线粒体分裂蛋白Drp1在小鼠胚胎心脏发育中的作用

发布时间：2021-07-13 10:04

　　心脏是胚胎发育过程中第一个开始发育的器官,心脏在胚胎期的发育异常会导致先天性心脏病的发生,而先心病在人类中是最常见的先天畸形,其发病率可达1%至5%。先心病不光在心血管系统危害人类的健康,先心病也是引起其他系统的疾病的重要因素,包括心律失常、猝死、肺功能障碍等疾病。了解并探索心脏胚胎发育中的分子与遗传机制可以为更好的预防和治疗先心病提供重要的线索。对临床和基础科研都有重要意义。线粒体是真核细胞中的非常重要的细胞器,起源于20亿年前。线粒体为双层脂膜结构,其内膜折叠成嵴,目的在于扩大内膜表面积。外膜则是线粒体与细胞基质的分界,其上有多种受体,可以与其它细胞器进行交流。在内膜上有氧化磷酸（OXPHOS）复合体I到V,其主要功能是参与ATP的产生。线粒体渗透性转变孔（mPTP）位于线粒体膜上,其准确定位目前还未可知。内外膜之间是膜间隙,其中包含了细胞色素C,它在氧化磷酸复合体中起传递电子的作用,此外它也可以促使细胞凋亡的发生。内膜内是线粒体基质,其中有线粒体DNA,核糖体,酶以及各种离子。线粒体的融合与裂变的动态循环可以保证其在不同细胞中的形态,分布和大小,这一过程称为“线粒体动力学”。线粒... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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小鼠胚胎心脏发育模式图

吉林大学博士学位论文4未确定[51-54]。在正常情况下，该孔是封闭的，以保持膜的完整性。打开时，它允许<1.5kDa的分子通过[51-54]。在内外膜之间的膜间空间中含有细胞色素C，细胞色素C是一种对内膜内复合体间电子转移以及细胞凋亡及其重要的颗粒[55,56]。线粒体基质位于内膜内，基质中有线粒体DNA，核糖体，各种酶以及离子，并且基质是三羧酸循环发生的位置[57]。在细胞水平上，线粒体形成动态网络，其形态随细胞类型而异，例如，新生心肌细胞中不规则的管状排列和在成熟心肌细胞中高度有序的晶状体。在功能上，线粒体在调节细胞功能（例如产生能量）和信号传导中起关键作用（例如，活性氧[ROS]和Ca2+）[58-60]。而在心脏发育过程中，心脏细胞中的线粒体也在不断地发育成熟。因此线粒体的成熟势必会影响心脏发育。图1.2线粒体结构模式图mPTP：线粒体渗透性过渡孔；ETCcomplexes：电子传递链复合体；Cristae：线粒体嵴；innermembrane：内膜；outermembrane：外膜；ribosome：核糖体；intermembranespace：膜间空间；matrix：基质；cytochromec：细胞色素c；mtDNA：线粒体DNA。在小鼠的胚胎第6.5天（E6.5）和胚胎第8.5天（E8.5）之间，整个胚胎处于低氧条件下;因此，细胞质内无氧糖酵解很可能是心脏前体细胞三磷酸腺苷（ATP）的主要来源[61,62]。在小鼠胚胎第8.5天（E8.5）或大鼠胚胎第10天（E10）中，通过透射电子显微镜在心肌细胞中可以观察到一些线粒体;然而这

吉林大学博士学位论文6合体的正常组装对于心脏在出生后经历胎儿至新生儿的代谢转变是必要的。其次，氧化磷酸化（OXPHOS）复合体在胎儿心脏中提供>50％的ATP以支持心脏的正常活动[69]。有研究证据表明在小鼠模型和人类患者的胚胎或新生儿中，胚胎心脏中缺陷的氧化磷酸化复合体（OXPHOS）会导致严重的心脏缺陷以及高致死率[69,70]。图1.3不同时期小鼠心肌细胞种线粒体模式图图1.4胚胎和胎儿/新生儿的代谢转化


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