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近年来,随着我国居民生活方式和生态环境的改变及老龄化进程的加速,高血压和脑卒中等心血管疾病已经成为我国突出的公共卫生问题。据估算,目前全国高血压患病人数约达2.7亿,严重危害国民健康。高血压是一种常见的慢性疾病,是一种由基因和环境等多种因素共同调控的疾病,而线粒体基因突变已报道与原发性高血压相关。本课题通过对中国人群原发性高血压患者进行临床资料及基因组测序筛查,以线粒体tRNA基因突变作为切入点,发现一个高外显率的原发性高血压家系携带tRNALeu(UUR)3253T>C突变,并通过生化功能实验研究其对细胞功能的影响,探讨tRNAL上u(UUR)3253T>C突变与原发性高血压的相关性。 目的:通过对一个携带tRNALu(UUR)3253T>C突变的原发性高血压家系构建血小板融合细胞系,并对其进行生化功能分析,探讨线粒体tRNALeu(UUR)3253T>C突变与原发性高血压的相关功能研究; 方法:通过对原发性高血压相关的线粒体tRNALeu(UUR)3253T>C突变的分子致病机制进行研究。我们对2069个中国汉族原发性高血压家系的线粒体基因进行突变筛查,发现1个携带tRNALeu(UUR)3253T>C突变的原发性高血压家系,呈典型的母系遗传。因此运用聚乙二醇诱导法将血小板与mtDNA缺失的ρ0206细胞融合,构建了具有相同核背景的血小板融合细胞模型,对其进行鉴定以便后续生化功能实验,并利用荧光标记检测细胞内活性氧及膜电位变化、生物发光检测细胞内ATP产量,测定线粒体氧化磷酸化复合体酶活性,Northern Blot评估细胞线粒体tRNA稳态及氨酰化水平,Western Blot定量分析线粒体DNA编码的多肽合成量; 结果:先证者及其母系成员的线粒体基因全序列分析结果显示,属于东亚线粒体单体型D4。tRNALeu(UUR)3253T位点在进化上高度保守,该位点对应tRNALeu(UUR)二级结构D茎的22位,tRNALu(UUR)3253T>C突变可能影响与D茎13位和额外环46位的相互作用,进而影响tRNALeu(UUR)二级结构的形成及稳定性。成功构建野生型和突变型血小板融合细胞系,生化功能结果显示:突变型tRNALeu(UUR)分子的电泳迁移速率大于野生型分子,线粒体tRNALeu(UUR)氨酰化比例平均降低了32.03%,突变细胞株的tRNALu(UUR)稳态水平大约下降了31.10%,发现线粒体编码的Cytb、ND1、ATP6和COXⅠ等4个蛋白质表达量总体水平平均降低了50.15%。线粒体氧化磷酸化复合体Ⅲ和Ⅳ酶活力明显降低,复合体Ⅰ和Ⅱ酶活力无显著性差异。线粒体电子传递链的缺陷导致线粒体ATP产生量下降了35.77%,而携带线粒体tRNAL(UUR)3253T>C突变的血小板融合细胞株线粒体膜电势下降了41.20%,从而导致ROS产生量增加28.32%。 结论:综上所述,本研究发现的母系遗传原发性高血压的发生与线粒体tRNALeu(UUR)3253T>C突变相关。线粒体tRNALeu(UUR)3253T>C突变影响tRNALeu(UUR)稳定性和氨酰化水平,引起线粒体基因组编码的氧化磷酸化亚基表达异常,从而引起导致线粒体呼吸缺陷,线粒体合成ATP减少,膜电位降低,ROS产生增加,导致线粒体功能缺陷,因此该突变参与原发性高血压的临床表型发生,但具体机制需进一步研究及探讨。