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SO2是大气中主要污染物之一,SO2吸入后所引起的心血管系统疾病也正受到广泛的关注。有资料显示SO2吸入增加了心血管疾病的发生率和死亡率。本课题组的前期研究发现,SO2及其衍生物NaHSO3可诱导大鼠心肌细胞线粒体结构及功能的紊乱,表现为线粒体膜电位、细胞色素C氧化酶活性及ATP含量降低。与此同时,线粒体DNA（mtDNA）含量减少,线粒体DNA编码的氧化磷酸化复合体亚基mRNA表达降低,调控线粒体DNA的过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅激活因子1α（PGC-1α）,核呼吸因子（NRF1）和线粒体转录因子（TFAM）的表达也降低。然而,SO2及其衍生物是否通过PGC-1α-NRF1-TFAM-mtDNA-mtRNA-ATP这一信号途径来诱导线粒体功能的紊乱尚不确定。为此,我们首先构建了NRF1-pcDNA3.1及TFAM-pcDNA3.1重组质粒,并将其在H9C2细胞中瞬时高表达后,再用100μM的NaHSO3处理H9C2心肌细胞24 h,之后分别采用Western blot检测NRF1及TFAM的表达情况,采用荧光定量RT-PCR技术检测线粒体氧化磷酸化复合体Ⅳ亚基中由mtDNA编码的CO3的mRNA表达情况,采用化学发光法检测ATP含量。来验证NRF1及TFAM在PGC-1α-NRF1-TFAM-mtDNA-mtRNA-ATP这一信号通路中的作用。结果发现,高表达NRF1后,NRF1和TFAM的蛋白表达水平均升高,高表达TFAM后TFAM的蛋白表达水平也升高。与此同时,由mtDNA编码的复合体Ⅳ亚基CO3的mRNA水平也比NaHSO3处理组升高。两种蛋白的高表达均可以减轻NaHSO3导致的H9C2细胞线粒体功能障碍,表现为ATP含量升高。此外,采用100μM的NaHSO3对大鼠H9C2心肌细胞进行不同时间（0,3,6,12,24 h）的体外染毒。采用流式细胞仪检测细胞中ROS产生情况,发现NaHSO3可诱导ROS时间依赖性升高。用5 mM N-乙酰-L-半胱氨酸（NALC）处理H9C2心肌细胞后,再用100μM的NaHSO3处理24 h,采用流式细胞仪检测细胞的ROS含量,采用荧光定量RT-PCR技术检测调控线粒体氧化磷酸化功能的核转录因子TFAM的mRNA表达情况,采用化学发光法检测ATP含量。发现NALC可以阻止NaHSO3诱导的H9C2细胞ATP含量降低、ROS含量升高以及TFAM转录水平降低这些现象的发生。最后,采用100μM的NaHSO3对大鼠H9C2心肌细胞进行不同时间（0,3,6,12,24 h）的体外染毒后,采用流式细胞仪检测细胞凋亡情况,采用免疫荧光技术检测细胞内凋亡相关蛋白（cytc,bax和p53）的表达情况,采用分光光度法测caspase-3活性,采用Western blot技术检测凋亡相关蛋白（cleaved caspase-3,cleaved caspase-9,p53,p53-ser15,bcl-2和bax）的表达情况。结果表明,不同时间NaHSO3处理H9C2细胞后,心肌细胞产生凋亡现象;caspase-3活性升高;cytc、cleaved caspase-3、cleaved caspase-9、p53、p53-ser15及bax蛋白表达水平升高,bcl-2/bax蛋白表达水平降低。上述结果提示SO2衍生物可能通过刺激心肌细胞ROS产生下调NRF1和TFAM等核转录因子,进而影响线粒体DNA的复制及转录,最终造成心脏线粒体氧化磷酸化功能异常,能量产生不足。另一方面,也可能通过线粒体内源途径诱导心肌细胞凋亡发生,从而发生心力衰竭、心律不齐等心血管系统疾病。