急、慢性缺氧对大鼠脑线粒体ATP合成酶、mtRNA转录和蛋白翻译活性的影响

摘要

@@ 目的:线粒体是一种半自主性细胞器,不仅含有自身的遗传信息(mtDNA),而且有一套相对独立的自身RNA转录和蛋白翻译体系.由于线粒体是消耗氧和产生能量(ATP)的主要场所,因此,线粒体能量合成与其半自主性有密切关系.脑组织是对缺氧最敏感的组织,缺氧所致中枢神经系统功能障碍又是急性脑型高山病发生的直接原因.本文探讨缺氧时脑功能障碍的机制和线粒体半自主性与ATP合成的关系.方法:雄性Wistar系大鼠随机分为未缺氧(对照)组、急性缺氧组(模拟海拔4 000 m高源连续缺氧72 h)和慢性缺氧组(模拟海拔4 000 m高原连续缺氧40 d).断头处死并分离大鼠脑皮质线粒体,Clark氧电极测定线粒体呼吸功能以鉴定其质量.ATP合成酶(F0F1-ATP酶,即复合体V)活性采用寡霉素抑制-无机磷定量法测定,离体粒体的RNA转录和蛋白翻译活性分别采用[3H]-UTP和[3H]-Leucine掺入法.结果:正常情况下,线粒体体外RNA转录合成活性与ATP合成酶活性呈线形相关(P＜0.05, r=0.97);急性缺氧使ATP合成酶活性由对照的22.413±2.964降低至13.237±1.968(P＜0.01),慢性缺氧时酶活性则回升至16.133±2.329(P＜0.01),但仍低于对照组(P＞0.05);同时,急性缺氧使线粒体体外RNA转录合成能力下降40%(P＜0.01),蛋白合成能力则降低60%(P＜0.01);慢性缺氧时线粒体RNA和蛋白合成能力均有所恢复,分别为对照的72%和76%,但均未达平原对照水平.缺氧时ATP合成酶活性与线粒体转录及翻译活性变化趋势相一致.结论:缺氧对mtDNA编码呼吸链氧化磷酸化蛋白在转录和翻译水平表达的影响与缺氧时线粒体能量合成功能降低有关.