转线粒体细胞模型

转线粒体细胞模型是由无线粒体DNA(mtDNA)细胞与mtDNA供体通过融合的方法而形成的融合细胞。随着转线粒体技术的发展,制备该细胞模型的方法也多种多样。现今,转线粒体模型的应用十分广泛,不仅可应用于线粒体相关疾病的基础研究,而且在线粒体相关疾病的临床研究中也发挥了重要的作用。融合细胞具有一致的核背景,可以消除核基因的作用,因而有助于判断mtDNA突变的致病作用及机制和线粒体缺陷的致病作用及机制。此外,利用该模型还可作为探讨线粒体相关疾病基因治疗和筛选疾病治疗药物的有效模型。     

有氧运动对衰老大鼠骨骼肌线粒体能量代谢的影响

目的：探讨有氧运动对衰老大鼠骨骼肌线粒体能量代谢的影响。方法：将20只12月龄的雌性Wistar大鼠随机分为老年安静组（AC,n=10）及老年运动组（AE,n=10）,另取10只2月龄的雌性Wistar大鼠为青年安静组（YC,n=10）;安静组大鼠进行正常饲养,运动组大鼠进行坡度为5°,速度为15.2 m/min,第1天运动15 min、第2天运动30 min、从第3天开始每天运动45 min,每周6 d,共12周。12周后所有大鼠断头处死,取腓肠肌样本,差速离心法提取线粒体,测定SOD和GSH-Px活性、MDA含量、三羧酸循环限速酶（CS、ICD和α-KGDHC）活性及呼吸链酶复合体（RCCⅠ~Ⅳ）活性。结果：①与YC组相比,AC组骨骼肌线粒体SOD活性和MDA含量显著增加（P<0.05）,CS和α-KGDHC活性均显著降低（P<0.05）,RCCⅠ、RCCⅡ和RCCⅣ活性均显著下降（P<0.05）,RCCⅢ活性显著升高（P<0.05）;AE组骨骼肌线粒体SOD、GSH-Px活性和MDA含量均显著增加（P<0.01）,CS、ICD和α-KGDHC活性均显著升高（P<0.01）,RCCⅠ~Ⅳ活性均显著升高（P<0.01）。②与AC组相比,AE组骨骼肌线粒体SOD、GSH-Px活性均显著升高（P<0.05）,MDA含量显著下降（P<0.05）,CS、ICD、α-KGDHC和RCCⅠ~Ⅳ活性均显著升高（P<0.01）。结论：有氧运动可以提高老年大鼠骨骼肌线粒体抗氧化能力,降低脂质过氧化水平,提高三羧酸循环及呼吸链功能,促进线粒体能量代谢,延缓衰老过程中线粒体的退行性变化。     

绿豆子叶线粒体发育过程中腺苷酸的变化及其对细胞能量代谢的影响

本文研究了绿豆子叶线粒体发育过程中腺苷酸能荷(AEC)的变化及其和细胞能量状态的关系。观察到吸胀2小时的绿豆子叶线粒体发育不完全,吸胀12小时线粒体内膜出现明显的内嵴。随着线粒体完整性的增加,H~ -ATPase 的活性明显增大,细胞的 ATP 水平也明显提高,AMP 水平下降,AEC 值剧增,但此时线粒体本身的腺苷酸水平及 AEC 值变化不大。经1×10~(-4)mol/1和5×10~(-4)mol/1 DNP 处理的子叶,细胞中 ATP 含量大大降低,AMP 增多,AEC 随之下降,而线粒体的腺苷酸及 AEC 仍然保持衡定,腺苷酸激酶(AK)的活性不但不受 DNP 的抑制,反比对照增加约50%。线粒体能量状态的维持可能受 AK 的调节。     

不同葡萄糖水平对C2C12细胞线粒体能量代谢相关基因表达影响的研究

本实验目的是通过细胞实验检测葡萄糖水平对线粒体能量代谢相关基因(PGC-1α,ERRα,NRF-1,TFAM和线粒体基因)表达的影响,为研究相关调控基因在2型糖尿病中所起到的作用打下基础。细胞实验通过用两种不同葡萄糖水平的培养基对C2C12细胞进行培养,QRT-PCR检测线粒体能量代谢关键调控基因表达水平。结果显示,细胞培养过程中PGC-1α、ERRα、NRF-1、TFAM和线粒体基因(12S r RNA和COX2)表达变化趋势基本一致,60 h高糖组的基因相对表达量高于低糖组。在C2C12肌细胞中,适度的葡萄糖能诱导PGC-1α及其下游基因ERRα、NRF-1、TFAM的表达水平上升,增加mt DNA数量,促进肌细胞能量代谢,提高对糖的利用能力。     

