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目的甲状腺激素(TH)主要通过调节核内基因转录来调控线粒体功能。研究发现线粒体结构和功能蛋白的输入对维持其正常功能非常重要,此过程是由位于内外膜上的线粒体转位酶介导的。近年来的研究表明TH对横纹肌线粒体转位酶具有调控作用,因此本课题的研究立足于TH对神经组织线粒体转位酶表达的影响,采用神经母细胞瘤细胞系体外培养技术、并制备碘缺乏小鼠模型,检测TH是否神经母细胞瘤及小鼠大脑中转位酶表达的改变。同时选取心肌细胞系体外培养,通过对心肌细胞及小鼠心脏中转位酶表达情况的分析,比较TH对两种组织作用的异同。本课题的研究将对线粒体功能异常所致疾病,如Parkinson’s病、遗传性Alzheimer’s病、代谢综合症等发病机理的揭示具有参考价值。方法1本实验选用离乳Balb/c小鼠,雌雄各半。小鼠根据性别和体重按完全随机分组法分为2组,每组60只。正常组(NC)：饮去离子水,普通饲料喂养；低碘组(LI)：饮去离子水,低碘饲料喂养,每日碘摄入量约为0.25μg/d。饲养3个月后,每个组各取20只处死取材。饲养6个月后,LI组中随机取15只小鼠,随机分为3组(每组5只),分别给予注射T3 (100μg/kg,每日一次)24h、48h、72h,处死全部小鼠。2用化学发光免疫分析法(CIA)检测小鼠血清中TSH、TH水平,并检测大脑及心脏局部TH水平。SYBR GREEN实时荧光定量RT-PCR法检测大脑及心脏中线粒体转位酶Tom40及Tim23 mRNA的表达情况,Western blot法检测Tom40及Tim23蛋白的表达。3常规体外培养LA-N-5神经母细胞瘤和H9C2心肌细胞,无血清饥饿后,给予不同浓度的T3、T4以及T2作用持续不同时程,实时荧光定量RT-PCR法检测两种细胞系的Tom40及Tim23 mRNA的表达情况；Western blot法检测Tom40及Tim23蛋白的表达；荧光探针JC-10法检测线粒体膜电位的变化。结果1低碘饮食饲养3个月,LI组小鼠血清TT4、TT3、FT4、FT3 [(0.47 ± 0.70)nmol/L. (2.41 ±0.28) pmol/L. (0.76±0.08) nmol/L. (4.01 ±0.40) pmol/L]显著低于NC组小鼠[(55.2 ± 3.68) nmol/L、(32.72 ±1.02) pmol/L. (1.10 ± 0.06) nmol/L.(5.40±38)pmol/L,P<0.001]；LI组小鼠TSH(35.67±士17.39)mIU/L明显高于NC组(0.24s±0.105)mIU/L,P<0.001:2低碘饲养6个月,LI组小鼠血清TT4.FT4[(4.60±2.62)nmol/L.(4.72±0.78) pmol/L]显著低于NC组小鼠[(46.74±10.22)nmol/L.(28.80±4.81)pmol/L,P<0.001]；与NC组小鼠[(0.92±0.15)nmol/L.(4.59±0.34)pmol/L]相比,TT3.FT3[(1.02±0.21)nmol/L.(5.23±0.87)pmol/L]差异无统计学意义；LI组小鼠TSH(3.22±4.68)mIU/L明显高于NC组(0.08±0.03)mIU/L,P<0.001:3注射T3后TT4.TT3.FT4.FT3逐渐上升,24h开始高于LI组,48h恢复到NC水平,72h高于NC组水平。TSH在24h(2.44±2.60)就回落到了NC组水平(0.08±0.03),P=0.074。4低碘3个月时,小鼠大脑的线粒体转位酶Tom40和Tim23 mRNA表达降低至NC组的0.006倍和0.48倍；Tom40蛋白表达也下调至NC组的0.82倍。小鼠心脏的转位酶Tom40和Tim23 mRNA表达也低于NC组,分别下降至NC组的0.41倍和0.81倍；Tom40蛋白表达也下降至NC组的0.68倍。5低碘6个月时,小鼠大脑的Tom40和Tim23 mRNA及蛋白表达还持续低于正常水平,心脏转位酶的基因及蛋白表达变化无统计学差异。注射T3后,两个器官中两类转位酶的表达都上升,只是心脏的程度更强。6不同浓度的T3引起LA-N-5细胞系的线粒体转位酶Tom40和Tim23的基因表达增加；细胞总蛋白、线粒体蛋白及胞浆蛋白中Tom40和Tim23的表达都增加,其增加趋势随着T3浓度的升高而上升。然而不同浓度的T4均不引起LA-N-5细胞系Tom40和Tim23表达的明显改变。7不同浓度的T3引起H9C2心肌细胞系线粒体转位酶Tom40蛋白表达不同程度的增加。结论1低碘饮食,TH合成原料不足,血清TH下降、TSH水平升高,表现为经典的HPT轴调控。2长期碘缺乏时,大脑组织线粒体转位酶的表达下降,给予外源性T3注射后,转位酶的表达开始回升。提示TH对脑组织线粒体转位酶的表达有调控作用。3外源性T3同样能够上调心脏线粒体转位酶的表达,其程度比大脑更甚。这是由于脑组织存在TH转运体及脱碘酶活性调控等多种调节机制,心肌则直接利用循环中的T3,心脏局部的激素水平会随着外源性T3的补给而显著增加所致。4 T3引起LA-N-5细胞系线粒体转位酶的表达增加；T4不能引起相同效应。原因是神经母细胞瘤系不表达Ⅱ型脱碘酶,不能将T4转化为T3。5 T3引起心肌细胞系线粒体转位酶的表达增加。证实心脏受甲状腺激素的调控,线粒体是TH的作用靶点。