线粒体分裂在脑缺血再灌注损伤中的作用及MCU对其调控的研究

Increasing number of studies indicate that normal mitochondrial fission and fusion play an important role in maintaining its function, which is closely related to mitochondrial morphology changes. Excessive division is the important way leading to cell apoptosis, but the role of mitochondrial fission in cerebral ischemia-reperfusion injury remains unknown. In this research, we will firstly establish cerebral ischemia -reperfusion injury model in vivo and cerebral hypoxia-reoxygenation model in vitro and observe cell apoptosis, mitochondrial morphology and ultrastructure, mitochondrial calcium, ROS, Drp1, Fis1, Bcl-2, Bax and Cytochrome C to explore the role and mechanism of mitochondrial division in cerebral ischemia reperfusion injury. Then in the experimental model above, we discuss the regulation of MCU on mitochondrial fission and the probable mechanism through detecting mitochondrial morphology and the expression of mitochondrial fission related proteins, mitochondrial calcium, ROS and signal transduction related proteins. This research will provide new theoretical basis and therapeutic targets for cerebral ischemia reperfusion injury.

越来越多的研究表明，正常线粒体的分裂融合运动对维持其功能有着重要的作用。线粒体形态的改变与其功能密切相关，过度分裂是导致细胞凋亡的重要原因，但关于线粒体分裂在脑缺血再灌注损伤中的作用目前仍不清楚。本研究首先在体内脑缺血再灌注损伤模型和体外脑缺氧复氧模型上，通过对细胞凋亡、线粒体形态和超微结构、线粒体Ca2+和活性氧、线粒体分裂蛋白Drp1和Fis1、凋亡调节蛋白Bcl-2、Bax以及细胞色素C的表达等的检测，探讨线粒体分裂在脑缺血再灌注损伤中的作用及机制，然后，再在上述实验模型上，通过对线粒体形态学及线粒体分裂相关蛋白表达的检测，探讨线粒体钙单向转运体MCU对线粒体分裂的调控作用；通过对线粒体钙、活性氧（ROS）及信号转导相关蛋白的检测，探讨MCU对线粒体分裂的可能调控机制。本研究将为脑缺血再灌注损伤提供新的理论基础和治疗靶点。

近年来众多研究表明正常的线粒体分裂融合运动对维持其功能有着重要作用。本研究旨在探讨线粒体分裂在脑缺血再灌注损伤中的作用。在原代培养的Wistar大鼠海马神经元缺氧复氧模型上，通过抑制线粒体分裂，观察线粒体分裂在脑缺氧复氧损伤中的作用及机制；在短暂性脑缺血再灌注损伤模型中，通过激动或抑制线粒体钙单向转运体MCU的活动，观察MCU对线粒体分裂的调控作用及可能机制。结果表明，线粒体分裂参与了大鼠海马神经元的缺氧复氧损伤，其机制与线粒体的生物合成及线粒体介导的凋亡通路有关，抑制线粒体分裂，可以降低ROS含量，提高Mfn2、PGC-1α、NRF-1、TFAM的水平，上调Bcl-2/Bax蛋白比值，降低细胞凋亡率，减轻神经元损伤。且MCU对线粒体分裂有调控作用，抑制MCU的开放，可降低脑缺血侧大鼠线粒体自由钙含量、降低钙调神经磷酸酶CN活性和Drp1的表达，减轻线粒体损伤，从而减轻大鼠脑缺血再灌注损伤，保护脑组织。