线粒体动力学平衡对心脏结构与功能的影响

心脏是一个高耗能、高耗氧的器官,其正常收缩及电信号的正常传导也需大量能量供应,因此心肌细胞含有大量线粒体。正常生理状态下,线粒体在细胞内的数量、形态和功能是相对稳定的。当机体内细胞能量产生不足或两个独立的线粒体存在不同的缺陷时,线粒体会受到Mfn1/2和OPA1的调控而发生融合,发生融合后线粒体基质含量相互混合形成一个功能完善的新的线粒体,此过程即为线粒体融合。为维持线粒体DNA及线粒体膜电位的稳定,线粒体受到Drp1及其受体的调控而发生分裂,分裂可使受损的线粒体DNA及去极化的线粒体膜在分裂时聚集到一个子线粒体中,并通过泛素化-蛋白酶系统或自噬作用消除,从而维持线粒体的正常功能。线粒体融合与分裂是一个连续波动的过程,被认为是维持线粒体和细胞正常功能和形态的关键过程。近年来研究发现,心肌细胞线粒体的融合与分裂失衡会引起自身形态和功能的紊乱,进而损害心脏结构和功能。因此,维持心肌细胞的稳态需要线粒体分裂和融合之间的动态平衡,而维持线粒体的动态平衡则需要介导线粒体融合与分裂相关的动力蛋白。作者对参与线粒体融合及分裂过程的关键蛋白的功能进行了综述,同时讨论了线粒体动力学平衡对心脏结构与功能的影响,以期为后期的研究提供一定理论参考。     

线粒体融合、分裂及其相关疾病的研究进展

近年来,有关线粒体融合和分裂机制的相关研究越来越多。线粒体是所有真核生物都不可或缺的双层膜细胞器,大多数细胞中线粒体是高度动态的,且通过不断地融合、分裂来维持动态平衡。线粒体外膜与内膜的融合分别由Mfn1、Mfn2与多种形式的OPA1调控;DRP1介导外膜分裂,内膜的分裂可能是由S-OPA1和MTP18介导。多种客观因素通过影响融合或分裂的程度,进而影响线粒体的融合与分裂,提高线粒体融合程度或降低线粒体分裂程度都将导致在细胞内形成个体大、数量少的线粒体;反之,将出现个体小、数量多的线粒体。可以据此特性间接检测某项影响线粒体形态学变化的因素,了解线粒体动态变化所涉及的蛋白,以及影响线粒体形态学的重要外部因素、线粒体相关疾病的发病原因。因此,作者在总结前人研究成果的基础上,针对线粒体融合与分裂、参与线粒体融合与分裂的相关蛋白及线粒体融合、分裂与疾病的发生进行了综述。     

哺乳动物线粒体动力学和氧化磷酸化研究进展

线粒体是一种存在于大多数细胞中具有双层膜结构和流动性的细胞器,是细胞进行有氧呼吸的主要场所,为细胞增殖、迁移和生存提供能量,被称为"能量工厂".线粒体在细胞死亡、细胞衰老、自噬、脂质合成、钙稳态以及铁平衡等生物过程中均发挥着重要作用,其功能主要由线粒体融合和分裂调节.线粒体融合将有助于ATP的产生,主要由线粒体融合蛋白...     

线粒体自噬在神经退行性疾病中调控的研究进展

神经退行性疾病是一种以神经元发生进行性变性和坏死为基础的中枢神经系性疾病,其普遍特征是错误折叠蛋白质的积累和线粒体损伤。线粒体作为细胞能量产出的中心,是神经元的主要能量来源,对维持神经元的结构和功能至关重要。受损的线粒体导致细胞中的三磷酸腺苷(ATP)供给不足和氧化应激损伤,甚至引起细胞死亡。线粒体自噬是细胞通过自噬-溶酶体途径选择性地清除衰老或受损线粒体的过程,是线粒体质量控制机制的重要组成部分,在维持细胞稳态方面发挥重要的作用。诸多研究表明,线粒体自噬与神经退行性疾病的发生和发展密不可分,激活线粒体自噬或改善线粒体自噬异常能在一定程度上缓解错误折叠蛋白积聚导致的神经损伤。笔者就线粒体自噬的发生机制、线粒体自噬的调控及其在神经退行性疾病发生发展中的作用进行综述,以期为神经退行性疾病的研究和治疗提供参考。     

