线粒体分裂、融合与细胞凋亡

线粒体是高度动态变化的细胞器,其在细胞内不断分裂、融合并形成网状结构。线粒体的分裂和融合是由多种蛋白质精确调控完成的。Drp1／Dnm1p,Fis1／Fis1p,Caf4p和Mdv1p参与线粒体分裂的调控;Mfn1／2／Fzo1p控制线粒体外膜的融合,而Mgm1p／OPA1则参与线粒体内膜的融合。在细胞凋亡过程中线粒体片段化,网状结构被破坏,线粒体嵴发生重构,抑制这一过程可以部分抑制细胞色素c的释放和细胞凋亡。线粒体形态对于细胞维持正常生理代谢和机体发育起着重要的作用,一旦出现障碍会导致严重的疾病。     

线粒体融合与分裂在中枢神经系统疾病中的研究进展

线粒体是一种高度动态的细胞器,通过不断的融合和分裂维持其动态平衡,参与生理病理功能调节。线粒体融合与分裂主要由融合分裂相关蛋白调控,如Drp1、Fis1、Mfn1、Mfn2、OPA1等,多种诱导因子通过调节线粒体融合分裂相关蛋白表达及活化进而调节线粒体形态和生理功能。现有研究表明线粒体融合分裂的异常可能是许多中枢神经系统疾病的发病机制之一。本文从线粒体融合分裂的分子调控机制及其在缺血性脑中风、帕金森综合征和阿尔兹海默症等中枢神经系统疾病中的研究进展方面进行综述,为相关疾病的防治提供一定参考和线索。     

哺乳动物细胞线粒体融合-分裂与钙离子信号的关系

线粒体是一种高度动态的细胞器,通过融合和分裂两个相反的过程来维持正常的形态结构。在哺乳动物中,多种因素影响线粒体的融合-分裂的平衡,但现已明确,线粒体融合的主要调节因子为Mfn1/2、OPA1,介导线粒体分裂的主要调节因子为Drp1、Fis1。新近研究发现,线粒体融合-分裂平衡的紊乱将导致线粒体结构和在细胞内分布的异常,进而影响细胞和线粒体对钙离子信号的反应;同时,钙离子也可通过多种机制影响线粒体的形态结构与分布。     

与线粒体分裂有关的蛋白质研究进展

在活细胞内线粒体处于不断的融合与分裂状态,线粒体融合与分裂的动态平衡影响着线粒体的形态和数量,本文对近年来与线粒体分裂有关的蛋白质研究进行了综述：（1）酵母（S.cerevisae)中的Dnm1蛋白或它的同源蛋白质可能通过缠绕于线粒体的收缩部分而影响线粒体外膜分裂;（2）位于线粒体上的3种同源蛋白Mdv1/Fis2/Gag3与Dnm1能短暂结合,它们都是线粒体分裂装置的组成部分;（3）一个插入线粒体外膜的跨膜蛋白Fisl或Mdv2极有可能是线粒体分裂装置的招募因子,并且由它启动分裂过程;（4）分布于膜间隙（IMS）中的Mgm1蛋白并不负责线粒体内膜分裂,这与以前的观点相反。     

线粒体动力学在糖尿病心肌病中的作用及调节机制

心血管并发症是糖尿病患者死亡的首要原因。其中,糖尿病心肌病是排除了高血压、冠心病所致的心肌损伤后的一类特异性心肌病,其特征在于心肌细胞的代谢异常和心脏功能的逐渐衰退,临床表现为早期心肌舒张功能受损,晚期心肌收缩功能受损,最终发展为心力衰竭。线粒体是心肌细胞内提供能量的主要细胞器,线粒体动力学是指线粒体进行融合和分裂的动态过程,是线粒体质量控制的重要途径,线粒体动力学在维持线粒体稳态与心脏功能中起着至关重要的作用。调节线粒体分裂的蛋白主要是Drp1及其受体Fis1、MFF、MiD49和MiD51,执行线粒体外膜融合的蛋白为Mfn1/2,内膜融合蛋白为Opa1。本文综述了近期在糖尿病心肌病线粒体动力学方面的系列研究成果：1型与2型糖尿病心肌病的线粒体动力学失衡均表现为分裂增加与融合受阻,前者的分子机制主要是Drp1上调与Opa1下调,后者的分子机制主要为Drp1上调与Mfn1/2下调,线粒体分裂增加和融合受阻可导致线粒体功能障碍,促进糖尿病心肌病的发生、发展。中药单体安石榴苷、丹皮酚和内源性物质褪黑素等活性成分可通过抑制线粒体分裂或促进线粒体融合,改善线粒体功能,减轻糖尿病心肌病症状。本文...     

