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目的:DNA聚合酶γ是迄今为止哺乳动物中唯一一种线粒体DNA聚合酶,对维持线粒体DNA的完整性及线粒体功能的稳定性起到至关重要的作用。衰老是生物界的普遍规律,是不可抗拒的随时间的增长而发生的自然衰退现象。目前社会老龄化日渐明显,与衰老相关性疾病趋于高发,是亟待解决的医学问题和社会问题。衰老机制的主要学说有端粒缩短说、自由基说、DNA损伤说等等。线粒体功能和mtDNA损伤对衰老过程的影响一直是50多年来的热门话题。Polg的功能缺失可导致线粒体基因组的不稳定,进而导致线粒体功能异常。Polg缺失的小鼠主要表现出年龄依赖性的线粒体DNA突变积累和早衰表象。Chk2(细胞周期检验点激酶2,checkpoint kinases2)是哺乳动物中的细胞周期调控蛋白,是DNA损伤修复通路(DDR)中的重要参与因子。发生DNA损伤后,细胞可通过不同途径激活Chk2,作用于下游靶蛋白,最终激活监测点机制,进而使细胞周期发生阻滞。本课题通过Chk2敲除小鼠与Polg敲除小鼠杂交,得到Polg/Chk2双基因敲除小鼠,使之与Polg纯合敲除小鼠比较,试分析Chk2缺失能否挽救Polg敲除导致的器官早衰现象。以皮肤为切入点,探索Chk2缺失是以何种方式来部分挽救Polg敲除带来的皮肤衰老的现象。同时分析Chk2缺失能否改善Polg敲除导致的心脏扩张状况。为深入研究线粒体功能与干细胞,细胞周期与衰老提供前期基础。 方法:饲养培育Chk2敲除小鼠与Polg敲除小鼠,杂交得到WT小鼠(Chk2+/+Polg+/+)、Chk2敲除小鼠(Chk2-/-Polg+/+)、Polg敲除小鼠(Chk2+/+Polg-/-)、Chk2与Polg双基因敲除小鼠(Chk2-/-Polg-/-)四种基因型小鼠,取皮肤组织固定,石蜡包埋。绘制生存曲线统计分析Chk2敲除能否延长Polg敲除导致的寿命缩短。通过HE染色对比Polg敲除小鼠(Chk2+/+Polg-/-)、Chk2与Polg双基因敲除小鼠(Chk2-/-Polg-/-)的皮肤厚度与毛囊数量。对皮肤组织进行免疫组化实验分析毛囊细胞的Ki67和PCNA的阳性细胞比率,探究Chk2敲除能否改善Polg敲除导致的毛囊细胞增殖活性下降情况。通过TUNEL染色探究Polg敲除导致的皮肤毛囊细胞凋亡增多的情况能否通过Chk2敲除而有所改善。统计分析10月龄Chk2与Polg双基因敲除小鼠与Polg敲除小鼠心脏的高度和重量变化。 结果:利用免疫组化技术,我们发现Polg敲除小鼠皮肤的Chk2磷酸化水平有所增高。统计学分析,Chk2的缺失可相对延长Polg缺失导致的小鼠寿命缩短。HE结果显示,同时敲除Chk2对Polg缺失导致的皮肤结构改变有部分的挽救作用。免疫组化结果显示,较Polg缺失小鼠的毛囊而言,Chk2敲除可改善Polg敲除导致的毛囊细胞增殖活性降低的情况。Chk2与Polg同时缺失的小鼠毛囊干细胞增殖活性高于Polg缺失的小鼠。TUNEL结果显示,与Polg缺失小鼠的毛囊相比,Chk2同时缺失时可减轻毛囊细胞的凋亡情况。Chk2同时缺失时可部分改善Polg小鼠心脏扩张的情况。 结论:Chk2敲除可部分挽救由Polg敲除导致的器官早衰现象。