尿素通道B基因敲除小鼠线粒体功能障碍机制与实验治疗

在前期研究发现尿素通道蛋白（UT-B）基因突变家族患有进展型家族性心脏传导阻滞Ⅰ型（PFHBI）。对UT-B-/-小鼠长达52周的动态观察发现，随鼠龄增长不仅复制出进展型心脏传导阻滞病理模型，而且，通过蛋白质组学研究发现UT-B基因敲除小鼠心肌组织蛋白质表达，特别是线粒体蛋白表达发生了明显调变，并由此发现线粒体功能的异常。本课题拟在系列原创性发现的基础上，应用差异蛋白组学技术进行UT-B-/-小鼠线粒体蛋白质调变研究，及调变蛋白对线粒体呼吸链活性和活性氧（reactiveoxygenspcies，ROS）产生的影响，分析其活性变化与分子机制。同时，应用线粒体靶向的MitoQ10进行抗氧化及低含氮食物进行试验治疗，观察治疗前后线粒体产生ATP能力及ROS的变化，以及对心脏功能与形态的影响。揭示UT-B基因缺失诱导PFHBI的发病分子机制，为防治研究提供理论基础与实验依据

前期研究已证明红细胞膜Jk抗原和尿素通道B（UT-B）是同一个蛋白。已经发现尿素通道B（UT-B）基因突变家族患有进展型家族性心脏传导阻滞Ⅰ型（PFHBI）。应用UT – B基因敲除（UT-B null）小鼠已经复制出随增龄加重的房室传导阻滞的动物模型。心肌差异蛋白组学研究发现，脂肪酸β氧化的关键酶–脂酰辅酶A脱氢酶和糖酵解产能的关键酶烯醇化酶a的蛋白表达UT-Bnull鼠与野生鼠比较明显增高（P<0.05）。这意味着三羧循环（TAC）产生氢离子不足而引起线粒体电子传递链功能障碍，用系列实验证实了线粒体功能障碍假说，靶向治疗使线粒体的多种指标获得逆转。.心肌定量线粒体蛋白组学结果及验证，在26个下调的蛋白中，15个蛋白属于线粒体电子传递链复合体Ⅰ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ的亚单位。依次从这4个复合酶体中选择了NDUFV1,CYC1,COX7c和ATP5F1进行蛋白表达验证，显示蛋白表达明显降低，与蛋白组学结果有明显的一致性. 复合体Ⅰ，Ⅳ和Ⅴ活性下调导致线粒体膜电位下降和三磷酸腺苷（ATP）含量的检测结果UT-B null组显著地低于同龄野生组 (P<0.01)。 心肌细胞活性氧（ROS）UT-B null组明显增高，与下列因素有关：① UT-B null组电子传递链活性下降，ROS形成明显增多, ② UT-B null组ROS–扑捉酶活性耗竭，Sod2和Prdx3/AOP1蛋白表达明显下调(P<0.01) ROS清除障碍。ROS增多导致心肌氧化应激受损，导致心肌发生重构，如心肌肥厚、纤维化，心肌超微结构损伤严重以及左室舒张末期功能明显障碍。. UT-B null鼠的辅酶Q10线粒体靶向治疗：（从8周龄起， 10mg/次，每日1次，4周后辅酶Q10减为5mg/次，灌胃 ）。治疗8周后已逆转了复合体Ⅰ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ蛋白的表达，并提高了线粒体特异的扑捉ROS酶的蛋白表达等。因此，在线粒体疾病早期进行辅酶Q10的靶向治疗可延缓PFHBⅠ的发病和减轻病症。