慢病毒介导shRNA特异性干扰MRPL18基因对胰岛素瘤细胞线粒体能量代谢的影响

为了观察线粒体核糖体蛋白大亚基18(mitochondrial ribosomal proteins L18,MRPL18)基因低表达对小鼠胰岛素瘤细胞(MIN6)线粒体能量代谢的影响,该研究利用慢病毒介导的MRPL18 shRNA特异性干扰MRPL18基因,构建MRPL18基因低表达的MIN6细胞模型。Real-time PCR和Western blot检测干扰前后MRPL18 mRNA和蛋白质的表达情况。流式细胞仪检测细胞活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平变化。海马生物能量代谢仪检测细胞线粒体功能。高效液相色谱检测细胞ATP、ADP和AMP含量。结果显示:转染MRPL18-shRNA后,MRPL18 mRNA和蛋白质表达均显著降低(P0.05、P0.01),细胞ROS明显升高(P0.05);细胞氧耗率、基础呼吸、最大呼吸和储备呼吸能力显著降低,同时ATP产量和质子漏也减少(P0.05、P0.01)。细胞ATP含量和能荷较对照组减少,ADP和AMP含量显著增加(P0.05、P0.01)。证实了MRPL18基因表达下调后细胞内发生了代谢障碍。推测MRPL18是影响线粒体功能的关键蛋白质,该蛋白在细胞代谢过程中发挥着重要作用。MRPL18表达下降所建立的线粒体功能障碍的MIN6细胞模型,可用于线粒体糖尿病发病分子机制的研究。     

HCMV感染单核细胞对细胞能量代谢的影响

该文旨在探讨人巨细胞病毒(human cytomegalovirus,HCMV)感染人单核白血病细胞(THP-1)后对其能量代谢的影响。采用流式细胞仪、海马生物能量测定仪分别检测HCMV感染THP-1后细胞的存活率、有氧呼吸率(oxygen consumption rate,OCR)和细胞外酸化率(extracellular acidification rate,ECAR);Western blot检测线粒体动力学相关蛋白;采用RNA-seq和质谱技术检测细胞代谢相关基因及蛋白表达水平。结果显示,HCMV感染24 h、48 h及72 h后,线粒体氧化磷酸化水平上升,糖酵解水平下降(P0.05);感染组线粒体融合相关蛋白MFN1、OPA1及OMA1表达量较对照组升高(P0.05);感染组ATP8A1、ATP6AP1L及ATP6V1C2等氧化磷酸化相关基因表达显著上调(P0.001),LDHA、ENO3及ENO1等糖酵解相关基因表达显著下调(P0.001);感染组ATP6V1A、ATP5O及PGP等细胞代谢相关蛋白表达显著上调(P0.01)。研究表明,HCMV感染THP-1细胞可能通过诱导线粒体融合及调控细胞能量代谢相关基因和蛋白的表达,促进细胞氧化磷酸化并抑制糖酵解水平。     

镉对黄颡鱼鳃线粒体结构和能量代谢的影响

采用室内模拟方法,研究了重金属镉对黄颡鱼[Pelteobagrus fulvidraco (Richardson)]鳃线粒体结构和能量代谢的影响及其作用机理.结果表明,50 μg·L^-1组黄颡鱼鳃线粒体结构未受损,且各项测定指标与对照组无显著差异(P＞0.05);500 μg·L^-1组黄颡鱼鳃线粒体严重受损,除LD、MDA、ADP、AMP和血浆K⁺含量显著高于对照组外,其余检测指标均显著低于对照组(P＜0.05).高浓度镉短期暴露将降低鱼鳃线粒体SOD活性而导致线粒体氧化损伤,同时抑制PFK和ATP酶活性, 影响鳃的能量供应和利用,最终降低鳃血浆渗透压和离子浓度调节能力可能是其毒性机理之一.     

