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肥厚型心肌病（Hypertrophic cardiomyopathy，HCM）是一种以左心室及室间隔不对称肥厚为基本特征的原发性心肌病，其发病率约为0.2％，是青少年及运动员心源性猝死的主要原因。除心肌肌节蛋白基因突变导致肌纤维排列紊乱外，线粒体功能障碍也是引起HCM的重要原因。我们前期报道了一个携带m.2336T＞C突变的母系遗传性肥厚型心肌病家系，该突变破坏线粒体16S rRNA的2336U-A2438碱基配对，影响线粒体核糖体稳态水平，引起线粒体氧耗速率下降、ATP合成降低、ROS产量升高，导致线粒体结构和功能障碍。由于采集HCM病人的心肌细胞或组织受法律、伦理及技术等限制，利用患者心肌细胞进行细胞功能研究受到严重制约。另外，线粒体的多拷贝性和双重膜结构，缺乏高效特异的线粒体基因组转染系统，难以构建线粒体疾病的细胞和动物模型，这种线粒体功能障碍如何导致HCM的致病机制尚不清楚。近年来，患者特异性iPS细胞的出现为构建线粒体疾病细胞模型提供了新的策略。本论文在构建携带m.2336T＞C突变的HCM特异性iPS细胞及其定向分化心肌细胞的基础上，研究了m.2336T＞C突变导致HCM发生的致病分子机制，获得以下主要结果: 重编程携带m.2336T＞C突变的HCM患者尿液细胞，建立了类似ES细胞的HCM-iPS细胞系。通过碱性磷酸酶染色、荧光定量PCR、甲基化分析、免疫荧光检测、插入鉴定、核型分析等生物学鉴定，显示HCM-iPS细胞具有较高的碱性磷酸酶活性;表达ES细胞特异性细胞表面标志蛋白;内源多能性基因的表达量显著高于原代尿液细胞，外源多能性基因沉默;多能性基因启动子区处于去甲基化状态;细胞核型正常。体外拟胚体诱导及多能性基因的表达检测、体内畸胎瘤形成等实验表明HCM-iPS细胞具有分化为三胚层组织细胞的潜能。线粒体全基因组PCR-测序鉴定，HCM-iPS细胞保持原有m.2336T＞C突变，并且未产生其它新的变异，表明我们成功构建了携带m.2336T＞C突变的HCM-iPS细胞系。 采用单层iPS细胞分化方法将携带m.2336T＞C突变的HCM-iPS细胞定向分化心肌细胞(HCM-iPS-CM)，HCM-iPS-CM表达心肌细胞特异性标志蛋白。但是HCM-iPS-CM律动不规则，并且细胞体积增大、线粒体体积增加。动作电位出现延迟性后除极（DAD）和动作电位时程延长等肥厚心肌特异性电生理特征。表明我们成功建立了携带m.2336T＞C突变的、具有HCM疾病特征的心肌细胞模型。 利用上述细胞模型，以线粒体功能为纽带研究m.2336T＞C突变导致HCM细胞病理发生的分子机制。结果显示HCM-iPS-CM的mtDNA拷贝数增加，16SrRNA及线粒体核糖体大亚基结合蛋白MRPL19、MRPL23基因表达水平显著降低;线粒体OXPHOS复合体编码基因的转录和翻译水平下降;线粒体ADP/ATP比值升高，ATP合成效率降低。线粒体结构与功能缺陷，引起细胞内Ca2+浓度升高，L-Ca2+电流密度降低，从而导致延迟性去极化（DAD）和动作电位时程延长等电生理异常，最终引发心律失常等一系列HCM症状。