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线粒体参与细胞内三羧酸循环、脂肪酸代谢、氧化磷酸化等多项重要生理过程,被称为细胞能量代谢中心和细胞死亡调控中心。线粒体功能异常与糖尿病、肿瘤、神经性疾病等多种代谢性疾病密切相关。环境胁迫和病原体感染是引发生物体发生氧化应激反应的两种重要因子。本研究分析了重金属镉胁迫和细菌刺激下家蝇线粒体的损伤情况,并深入探讨了线粒体的损伤机制。首先,对家蝇体内与线粒体DNA损伤修复密切相关的8羟基鸟嘌呤DNA糖苷酶(8-Oxoguanine DNA Glycosylase,OGG1)基因进行研究。实时荧光定量PCR和Western Blot结果均显示OGG1在家蝇卵及幼虫脂肪体中含量比较高。另外,紫外线照射和阿霉素刺激会诱导家蝇幼虫体内OGG1表达上调,推测OGG1可能参与了氧化应激过程中的线粒体DNA损伤修复。然后,我们使用氯化镉对家蝇进行胁迫刺激,建立线粒体损伤模型,并考察多酚类化合物虎杖苷对家蝇线粒体损伤的修复效果与机制。结果显示,氯化镉会引发氧化应激反应,家蝇体内MDA明显上升,SOD活性显著下降。同时,家蝇线粒体发生明显损伤:线粒体DNA损伤标志物8-oxoG的含量上升;线粒体膜电位下降;线粒体呼吸链复合物活性下降。值得关注的是,虎杖苷可以显著修复氯化镉诱发的家蝇线粒体损伤,上述理化指标得到明显缓解。最后,我们使用细菌(大肠杆菌和金黄色葡萄球菌)对家蝇幼虫进行免疫刺激,探讨病原刺激与家蝇线粒体损伤的相关性。结果发现细菌刺激后家蝇体内MDA和ROS含量升高,线粒体膜电位下降,mtDNA拷贝数减少,8-oxoG含量升高,这表明家蝇线粒体明显受损。同时,细菌刺激也引起了家蝇线粒体呼吸链中复合物活性和氧化磷酸化效率变化:复合物Ⅰ和复合物Ⅱ的活性降低,呼吸控制率(respiratory control rate,RCR)升高,磷氧比(ADP/O)增强。推测细菌感染会导致家蝇线粒体损伤,呼吸链效率降低,但同时生物体会通过调高氧化磷酸化效率来合成足够的ATP以抵抗细菌刺激引起的侵害效应。本研究着重对抗菌免疫过程中线粒体的功能和受到的影响进行了分析,但此过程中线粒体损伤与氧化应激间的因果关系有待进一步研究。