线粒体动态变化与肿瘤转移的相关性研究进展

线粒体是一种高度动态并且处于不断分裂和融合的细胞器,这种动态变化在维持线粒体功能中起着非常重要的作用。研究表明,在许多疾病尤其是癌症中线粒体的功能发生明显的变化,所以靶标线粒体治疗的发展是提高肿瘤治疗最有效的方法之一;线粒体的功能主要是调节细胞周期,基因表达,代谢,细胞运动以及应激反应等。线粒体动态变化参与调节线粒体功能。线粒体的融合和分裂的动态过程主要由一些大GTPases蛋白参与调节,如参与调节线粒体分裂的Drp1/Fis1以及参与调节线粒体内外膜融合的Opa1和Mfn1/2。越来越多研究表明,线粒体动态变化能够调节肿瘤细胞的转移,尤其肺癌和乳腺癌。本综述概括了近年有关线粒体动态变化与肿瘤转移相关的研究结果,为今后肿瘤的临床防治提供可能的新靶点和理论基础。     

线粒体未折叠蛋白反应的研究进展

线粒体是细胞内重要的细胞器之一,调控多种细胞内信号通路,然而环境应激会导致线粒体堆积并产生大量错误折叠或未折叠蛋白,造成线粒体功能紊乱。目前研究发现多种由线粒体到细胞核的信号传导通路能够缓解线粒体应激反应,维持线粒体的正常功能状态。本综述就酿酒酵母中的逆行反应,哺乳动物细胞和线虫中的线粒体未折叠蛋白的分子机制及线粒体未折叠蛋白反应与线粒体自噬、天然免疫的相互关系进行重点介绍。     

封面封底

线粒体是一种广泛存在于真核细胞并为机体提供能量的细胞器,其自噬对于清除功能障碍的线粒体,维持线粒体的动态平衡和细胞稳态具有重要意义。近年来,线粒体自噬对雌性动物生殖的影响愈发受到关注。本文在线粒体自噬生理功能基础上,从雌性动物主要生殖器官与组织、卵母细胞、颗粒细胞及胚胎等方面综述了线粒体自噬对雌性动物生殖功能的影响。     

线粒体自噬调节雌性动物生殖功能的研究进展

线粒体是一种广泛存在于真核细胞并为机体提供能量的细胞器,其自噬对于清除功能障碍的线粒体,维持线粒体的动态平衡和细胞稳态具有重要意义.近年来,线粒体自噬对雌性动物生殖的影响愈发受到关注.本文在线粒体自噬生理功能基础上,从雌性动物主要生殖器官与组织、卵母细胞、颗粒细胞及胚胎等方面综述了线粒体自噬对雌性动物生殖功能的影响.     

细胞凋亡信号转导途径及调控的研究进展

细胞凋亡是机体维持自身稳定的一种基本生理机制 ,是有许多基因产物及细胞因子参与的一种有序的细胞自我消亡形式。通过细胞凋亡 ,机体可清除损伤、衰老与突变的细胞来维持自身的稳态平衡和各种器官及系统的正常功能。细胞凋亡可被多种生理性、病理性及其它因素所诱发 ,它的发生过程可分为启始阶段、效应阶段和降解阶段。由于细胞凋亡是一种复杂的生理及病理现象 ,所以在其发生的 3个阶段中涉及不同的信号转导途径及其调控。其中死亡受体途径、线粒体途径和内质网途径是细胞凋亡信号转导的重要途径。这 3条途径的密切联系和相互作用 ,完成了凋亡信号的传导并最终促进或抑制细胞凋亡。另一方面 ,3条途径分别受到包括 Bc1 -2家族蛋白在内的许多因素的调控。它们和 caspase、Bcl-2家族蛋白、smac、调节抑制蛋白及胞内信号转导途径等构成一个复杂的网络机构诱导细胞凋亡并对其进行严密的调控。     

