线粒体自噬在beta－地中海贫血红系分化过程的作用研究

Beta-thalassemia is caused by a decrease in the production of beta-globin chain due to the mutation or defect of beta-globin gene. Mitophagy is the process of specific autophagic elimination of mitochondria in eukaryotic cells, which is considered to be capable of regulating hematopoiesis. Our previous study showed that bone marrow cells of thalassemia had defect in maturation of erythroid cells and a decline in the level of mitophagy. Here, we try to investigate the effect and mechanism of mitophagy on thalassemic hematopoiesis. Bone marrow cells derived from different types of thalassemic patients will be induced into erythroid cells under cellular cytokines in vitro. The level of mitophagy and moleculars pathway will be assayed. Furthermore,Nix gene silencing and overexpression will be designed to study the mechanism of mitophagy. In addition, the process of mitophagy will be interefered with ABT737 and cyclosporine A in vitro and in vivo experiments. Taken together, the aim of our project is to investigate the effect of mitophagy in the mechanism of beta-thalassemia, and provide a new therapeutic strategy for clinical treatments.

地中海贫血是由于珠蛋白基因突变或缺失造成血红蛋白珠蛋白肽链合成减少所致。线粒体自噬是真核细胞自我降解的一种过程，可调控红系造血生成。我们前期实验发现beta-地中海贫血骨髓红系生成障碍以及线粒体自噬水平降低，现拟进一步探讨线粒体自噬在beta-地中海贫血红系造血生成的作用及调控机制。本课题拟分离不同临床类型的beta-地中海贫血骨髓细胞，在体外细胞因子诱导培养体系下向红系造血细胞分化，检测红系细胞线粒体膜电位、活性氧水平以及自噬溶酶体等，分析线粒体自噬在不同阶段红系分化过程的作用。以线粒体自噬分子Nix蛋白为靶点，通过基因沉默和过表达途径调节Nix蛋白表达，进一步探讨地中海贫血线粒体自噬的分子机制。应用ABT737及环孢素A调控线粒体自噬水平，通过体外实验及动物体内实验探讨线粒体自噬对地中海贫血红系造血生成的影响。本课题拟从线粒体自噬角度阐明beta-地中海贫血发病机制，为治疗提供新思路。

地中海贫血是由于珠蛋白基因突变或缺失造成血红蛋白珠蛋白肽链减少所致。线粒体自噬是真核细胞自我降解的一种过程，可调控红系造血生成。我们前期实验发现beta-地中海贫血骨髓红系生成障碍以及线粒体自噬水平降低，现拟进一步探讨线粒体自噬在beta-地中海贫血红系造血生成的作用及调控机制。本课题拟分离不同临床类型的beta-地中海贫血骨髓细胞，在体外细胞因子诱导培养体系下向红系造血细胞分化，检测红系细胞线粒体膜电位、活性氧水平以及自噬溶酶体等，分析线粒体自噬在不同阶段红系分化过程的作用。以线粒体自噬分子Nix蛋白为靶点，通过基因沉默和过表达途径调节Nix蛋白表达，进一步探讨地中海贫血线粒体自噬的分子机制。.本项目研究结果是建立体外红系诱导分化培养体系，发现β地中海贫血CD34＋细胞体外增殖能力低于正常对照组。β地中海贫血CD34＋细胞向红细胞分化过程中，凋亡水平高于正常对照组。β地中海贫血CD34＋细胞向红细胞分化过程中，自噬水平高于正常对照组。β地中海贫血CD34＋细胞向红细胞分化过程中，线粒体自噬水平高于正常对照组。进一步研究还发现β地中海贫血红系造血过程中细胞内亚铁血红素及血红蛋白的量均较正常对照组减少；β地中海贫血红系分化过程中 ALAS2 的 mRNA 扩增率较正常对照组增高；正常对照组CD34细胞体外培养过程中转染ALAS2过表达腺病毒后线粒体自噬标志基因NIX的表达增高；正常对照组CD34细胞体外培养过程中转染ALAS2 shRNA 腺病毒后NIX的表达亦有减低。.因此，本项目研究成果是建立不同阶段红系诱导分化的细胞模型，发现地中海贫血患儿骨髓细胞出现红系分化障碍及线粒体自噬水平降低，Nix蛋白介导线粒体自噬在地中海贫血红系造血生成过程发挥重要作用。ALAS2的表达与红细胞分化过程中线粒体自噬的强度有关。本课题从线粒体自噬角度阐明beta-地中海贫血发病机制，为治疗提供新思路。