二氧化氮吸入暴露对大鼠心肌线粒体损伤作用的研究

发布时间：2017-09-30 10:34

  本文关键词：二氧化氮吸入暴露对大鼠心肌线粒体损伤作用的研究

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【摘要】：随着中国国民经济的指数增长和人民生活水平得到快速提高,城市人均汽车拥有量大幅提升,汽车尾气的排放总量大量增加,造成了严重的大气二氧化氮(N02)污染。流行病学研究调查显示,心脏可能是除呼吸系统外NO2作用的重要靶器官之一。由于线粒体在维护心肌细胞正常功能中起着重要的作用,故通过研究线粒体相关指标的变化来探究NO2污染与心血管系统疾病的相关性对有效预防NO2暴露和干预治疗相关疾病具有重要意义。然而,相关资料还主要集中在流行病学领域,利用实验动物模型确定效应的发生及其作用机制还鲜见报道。由此提出本课题,探讨NO2吸入暴露对大鼠心肌细胞线粒体损伤作用及其可能的分子机制。(1)通过对雄性Wistar大鼠进行动式NO2熏气染毒,每天6 h,连续7 d,染毒剂量为0 mg/m3、5 mg/m3、10 mg/m3和20 mg/m3,探讨亚急性NO2暴露对大鼠心肌线粒体的损伤作用。利用HE染色检测大鼠心肌组织病理学结构,利用电镜技术检测大鼠心肌细胞线粒体超微结构,利用探针JC-1和MTT检测线粒体膜电位和活性,利用Western blot技术检测线粒体呼吸链组分相关因子PGC-1α、NRF1和TFAM以及线粒体融合相关因子Mfn1和Mfn2蛋白表达。结果显示,亚急性NO2高浓度暴露时,大鼠心肌组织病理学结构发生改变,心肌细胞线粒体数量增加；活性在10 mg/m3和20 mg/m3时显著性上升,分别为对照组的1.52倍和2.12倍；膜电位在各浓度均显著增加,5、1O、20 mg/m3浓度下分别为对照组的1.50倍、1.62倍和2.25倍；调控线粒体呼吸链组分相关因子PGC-1α、NRF1和TFAM以及线粒体融合相关因子Mfn2表达依赖性上调,同时在20 mg/m3下呈现显著增高趋势,分别为对照组的1.51倍、1.47倍、1.60倍和1.53倍。由此推断,经过亚急性高浓度NO2暴露,大鼠心肌线粒体受到破坏,而由于功能代偿作用,亚急性高浓度NO2却使大鼠心肌线粒体功能得以增强以适应不良环境和外界刺激,但心肌线粒体本身受到损伤,仍会引起心血管系统相关疾病的发生。(2)为了更接近人类实际暴露情况,我们对雄性Wistar大鼠进行NO2动式熏气染毒,每天6h,连续28 d,染毒剂量分别为0 mg/m3、2 mg/m3和5 mg/m3,探讨亚慢性NO2污染对大鼠心肌线粒体的损伤作用。染毒结束后,利用HE染色检测大鼠心肌组织病理学结构,利用电镜技术检测大鼠心肌细胞线粒体超微结构,利用探针JC-1和MTT检测线粒体膜电位和活性,利用Western blot技术检测线粒体呼吸链组分相关因子PGC-1α、NRF1和TFAM以及线粒体融合相关因子Mfn1和Mfn2蛋白表达。结果显示,长期低浓度暴露致使心肌组织病理学结构发生改变,心肌细胞线粒体数量减少并伴有肿胀；与对照组相比,线粒体活性显著降低,低浓度组和高浓度组分别为对照组的0.79和0.56倍；线粒体膜电位显著下降,低浓度组和高浓度组分别为对照组的0.89和0.79倍；同时,线粒体呼吸链组分相关因子PGC-1α、NRF1和TFAM以及线粒体融合相关因子Mfn1和Mfn2蛋白表达较对照组下调,并在5 mg/m3时均显现出显著性差距,分别为对照组的0.76、0.85、0.52、0.77和0.80倍。研究结果表明,较低浓度NO2长时间暴露,对大鼠心肌细胞线粒体超微结构产生一定程度损伤效应,线粒体膜电位和活性下降,氧化磷酸化能力减弱,线粒体自身合成能力下降,进而破坏了线粒体功能,由此引发心血管系统疾病的发生。本研究从线粒体层面阐明了亚急性和亚慢性NO2暴露对大鼠心肌细胞线粒体的损伤效应及其分子机理。结果提示,线粒体结构和功能的损伤很可能是NO2污染诱发心血管系统疾病的分子机制之一,该研究旨在为污染区域健康防护和污染事件发生时的临床治疗提供理论依据。
【关键词】：二氧化氮(NO_2) 心肌细胞线粒体 心血管系统疾病
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X51;R54
【目录】：

