗对马兜铃酸I(AAI)诱导的急性马兜铃酸肾病(AAN)小鼠肾脏损伤的保护作用及可能机制.方法:采用AAI腹腔注射诱导C57BL/6小鼠发生急性马兜铃酸肾病.福莫特罗干预剂量为0.3 mg/kg/d.采用尿素氮(BUN)及血肌酐(Scr)评价肾功能;肾脏组织PAS染色评价肾脏病理损伤;PCR法检测肾脏皮质线粒体DNA(mtDNA)拷贝数;Western blot法检测过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α(PGC-1α)及细胞色素C氧化酶亚基I(COX-I)蛋白的表达.结果:与模型组相比,福莫特罗治疗组可显著降低AAN小鼠BUN、Scr的水平(P<0.05,P<0.01);可显著改善肾脏病理损伤.福莫特罗治疗后可显著上调AAN小鼠肾脏mtDNA拷贝数(P<0.05);显著上调PGC-1α及COX-I的表达(P<0.01,P<0.01).结论:福莫特罗对AAI诱导的急性AAN有较好的保护作用,其机制可能与PGC-1α信号通路介导的线粒体生物合成增加有关.