盐度胁迫对大黄鱼能量代谢与线粒体自噬的影响

为了比较高盐和低盐胁迫对大黄鱼(Larimichthys crocea)肝脏能量代谢和线粒体自噬的影响差异及其作用机制,将体质量为(53.46±1.47) g大黄鱼放入盐度为12、25或40的水体暴露1d、3d和7d,取其肝脏样本检测氧化损伤、能量代谢和线粒体自噬相关指标。结果显示,胁迫1d时,高盐组的大黄鱼肝脏三羧酸循环酶活力和线粒体自噬基因表达水平显著高于低盐组,表明鱼类在盐度胁迫初期需要消耗更多的能量,并提高线粒体自噬来应对高盐胁迫。胁迫7d时,高盐组的大黄鱼肝脏ATP合成酶活力和微管相关蛋白轻链3基因表达水平低于低盐组,活性氧簇和乳酸含量,乙酰辅酶A羧化酶活力高于低盐组,表明高盐组的大黄鱼在胁迫末期降低了有氧代谢和线粒体自噬,提高了无氧代谢,导致机体能量供应不足,线粒体自噬受到抑制,从而加重了鱼类氧化损伤。在盐度胁迫过程中,腺苷酸活化蛋白激酶和叉头框转录因子O亚型3分别在调控能量代谢酶活力和线粒体自噬基因表达方面发挥重要作用。研究结果揭示了高盐和低盐胁迫对大黄鱼能量代谢与线粒体自噬的影响差异及其初步机制,可为大黄鱼养殖水体的盐度调节方案制定及养殖水域选择提供基础资料。     

外源质粒DNA对小鼠脾脏物质能量代谢的影响

研究外源质粒DNA经胃肠道途径对免疫激活状态下小鼠脾脏代谢的影响。给Balb/c小鼠灌喂质粒pcDNA3 200μg,分别在灌喂后4h和18h分离脾脏,提取脾脏总RNA。利用Affymetrix基因表达谱芯片对灌喂质粒pcDNA3后的Balb/c小鼠脾脏进行基因表达谱研究。采用Genmmapp和MAPPFinder软件进行功能聚类分析。对上调倍数两倍及两倍以上的基因进行功能聚类发现,灌喂后4h,外源质粒刺激小鼠脾脏产生免疫应答的同时,脾脏中嘌呤代谢及蛋白质合成,胆固醇合成、脂肪酸合成、糖酵解、三羧酸循环及线粒体氧化磷酸化途径等大量代谢过程受到诱导。在灌喂后18h也得到类似的结果。结果表明外源质粒DNA可通过胃肠道途径吸收影响小鼠脾脏物质能量代谢过程。结果有助于在分子水平上深入了解外源质粒DNA经胃肠道吸收后的作用机制。     

线粒体动力学与细胞能量代谢的关系及运动干预研究进展

线粒体动力学主要涉及线粒体融合、分裂及自噬,在维持细胞生理机能和稳态中发挥重要作用。线粒体是人体能量工厂,因此其融合、分裂及自噬的变化对细胞呼吸及能量的合成供给有重要意义,另一方面细胞能量代谢变化反过来也影响线粒体动力学。本文对调节线粒体融合、分裂及自噬的相关蛋白与能量代谢关系的研究进展进行综述,重点分析运动干预下线粒体动力学与电子链复合物表达、氧化磷酸化、ATP合成的关系,为运动训练及疾病干预研究提供参考。     

线粒体ATP合成酶抑制因子1在细胞能量代谢中的调节作用

ATP除了为细胞提供能量外,还发挥重要的信号作用。因此,细胞内ATP水平的调节机制引起了越来越多的关注。ATP合成酶抑制因子(ATPase inhibitory factor 1,ATPIF1,简称IF1)是线粒体基质中的一个蛋白,其与呼吸链中的F_1Fo-ATP合酶结合,调控后者合成和水解ATP的活性。该分子在肿瘤研究方面已有综述,但是在糖脂代谢领域还缺乏相关综述。该综述从能量代谢角度出发,阐明IF1分子在调节细胞ATP水平中的作用。IF1蛋白半衰期较短,其表达呈现组织特异性,活性受基因表达和蛋白修饰的双重调节。IF1活性在其质子化后或过表达条件下升高,使线粒体ATP合成减少,引起细胞能量代谢重新编程,糖酵解合成ATP增多,并且线粒体产生活性氧增加。这些作用可解释IF1促进癌细胞生长和提高细胞炎症反应的作用。相反,IF1活性在蛋白磷酸化后或基因敲除条件下降低,由此介导的代谢编程提高细胞对恶劣环境的适应能力,提高细胞的生存力,增加局部组织的抗炎能力。总之,IF1的这些作用为探索细胞内ATP水平调节机制和细胞能量代谢稳态机制提供了重要的指导意义。     

