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目的:细胞正常代谢过程中产生的低浓度活性氧(reactive oxygen species,ROS)具有重要生理功能。但在病理状态下,过量产生的ROS可通过引发氧化应激造成细胞损伤甚至细胞死亡。采用抗氧化剂减轻氧化应激成为多种临床疾病防治的重要手段。线粒体是生理及病理情况下ROS的重要来源,但线粒体具有特殊的双层膜结构,普通的抗氧化剂难以到达线粒体内部充分发挥抗氧化作用。线粒体靶向抗氧化剂Mitoquinone(MitoQ)可快速穿过线粒体膜而在线粒体基质内汇集,从而有效清除线粒体ROS、阻断线粒体氧化损伤。同时,ROS大量产生会影响线粒体分裂平衡,线粒体动力学调节在细胞凋亡中发挥了重要的调节作用,Drp1抑制剂Mdivi-1抑制过度分裂从而起到防止线粒体功能紊乱的作用。
肝脏是体内的代谢中枢,高度依赖于线粒体的充足供能。肝脏极易受到各种有害因素的损伤而发生急性肝损伤,在严重的情况下,可发生急性肝衰竭。肝细胞凋亡失调和炎性反应失控是急性肝损伤发生发展的主要病理机制。线粒体近年来被认为是参与调控炎症反应和细胞凋亡的关键细胞器,ROS是介导线粒体对炎症及凋亡调控效应的关键介质。那么,线粒体靶向抗氧化剂MitoQ和线粒体分裂抑制剂Mdivi-1是否可在急性肝损伤中发挥抗炎、抗凋亡的保护效应呢?
方法:雄性BALB/c小鼠腹腔注入LPS(10μg/kg)/D-Gal(700 mg/kg)诱导急性肝损伤。为明确线粒体ROS在LPS/D-Gal模型中的变化,本研究在LPS/D-Gal注入6h后处死小鼠,采用线粒体ROS荧光探针检测肝脏线粒体中ROS的水平。为探讨线粒体ROS在LPS/D-Gal诱导的小鼠急性肝损伤中的作用,线粒体靶向抗氧化剂MitoQ在LPS/D-Gal注射前30min腹腔注入,血浆转氨酶检测试剂盒检测血浆中ALT和AST水平、ELISA法测定血浆中TNF-α水平、HE染色观察肝组织形态学变化、caspase活性检测试剂盒检测caspase-3、caspase-8及caspase-9活性、TUNEL法检测肝细胞凋亡情况、免疫印迹法检测切割型caspase-3片段、p62、LC3Ⅱ蛋白表达。为探究线粒体分裂对LPS/D-Gal诱导的小鼠肝损伤的影响,用线粒体分裂抑制剂(mitochondrial division inhibitor 1,Mdivi-1)干预处理,以前述相同方法观察肝脏损害情况及caspase-3、caspase-8及caspase-9活性。
结果:(1)LPS/D-Gal诱导的急性肝损伤中线粒体ROS水平上调。(2)MitoQ处理可使血浆转氨酶水平降低,使肝组织形态学异常改变得以减轻,并且提高小鼠生存率。(3)MitoQ处理可抑制LPS/D-Gal诱导的TNF-α表达,降低caspase-3、caspase-8及caspase-9的活性,下调切割型caspase-3片段的含量,减少TUNEL阳性细胞数目。(4)MitoQ可增加LPS/D-Gal暴露小鼠自噬标志性蛋白LC3Ⅱ水平、降低p62水平。(5)Mdivi-1处理可抑制LPS/D-Gal诱导的血浆转氨酶水平升高,减轻肝组织形态学异常,下调caspase-3、caspase-8及caspase-9活性。
结论:本研究实验结果表明线粒体靶向抗氧化剂MitoQ可减轻LPS/D-Gal诱导的急性肝损伤,其机制可能与其抑制细胞凋亡,促进自噬发生有关;使用线粒体分裂抑制剂Mdivi-1也可在LPS/D-Gal模型小鼠发挥与MitoQ类似的保护效应,提示MitoQ的保护效应可能与其调节线粒体分裂有关。因而,线粒体抗氧化剂和线粒体分裂抑制剂可能在急性肝损伤的防治中具有潜在应用前景。
肝脏是体内的代谢中枢,高度依赖于线粒体的充足供能。肝脏极易受到各种有害因素的损伤而发生急性肝损伤,在严重的情况下,可发生急性肝衰竭。肝细胞凋亡失调和炎性反应失控是急性肝损伤发生发展的主要病理机制。线粒体近年来被认为是参与调控炎症反应和细胞凋亡的关键细胞器,ROS是介导线粒体对炎症及凋亡调控效应的关键介质。那么,线粒体靶向抗氧化剂MitoQ和线粒体分裂抑制剂Mdivi-1是否可在急性肝损伤中发挥抗炎、抗凋亡的保护效应呢?
方法:雄性BALB/c小鼠腹腔注入LPS(10μg/kg)/D-Gal(700 mg/kg)诱导急性肝损伤。为明确线粒体ROS在LPS/D-Gal模型中的变化,本研究在LPS/D-Gal注入6h后处死小鼠,采用线粒体ROS荧光探针检测肝脏线粒体中ROS的水平。为探讨线粒体ROS在LPS/D-Gal诱导的小鼠急性肝损伤中的作用,线粒体靶向抗氧化剂MitoQ在LPS/D-Gal注射前30min腹腔注入,血浆转氨酶检测试剂盒检测血浆中ALT和AST水平、ELISA法测定血浆中TNF-α水平、HE染色观察肝组织形态学变化、caspase活性检测试剂盒检测caspase-3、caspase-8及caspase-9活性、TUNEL法检测肝细胞凋亡情况、免疫印迹法检测切割型caspase-3片段、p62、LC3Ⅱ蛋白表达。为探究线粒体分裂对LPS/D-Gal诱导的小鼠肝损伤的影响,用线粒体分裂抑制剂(mitochondrial division inhibitor 1,Mdivi-1)干预处理,以前述相同方法观察肝脏损害情况及caspase-3、caspase-8及caspase-9活性。
结果:(1)LPS/D-Gal诱导的急性肝损伤中线粒体ROS水平上调。(2)MitoQ处理可使血浆转氨酶水平降低,使肝组织形态学异常改变得以减轻,并且提高小鼠生存率。(3)MitoQ处理可抑制LPS/D-Gal诱导的TNF-α表达,降低caspase-3、caspase-8及caspase-9的活性,下调切割型caspase-3片段的含量,减少TUNEL阳性细胞数目。(4)MitoQ可增加LPS/D-Gal暴露小鼠自噬标志性蛋白LC3Ⅱ水平、降低p62水平。(5)Mdivi-1处理可抑制LPS/D-Gal诱导的血浆转氨酶水平升高,减轻肝组织形态学异常,下调caspase-3、caspase-8及caspase-9活性。
结论:本研究实验结果表明线粒体靶向抗氧化剂MitoQ可减轻LPS/D-Gal诱导的急性肝损伤,其机制可能与其抑制细胞凋亡,促进自噬发生有关;使用线粒体分裂抑制剂Mdivi-1也可在LPS/D-Gal模型小鼠发挥与MitoQ类似的保护效应,提示MitoQ的保护效应可能与其调节线粒体分裂有关。因而,线粒体抗氧化剂和线粒体分裂抑制剂可能在急性肝损伤的防治中具有潜在应用前景。