有氧运动改善AD模型APP/PS1双转基因小鼠中枢神经元线粒体融合分裂动态平衡

线粒体融合分裂平衡是线粒体动力学的需要。本研究观察12周规律有氧运动对APP/PS1双转基因小鼠中枢神经元线粒体融合分裂动态平衡的影响。本研究采用3月龄雄性APP/PS1小鼠（AD模型）随机分为AD安静组（AS）、AD运动组（AE）,同月龄雄性C57BL/6J小鼠做正常对照组（CS）。AE组进行12周规律跑台运动,5 d/周,60 min/d。前10 min运动速度12 m/min,后50 min运动速度15 m/min,跑台坡度为0°。八臂迷宫实验检测小鼠工作记忆错误频率和参考记忆错误频率;Western印迹检测小鼠皮层、海马组织中线粒体分裂蛋白Drp1和Fis1的含量,以及Drp1的活性（p-Drp1-Ser616）、线粒体融合蛋白Mfn1、Mfn2、Opa1的表达水平;透射电镜观察皮层、海马线粒体形态结构、健康线粒体比率及线粒体平均直径。本研究证实AS组较CS组工作记忆错误频率显著提高（P<0.05）,12周有氧运动显著降低工作记忆错误频率（P<0.05）。AS组小鼠皮层Fis1蛋白和海马脑区Drp1、Fis1蛋白表达水平及皮层、海马脑区Drp1蛋白的活性增加（P<0.05）。而皮层Mfn1和海马Mfn1、Mfn2蛋白表达水平显著降低（P<0.05）。12周有氧运动显著减低Fis1、Drp1蛋白表达及Drp1蛋白的活性,提高Mfn1、Mfn2蛋白表达水平（P<0.05）。AS组小鼠皮层、海马线粒体多呈现球形,部分线粒体膜结构消失,线粒体嵴结构紊乱。且AS组较CS组小鼠健康线粒体比率降低、直径缩短。12周规律有氧运动可明显改善线粒体形态和结构,提高健康线粒体比率及直径。本研究提示,12周规律有氧运动可有效抑制皮层、海马脑区线粒体分裂蛋白Drp1和 Fis1的表达,降低Drp1的活性（p-Drp1-Ser616）,上调线粒体融合蛋白Mfn1、Mfn2的蛋白表达水平,改善线粒体形态和结构以促进线粒体质量控制,是有氧运动改善AD模型空间学习记忆能力的分子机制之一。     

线粒体形态学改变与细胞凋亡

近年来,对于线粒体形态学以及其在凋亡过程中的改变和作用的研究打破了传统的观点。正常情况下,线粒体在细胞内相互连接成管网状结构,并发生着频繁的融合与分裂。融合和分裂由一系列蛋白质介导,二者之间的动态平衡维持着线粒体的形态和功能。在细胞凋亡的早期,线粒体融合和分裂失平衡,导致线粒体管网状结构碎裂和嵴的重构,这些改变对线粒体随后的变化以及凋亡的发生具有重要的意义。融合和分裂的蛋白质不仅调控线粒体形态和细胞凋亡过程,也和某些凋亡相关疾病有关。此外,促凋亡的Bcl-2蛋白可能通过改变线粒体的构形来调控凋亡过程。     

线粒体分裂和融合相关蛋白质的研究进展

线粒体是多细胞生物的一个重要组成部分,它对细胞以及机体的健康具有十分重要的作用。线粒体可以产生能量,介导钙和活性氧信号转导,甚至调控细胞凋亡。近年来研究显示,线粒体在细胞中处于不断分裂与融合的状态,并且可以在细胞内重新分布,线粒体的这种特性统称为线粒体动力学。线粒体动力学对维持线粒体各种功能极其重要,成为了近年来的研究热点。本文重点综述了哺乳动物细胞内线粒体分裂和融合相关蛋白质的结构以及生物学功能。     

依达拉奉对MPP+处理的PC12细胞线粒体融合和分裂平衡的保护作用

本文旨在探讨依达拉奉(edaravone, Eda)对帕金森病细胞模型线粒体融合、分裂动态平衡的作用及机制。用500μmol/L1-甲基-4-苯基吡啶离子(1-methyl-4-phenylpyridinium, MPP^+)处理PC12细胞建立帕金森病细胞模型,采用噻唑蓝(MTT)比色法检测不同浓度Eda对MPP^+处理的PC12细胞存活率的影响,用激光共聚焦显微镜检测线粒体形态,用Western blot检测线粒体融合与分裂相关蛋白OPA1、MFN2、DRP1和Fis1的表达变化。结果显示,预先加入不同浓度的Eda能减轻MPP^+处理的PC12细胞损伤,作用呈一定的量效关系;经MPP^+处理48 h,PC12细胞线粒体出现碎片化,OPA1和MFN2蛋白表达下调,DRP1和Fis1蛋白表达上调,而Eda预处理能逆转PC12细胞的上述变化,但对Fis1的蛋白表达没有影响。以上结果提示,Eda可上调OPA1和MFN2的蛋白表达,下调DRP1的表达,从而抑制线粒体碎片化,发挥神经细胞线粒体保护作用。     

AMPK对线粒体质量的调控作用

线粒体是哺乳动物细胞内重要细胞器,通过生物合成、分裂/融合及线粒体自噬过程之间的平衡来维持线粒体质量,其功能异常将导致多种疾病的发生。腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)是感受细胞能量变化的关键分子,细胞能量胁迫条件下激活AMPK调控了线粒体的功能,并影响细胞能量代谢和机体的健康,提示AMPK是调控线粒体质量的重要因子。基于此,该文综述了AMPK的结构和激活因素,围绕线粒体生物合成、分裂/融合的动力学和自噬讨论AMPK对哺乳动物细胞线粒体质量的调控作用,为通过激活AMPK而调控线粒体质量,从而为维持机体健康、降低疾病发生提供理论依据。