三氧化二砷诱导细胞凋亡对线粒体的影响

线粒体作为细胞能量的“动力工厂”,在细胞的生理过程中起着重要的作用,本文采用三氧化二砷（Ａｓ２ Ｏ３） 诱导ＭＧＣ－ ８０３ 细胞凋亡,通过罗丹明１２３ 和Ｈｏｅｃｈｅｓｔ３３２５８ 对细胞进行荧光标记,利用具有光子计数成像能力的超高灵敏度荧光显微镜观察凋亡细胞与未加入Ａｓ２ Ｏ３ 的对照组细胞的区别,发现Ａｓ２ Ｏ３ 在诱导细胞凋亡时可引起线粒体内膜电位差减小     

精子特异性钙通道CatSper1 对精子线粒体呼吸与能量代谢的影响

目的:应用Cat Sper1单克隆抗体抑制Cat Sper1的功能,检测精子线粒体呼吸功能及能量合成能力,观察Cat Sper1对精子线粒体呼吸与能量代谢的影响。方法:健康志愿者20例,检测精液均符合WHO健康标准。手淫法获取精液,经过上游法处理后每份精液分为A、B两组,分别与Earles液以及50μg/m L抗Cat Sper1多克隆抗体共孵育。在1 h,2 h,4 h后分别检测两组精子精液参数、细胞线粒体呼吸控制率RCR及精子细胞ATP含量。结果:与A组比较,B组精子各时间点a+b(%)尤其是a(%)均明显下降,差异具有统计学意义(P0.01);1 h后B组精子a(%)即明显下降,2 h,4 h后精子下降缓慢,与1 h相比无明显差异,无统计学意义(P0.05)。与A组比较,B组精子各时间点态3值、呼吸控制率RCR以及精子细胞ATP含量均明显下降,差异具有统计学意义(P0.01);B组精子中,2 h、4 h节点精子态3值、呼吸控制率RCR以及精子细胞ATP含量与1 h无明显差异,无统计学意义(P0.05)。结论:阻断精子特异性钙通道Cat Sper1,可降低精子细胞线粒体呼吸功能,减少精子生成ATP的能力,从而使精子活力降低。为精索静脉曲张引起精子Cat Sper1表达下降,从而导致不育的机制寻找可能的理论依据。     

福建省马铃薯晚疫病菌线粒体DNA单倍型分析

为明确福建省马铃薯晚疫病菌线粒体DNA单倍型组成和分布情况,采用PCR-RFLP方法分析了2010—2012年从福建省7个地区（福州,长乐,漳州,青口,龙海,霞浦,龙岩）分离的526个马铃薯晚疫病菌株的线粒体DNA单倍型及频率分布。结果表明Ⅰa型为主要单倍型,占72．8％,其次是Ⅱb型,占26．42％,最少的Ⅱa型,占0．76％,没有检测到Ⅰb型。与文献报道历史材料相比较,说明福建省马铃薯晚疫病菌线粒体DNA单倍型的组成发生较大变化,而且福建省马铃薯晚疫病菌线粒体单倍型组成比云南、四川和贵州等地区更为复杂。     