MAM在哺乳动物细胞中的研究进展

线粒体相关内质网膜（MAM）在调节稳态内质网转运到线粒体的钙信号传导、脂质代谢、自噬体的形成、线粒体的形态动力学功能、相关蛋白的调控功能以及细胞凋亡调节过程中都发挥着关键的作用,并对癌症和神经退行性等疾病起着调节作用。因此,对MAM生化特性和功能的了解至关重要。本文综述了近年来MAM在哺乳动物细胞中的研究进展,以期为今后 MAM 的相关研究提供参考。 [关键词] MAM|哺乳动物|线粒体|钙信号|调控功能     

Research Progress on the Mitochondrial Fusion,Fission and Their Effects on Disease

In recent years, more and more studies on mitochondrial fusion and fragmentation mechanisms have been conducted, mitochondria are double-membrane organelles possessed by all eukaryotic organisms. In most cells, mitochondria are highly dynamic and maintain their homeostasis by continually fusing and dividing.Mitochondrial outer membrane and endometrial fusion were regulated, respectively by Mfn1, Mfn2 and a variety of forms of OPA1;DRP1 mediated epineurial division,at present the mechanism of endometrial fission is still unclear,may be mediated by S-OPA1 and MTP18. Research shows that a variety of objective factors through the impact of the degree of integration or division,thus affecting the mitochondrial fusion and fission,increased mitochondrial fusion or decreased mitochondrial fission will result in the cell into individual large, small number of mitochondria;On the contrary,will lead to mitochondria appear individual small, large number. In the future research process, this feature can be used to detect indirectly a change in mitochondrial morphology factors. On the basis of summarizing the results of previous studies, in the present review, we focus on the mitochondrial fusion and fission, some related proteins involved in mitochondrial fusion and fission, as well as the occurrence of mitochondrial disease.     

哺乳动物精子线粒体研究进展

哺乳动物精子线粒体是维持精子活力的关键细胞器，对精子超激活运动、获能、顶体反应及受精等过程起到重要的调节作用。哺乳动物精子线粒体特有的形态特征与特异性酶异构体使其具有独特动力学和调节特性。精子线粒体中发生的氧化磷酸化过程是维持精子运动的重要途径，该过程产生的活性氧对精子功能的维持具有重要作用，但过量可能导致精子损伤，加速精子凋亡。哺乳动物精子质膜磷脂酰丝氨酸外翻和相关半胱氨酸蛋白酶激活级联反应引起细胞凋亡。区别于体细胞线粒体，精子线粒体钙信号可能并未参与精子固有的凋亡途径，作为衡量线粒体功能的敏感指标，其对线粒体膜电位和耗氧量的检测研究至关重要。哺乳动物精子线粒体具有自身的遗传系统，线粒体基因拷贝数可能作为无创衡量精子质量和受精能力的标记。作者重点阐述了哺乳动物精子线粒体的结构、线粒体鞘的形成及其生物功能，包括发生在线粒体中的氧化磷酸化过程、活性氧对精子的利与弊、线粒体参与钙稳态与细胞凋亡过程；介绍了线粒体膜电位和耗氧量的检测，简述了线粒体基因组的研究进展，为进一步探讨线粒体所涉及的精子功能机制奠定基础。     

Sperm mitochondrial regulation in motility and fertility in horses

The biological nature of age‐related declines in fertility in males of any species, including stallions, has been elusive. In horses, the economic costs to the breeding industry are frequently extensive. Mitochondrial function in ejaculated sperm, which is essential for sperm motility, is reflected by adenosine triphosphate production, mitochondrial oxidative efficiency and production of reactive oxygen species, and that this balance may become compromised in ageing stallions and during the process of cryopreservation. This presentation will focus on mitochondrial integrity and function as an avenue for understanding the pathophysiology of sperm when undergoing cryopreservation and male ageing. We discuss the importance of understanding the differences and similarities of sperm mitochondria to that of somatic cells regarding structure and mitochondrial biochemistry relating to sperm function. The roles of oxidative phosphorylation and glycolysis in sperm mitochondria are outlined as is the method of determining oxygen consumption and calcium homoeostasis in sperm mitochondria. Further, we outline the role of oxidative stress and reactive oxygen species.     

