细胞应激条件下嗜热四膜虫线粒体膜电位变化研究

作者:凌子惠;张思维;曹怡;冯姜南;孟丽萍;王树林 刊名:复旦学报(自然科学版) 上传者:王敏

【摘要】单细胞线虫纲原生动物四膜虫(Tetrahymena),在H2O2的诱导下可发生凋亡样死亡.另外,最新研究表明细胞中活性氧簇(ROS)的积累可有效地诱导细胞自噬途径的发生.通过流式细胞技术和荧光显微技术,检测了经饥饿和ROS诱导剂处理后,线粒体内膜电位变化及细胞内ROS的积累.此外,应用两种抗氧化剂氮乙酰半胱氨酸(NAC)和过氧化氢酶(Catalase)分别对四膜虫细胞进行处理,检测了在氧化应激条件下的抗氧化作用效果.结果表明,Oligomycin和Menadione可有效抑制线粒体膜电位的维持,从而导致细胞内ROS积累.同时,H2O2处理和饥饿处理可以导致嗜热四膜虫细胞线粒体膜电位丧失以及细胞质ROS积累.另外,N-acetylcystine和Catalase可有效地降低四膜虫细胞内ROS的积累,以及保持四膜虫细胞线粒体内膜电位,维持通透性.

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文章编号: 0427-7104( 2012) 03-0283-07 收稿日期: 2012-02-21 基金项目: 国家自然科学基金面上项目( 30973390) 作者简介: 凌子惠( 1986—) ,女,硕士研究生; 王树林,男,教授,通讯联系人: E-mail: shulinwang@ fudan. edu. cn. 细胞应激条件下嗜热四膜虫线粒体膜电位变化研究 凌子惠,张思维,曹 怡,冯姜南,孟丽萍,王树林 ( 复旦大学 生命科学学院 遗传学研究所 遗传工程国家重点实验室,上海 200433) 摘 要: 单细胞线虫纲原生动物四膜虫( Tetrahymena) ,在 H2O2 的诱导下可发生凋亡样死亡. 另外,最新研究表明细胞中活性氧簇( ROS) 的积累可有效地诱导细胞自噬途径的发生. 通过流式细胞技术和荧光显微技术,检测了经饥饿和 ROS 诱导剂处理后,线粒体内膜电位变化及细胞内 ROS 的积累. 此外,应用两种抗氧化剂氮乙酰半胱氨酸( NAC) 和过氧化氢酶( Catalase) 分别对四膜虫细胞进行处理,检测了在氧化应激条件下的抗氧化作用效果. 结果表明,Oligomycin 和 Menadione 可有效抑制线粒体膜电位的维持,从而导致细胞内 ROS 积累. 同时,H2O2 处理和饥饿处理可以导致嗜热四膜虫细胞线粒体膜电位丧失以及细胞质 ROS 积累. 另外,N-acetylcystine 和 Catalase 可有效地降低四膜虫细胞内 ROS 的积累,以及保持四膜虫细胞线粒体内膜电位,维持通透性.关键词: 嗜热四膜虫; 氧化应激; 活性氧簇( ROS) ; NAC; Catalase; 线粒体内膜电位( MOMP) 中图分类号: Q 89 文献标志码: A 四膜虫作为分子生物学和遗传学研究中普遍使用的单细胞真核模式生物之一,在诸如自我剪接RNA、端粒、通用遗传密码、DNA 序列重排、组蛋白的功能与进化等研究中贡献不小[1-2]. 它的遗传学研究也帮助探索了包括胞吞、胞吐、细胞形状、细胞周期及细胞动力学,表面抗原的温度调控表达和纤毛的生物产能等细胞学基本问题[3]. 有研究表明,特异性的应激条件或是有膜细胞器损伤,包括线粒体和内质网损伤可以引起细胞自噬的发生[4]. 线粒体是真核细胞中非常重要的细胞器之一,是糖类、脂肪和氨基酸最终氧化释放能量的场所,除了合成 ATP 这一主要功能外,线粒体还承担了许多其他生理功能,如调节膜电位并控制细胞程序性死亡. 线粒体膜电位的维持对于细胞保持正常的胞内渗透压以及保证电子传递链的完整和 ATP 的合成都有着重要的意义. 寡霉素( Oligomycin) 为氧化磷酸化能量转移的抑制剂之一,与质子泵( H + ATP) 的 Fo 部分( 膜内 H + 透过的部分) 结合,可特异性的抑制 H + 的运输,并且通过抑制 ATP 合酶的作用,从而破坏线粒体膜电位( MOMP) 的保持,最终使线粒体膜不能维持正常的胞内外渗透势而破裂. 另外,维生素 K3 ( Menadione) ,一种多环芬族酮,能够破坏细胞内的电子传递链,从而抑制线粒体膜电位的维持. 线粒体内膜是不完全通透的膜,具有离子选择性,内膜内外具有电子渗透势 ΔΨm[5-6]. 当线粒体出现损伤或病变时,由于很难保持其内膜上的电子渗透势,膜通透性便会发生变化,导致线粒体的内容物溢出,其中重要的一种物质便是活性氧簇 ROS[7-8]. 研究表明,ROS 在细胞内的释放会引起细胞自噬的产生[9]. 例如,当使用线粒体内膜 ATP 酶的抑制剂作用细胞后,

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