• 中文摘要14-16
• ABSTRACT16-19
• 第一章 文献综述19-28
• 1.1 二氧化氮的污染现状19-20
• 1.2 NO_2与心血管系统疾病发生的相关流行病学研究20-22
• 1.3 心血管系统疾病发生的线粒体调控机制22-24
• 1.3.1 线粒体与心血管系统疾病发生的相关研究22
• 1.3.2 心肌细胞线粒体膜电位和活性的研究22-23
• 1.3.3 心肌细胞线粒体呼吸和融合相关蛋白的研究23-24
• 1.4 课题概述24-28
• 1.4.1 课题的提出及意义24-25
• 1.4.2 研究内容25-26
• 1.4.3 实验技术路线26-27
• 1.4.4 创新之处27-28
• 第二章 NO_2亚急性暴露对大鼠心肌线粒体损伤作用的研究28-51
• 2.1 引言28
• 2.2 实验材料与方法28-40
• 2.2.1 实验动物与处理28-30
• 2.2.1.1 主要试剂28-29
• 2.2.1.2 主要仪器29
• 2.2.1.3 实验方法29-30
• 2.2.2 NO_2染毒浓度测定30-31
• 2.2.2.1 主要试剂30
• 2.2.2.2 主要仪器30
• 2.2.2.3 实验方法30-31
• 2.2.3 心肌细胞线粒体制备31-32
• 2.2.3.1 主要试剂31-32
• 2.2.3.2 主要仪器32
• 2.2.3.3 实验方法32
• 2.2.4 线粒体蛋白含量测定32-33
• 2.2.4.1 主要试剂32-33
• 2.2.4.2 主要仪器33
• 2.2.4.3 实验方法33
• 2.2.5 心脏病理学结构检测33
• 2.2.5.1 主要试剂33
• 2.2.5.2 主要仪器33
• 2.2.5.3 实验方法33
• 2.2.6 线粒体超微结构检测33-34
• 2.2.6.1 主要试剂33-34
• 2.2.6.2 主要仪器34
• 2.2.6.3 实验方法34
• 2.2.7 线粒体膜电位测定34-35
• 2.2.7.1 主要试剂34
• 2.2.7.2 主要仪器34
• 2.2.7.3 实验方法34-35
• 2.2.8 线粒体活性实验35
• 2.2.8.1 主要试剂35
• 2.2.8.2 主要仪器35
• 2.2.8.3 实验方法35
• 2.2.9 心肌总蛋白的提取35-37
• 2.2.9.1 主要试剂35-36
• 2.2.9.2 主要仪器36
• 2.2.9.3 实验方法36-37
• 2.2.10 Western blot实验37-40
• 2.2.10.1 主要试剂37-38
• 2.2.10.2 主要仪器38
• 2.2.10.3 实验方法38-40
• 2.2.11 数据分析方法40
• 2.3 实验结果与分析40-48
• 2.3.1 NO_2亚急性暴露对心脏组织病理学损伤的检测40-41
• 2.3.2 NO_2亚急性暴露对心肌细胞线粒体超微结构的影响41-42
• 2.3.3 NO_2亚急性暴露对心肌细胞线粒体膜电位的影响42-43
• 2.3.4 NO_2亚急性暴露对心肌细胞线粒体活性的影响43-44
• 2.3.5 NO_2亚急性暴露对心肌细胞线粒体相关蛋白表达水平的影响44-48
• 2.3.5.1 NO_2亚急性暴露对心肌细胞线粒体呼吸链相关蛋白PGC-1α表达水平的影响44-45
• 2.3.5.2 NO_2亚急性暴露对心肌细胞线粒体呼吸链相关蛋白NRF1表达水平的影响45-46
• 2.3.5.3 NO_2亚急性暴露对心肌细胞线粒体呼吸链相关蛋白TFAM表达水平的影响46-47
• 2.3.5.4 NO_2亚急性暴露对心肌细胞线粒体融合作用相关蛋白Mfn1表达水平的影响47-48
• 2.3.5.5 NO_2亚急性暴露对心肌细胞线粒体融合作用相关蛋白Mfn2表达水平的影响48
• 2.4 讨论48-51
• 第三章 NO_2亚慢性暴露对大鼠心肌线粒体损伤作用的研究51-63
• 3.1 引言51
• 3.2 实验材料与方法51-54
• 3.2.1 实验动物与处理51-53
• 3.2.1.1 主要试剂51
• 3.2.1.2 主要仪器51-52
• 3.2.1.3 实验方法52-53
• 3.2.2 NO_2染毒浓度测定53
• 3.2.3 心肌细胞线粒体制备53
• 3.2.4 线粒体蛋白含量测定53
• 3.2.5 心脏病理学结构检测53
• 3.2.6 线粒体超微结构检测53
• 3.2.7 线粒体膜电位测定53
• 3.2.8 线粒体活性实验53
• 3.2.9 心肌总蛋白的提取53
• 3.2.10 Western blot实验53
• 3.2.11 数据分析方法53-54
• 3.3 实验结果与分析54-61
• 3.3.1 NO_2亚慢性暴露对心脏组织病理学损伤的检测54
• 3.3.2 NO_2亚慢性暴露对心肌细胞线粒体超微结构的影响54-55
• 3.3.3 NO_2亚慢性暴露对心肌细胞线粒体膜电位的影响55-56
• 3.3.4 NO_2亚慢性暴露对心肌细胞线粒体活性的影响56-57
• 3.3.5 NO_2亚慢性暴露对心肌细胞线粒体相关蛋白表达水平的影响57-61
• 3.3.5.1 NO_2亚慢性暴露对心肌细胞线粒体呼吸链相关蛋白PGC-1α表达水平的影响57-58
• 3.3.5.2 NO_2亚慢性暴露对心肌细胞线粒体呼吸链相关蛋白NRF1表达水平的影响58-59
• 3.3.5.3 NO_2亚慢性暴露对心肌细胞线粒体呼吸链相关蛋白TFAM表达水平的影响59-60
• 3.3.5.4 NO_2亚慢性暴露对心肌细胞线粒体融合作用相关蛋白Mfn1表达水平的影响60-61
• 3.3.5.5 NO_2亚慢性暴露对心肌细胞线粒体融合作用相关蛋白Mfn2表达水平的影响61
• 3.4 讨论61-63
• 第四章 结论63-65
• 参考文献65-73
• 发表文章目录73-74
• 致谢74-75
• 个人简况及联系方式75-76
• 承诺书76-77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 任剑锋,王增长,牛志卿;大气中氮氧化物的污染与防治[J];科技情报开发与经济;2003年05期

2 张U，

本文编号：947740