线粒体遗传疾病细胞模型的构建:永生淋巴细胞系和转线粒体细胞系

线粒体基因组突变会引发多种线粒体遗传疾病。永生淋巴细胞系和转线粒体细胞系是线粒体遗传疾病研究的重要工具之一。永生淋巴细胞系使特殊遗传信息在细胞水平得以永久保存。转线粒体细胞系技术的发展为线粒体遗传疾病的分子机制研究提供了体外细胞平台。早期转线粒体细胞系的胞质供体直接来源于未进行永生化的患者各组织细胞或血小板。本文结合永生化手段,以线粒体4401AG为例,详细介绍了从冻存全血构建永生化淋巴细胞,然后再与ρ0 206一起构建转线粒体细胞系的原理、方法和技术路线,并将两种细胞模型的构建归纳为4个步骤:(1)永生淋巴细胞构建;(2)转化;(3)筛选;(4)鉴定。为真实反应线粒体突变的功能,本文对构建的永生淋巴系和转线粒体细胞系的线粒体突变位点、拷贝数以及转线粒体细胞系的细胞核型进行了分析与鉴定,选取了各参数一致的细胞系用于贮存与分析,以减少实验误差对后续突变位点功能研究的影响。两种细胞模型在细胞水平上为诠释线粒体遗传疾病的分子机制发挥了重要作用,但在具体应用中需注意它们的局限性,尤其是组织特异性的线粒体疾病。     

鸮形目8种鸟类线粒体DNA多态性研究

采用14种限制性内切酶,对鸮形目8种鸟类(Tyto alba、T.capensis、Otus bakkamoena、O.scops、Asio otus、A.flammeus、Strix aluco、Glaucidium cuculoides)线粒体DNA进行限制性片段长度多态分析, 结果表明:不同种间存在基因组长度多态性,短耳鸮为23.35 kb,长耳鸮为19.78 kb,斑头鸺鹠为18.62 kb,红角鸮为17.65 kb.鸮形目种间具有较高的遗传变异,其中仓鸮和草鸮的平均遗传距离为1.0%,长耳鸮和短耳鸮平均为10.8%,红角鸮和领角鸮平均为13.1%,灰林鸮和斑头鸺鹠为12.3%,其中红角鸮与斑头鸺鹠的平均遗传距离最大为17.5%.鸮形目鸟类线粒体DNA的进化速率为每百万年变化2.0%～2.2%,提示鸮形目两个科间在距今2 800～3 000万年前分歧开来,同时,鸱鸮科各种间的分歧时间在距今2 000～2 500万年前,即处于中新世中期.     

形目8种鸟类线粒体DNA多态性研究

采用１４种限制性内切酶,对号鸟形目８种鸟类（Ｔｙｔｏａｌｂａ、Ｔｃａｐｅｎｓｉｓ、Ｏｔｕｓｂａｋｋａｍｏｅｎａ、Ｏｓｃｏｐｓ、Ａｓｉｏｏｔｕｓ、Ａｆｌａｍｍｅｕｓ、Ｓｔｒｉｘａｌｕｃｏ、Ｇｌａｕｃｉｄｉｕｍｃｕｃｕｌｏｉｄｅｓ）线粒体ＤＮＡ进行限制性片段长度多态分析,结果表明：不同种间存在基因组长度多态性,短耳号鸟为２３３５ｋｂ,长耳号鸟为１９７８ｋｂ,斑头鸺留鸟为１８６２ｋｂ,红角号鸟为１７６５ｋｂ。号鸟形目种间具有较高的遗传变异,其中仓号鸟和草号鸟的平均遗传距离为１０％,长耳号鸟和短耳号鸟平均为１０８％,红角号鸟和领角号鸟平均为１３１％,灰林号鸟和斑头鸺留鸟为１２３％,其中红角号鸟与斑头鸺留鸟的平均遗传距离最大为１７５％。号鸟形目鸟类线粒体ＤＮＡ的进化速率为每百万年变化２０％～２２％,提示号鸟形目两个科间在距今２８００～３０００万年前分歧开来,同时,鸱号鸟科各种间的分歧时间在距今２０００～２５００万年前,即处于中新世中期。     

高等植物的线粒体DNA

高等植物的线粒体含有结构复杂的庞大基因组。线粒体ＤＮＡ有较为特殊的重组行为和来源,也可向细胞核转移,在植物系统发育中有重要作用。     

线粒体DNA的异质性

哺乳动物线粒体DNA（mitochondrial DNA, mtDNA）位于线粒体.当细胞中mtDNA发生突变时,就会出现野生型与突变型mtDNA的共存.这种情况被称为mtDNA异质性.从mtDNA异质性的形成到在表型上引起相应的病变是一个复杂的过程.mtDNA异质性是如何形成和其在特异组织的增殖复制,mtDNA异质性的变化对个体的影响,如何提高mtDNA突变负荷检测的精度和灵敏度都是近些年的研究热点.本文对mtDNA异质性的检测、遗传、组织特异性以及其相关的疾病等方面进行了阐述.