睾丸间质细胞线粒体调控睾酮合成的研究进展

睾丸间质细胞（Leydig cells,LCs）的主要功能是合成和分泌睾酮。在睾丸间质细胞内,以胆固醇为原料,位于线粒体外膜上的类固醇合成急性调节蛋白（steroidogenic acute regulatory protein,StAR）促进胆固醇向线粒体内膜转运,在线粒体内膜胆固醇侧链裂解酶（cholesterol side-chain cleavage cytochrome,P450scc）的催化下生成孕烯醇酮,而后通过光面内质网的羟基类固醇脱氢酶（3β-hydroxysteroid dehydrogenase,3β-HSD）和转运蛋白（translocator protein,TSPO）的共同作用合成睾酮。因此,睾丸间质细胞合成和分泌睾酮与线粒体密切相关,线粒体结构和功能的完整性直接影响睾酮的生物合成,而位于线粒体上的StAR和P450scc是睾酮合成的关键调控因子。睾酮能够促进雄性生殖器官发育成熟并维持其功能,对促进蛋白质合成（如肌肉、骨骼及生殖器官的蛋白质合成）具有重要意义。近年来,通过维持线粒体结构完整性和改善线粒体氧化损伤、线粒体生物发生等功能进而促进睾酮的合成已成为睾酮合成机制的研究热点,受到国内外学者的广泛关注。作者介绍了睾丸间质细胞内睾酮合成的分子机制及影响睾酮合成的重要因子,综述了睾丸间质细胞线粒体结构、线粒体氧化损伤、线粒体调控的细胞凋亡和线粒体的生物发生等对睾酮合成的影响,阐述了线粒体与睾酮合成之间的关系,为改善睾丸间质细胞线粒体结构和功能从而促进睾酮合成提供依据,对于深入了解雄性动物的睾酮合成调节和提高雄性动物的繁殖性能具有重要的意义。     

肠道菌群及其代谢产物调节动物线粒体功能的研究进展

线粒体是动物细胞生产能量的主要场所，可参与三磷酸腺苷的产生、细胞线粒体Ca²⁺稳态的维持，在调节动物机体能量代谢方面发挥重要的作用。目前，研究发现肠道微生物及其代谢产物可影响细胞线粒体代谢水平和功能，参与调节机体营养物质代谢周转速度，最终影响畜禽生长发育及饲料转化效率等。本文在总结线粒体生物学功能的基础上，重点阐述了肠道微生物及其代谢产物对线粒体功能的调节作用及影响因素，旨在为饲粮营养手段介导肠道微生物-宿主线粒体途径调节动物生长发育和肠道健康提供理论参考。     

PEG胁迫对经60Co-γ辐射无芒雀麦种子的幼苗叶片超微结构的影响

为明确⁶⁰Co-γ射线对干旱条件下无芒雀麦（Bromus inermis）叶片的影响,从而为无芒雀麦利用辐射进行抗旱育种提供理论依据,本试验应用透射电镜观察聚乙二醇（Polyethylene glycol,PEG）模拟干旱胁迫下的⁶⁰Co-γ射线辐射无芒雀麦的叶片细胞,比较辐射对无芒雀麦叶片细胞、叶绿体、线粒体的形态和超微结构的影响。试验结果表明：未受辐射和PEG胁迫的无芒雀麦叶片细胞形态规则,叶绿体基粒片层和基质片层多且有序,线粒体膜完整,内嵴清晰,基质浓厚。10% PEG胁迫50 Gy辐射处理组叶片细胞扭曲最严重,形态不规则,细胞壁厚度不均,质膜内陷,有轻微质壁分离。10%和20% PEG胁迫下辐射剂量为50 Gy时,叶绿体和线粒体形态和超微结构受影响程度较轻,随着干旱胁迫强度和辐照剂量的增加,叶绿体和线粒体超微结构受损伤程度增强;20% PEG胁迫下辐射剂量为200 Gy时,叶绿体膜有不同程度破损,基粒片层排列的紊乱性增加,部分基粒片层不清晰,基质类囊体片层结构清晰,可见少量淀粉粒;线粒体膜破损比较严重,内嵴减少,排列不规则,基质较浅。可见,不同⁶⁰Co-γ射线辐射剂量可对无芒雀麦叶片叶绿体和线粒体超微结构产生不同程度的影响,在利用⁶⁰Co-γ射线辐射进行无芒雀麦耐旱性育种时,可选择50 Gy低辐射剂量结合20% PEG模拟干旱胁迫进行抗旱性突变体的筛选。