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线粒体是神经元内产生能量物质ATP的重要细胞器,ATP的合成依赖于线粒体中四个呼吸链复合体的电子传递作用。在缺氧情况下线粒体的功能受到了抑制,呼吸链的四个复合体的功能也受到了抑制,从而导致ATP合成减少和氧自由基的生成增加。这一系列变化尤其是氧自由基的生成增加会导致神经元内基因表达的变化,离子通道功能的变化,递质释放的变化,细胞内环境的变化等。在这些变化之中我们所关注的是线粒体呼吸链复合体Ⅲ功能抑制后的钙离子通道功能的变化。已有的研究表明在缺氧情况下线粒体呼吸链复合体Ⅲ是产生氧自由基的主要部位,而且该复合体在缺氧情况下起到了氧感受器的作用,从而能够调节细胞耐受缺氧的能力。这些都说明线粒体呼吸链复合体Ⅲ在缺氧过程中起到了特殊的作用。我们实验组前期的研究表明该复合体的功能抑制对于电压门控钠离子通道的功能会产生调控作用。由于电压门控的钠离子通道与神经元的兴奋性有关,因此该复合体对于钠离子通道的调控作用就成为其调节细胞在缺氧过程中耐受缺氧能力的下游通路之一但是更值得注意的是线粒体呼吸链复合体Ⅲ的功能抑制对于电压门控的钙离子通道是否也存在作用呢?这个问题具有更重要的意义,因为已有的大量研究表明钙离子通道的功能直接影响了缺氧情况下神经元内钙离子的浓度,而神经元内的钙离子浓度的变化与缺氧情况下神经元的功能及其生存能力有着密切的联系。因此揭示钙离子通道的功能变化与线粒体呼吸链复合体Ⅲ功能抑制之间的联系以及这种联系的内在机制是非常有意义的。本课题以线粒体呼吸链复合体Ⅲ两个活性中心的特异性抑制剂Antimycin A和Myxothiazol作为工具药来模拟缺氧情况下线粒体呼吸链复合体Ⅲ的功能抑制,并进而以全细胞膜片钳技术来研究线粒体复合体Ⅲ的功能抑制对于电压门控钙离子通道的作用及其产生作用的内在机制。实验结果表明,线粒体呼吸链复合体Ⅲ的抑制剂Antimycin A对于电压门控的钙离子通道的功能存在抑制作用,而抑制剂Myxothiazol对于电压门控的钙离子通道的功能存在着增强作用。我们的研究还表明,过氧化氢的清除剂和羟自由基的生成抑制剂能够取消AntimycinA对于钙离子通道的抑制作用而超氧阴离子的清除剂能够取消Myxothiazol对于钙离子通道的增强作用。进一步的研究表明,广谱的PKC抑制剂Chelerythrine能够阻断Antimycin A和Myxothiazol对于钙离子通道的调控作用。对于Antimycin A作用机制的进一步研究表明,经典型PKC抑制剂Ro318220能够取消Antimycin A对于钙电流的抑制作用；CGP533534μM (PKCβ亚型的抑制剂)也能够取消Antimycin A对于钙电流的抑制作用,而CGP 533530.5μM(PKCβⅡ亚型的抑制剂)却不能够取消Antimycin A对于钙电流的抑制作用。此外经典型PKC激动剂Thymeleatoxin能够模拟Antimycin A对于钙电流的抑制作用。以上这些结果提示Antimycin A是通过H2O2-羟自由基-cPKC通路(主要是PKCβI)来发挥对于钙电流的抑制作用的。对于Myxothiazol的机制研究表明,PKCδ亚型的抑制剂能够取消Myxothiazol对于钙电流的增强作用。此外PKCδ亚型的激动剂也能够模拟Myxothiazol对于钙电流的增强作用。以上的这些结果表明Myxothiazol是通过超氧阴离子-nPKC通路(主要是PKCδ)来发挥对于钙电流的增强作用的。由于钙超载被认为是造成缺氧后神经元死亡的重要因素之一。而AntimycinA对于钙电流存在抑制作用,从而减轻细胞内的钙超载。因此Antimcyin A就有可能成为细胞缺氧后的一种保护机制。相反,Myxothiazol对于钙电流存在增强作用,从而加重细胞内的钙超载,由此可能成为细胞缺氧后的一种损伤机制。为了考察这一假说,本课题又以氧糖剥脱(OGD)模型为细胞模型,以细胞存活率和LDH释放量为指标考察了Antimycin A和Myxothiazol对于缺氧情况下神经元损伤的影响作用。结果显示Antimycin A能够减轻OGD对于神经元的损伤作用,而Myxothiazol则加重了OGD对于神经元的损伤作用。