旦增诺扬综述,格日力审校

    (1.青海省高原医学应用基础重点实验室;2.青海大学附属医院;青海西宁,810001)

    线粒体是细胞的代谢能量发电站,主要功能是通过三羧酸循环(TCA)和氧化磷酸化参与ATP合成,可谓机体的“发动机”。线粒体可以对一系列刺激作出反应,低氧作为众多刺激因素中的一种,可以影响线粒体能量的产生及机体氧化还原稳态。目前,对高原适应人群线粒体的研究初步揭示了线粒体在低氧适应中所扮演的角色,但其具体机制尚未阐明。本文就线粒体在低氧适应过程中发生的改变及其分子机制进行综述。

    1 线粒体研究现状

    线粒体作为宿主细胞的重要组成部分,对其结构和功能的研究趋热,越来越多的研究者认识到线粒体除产生能量外,在多种功能的发挥中也起到了作用,如在钙离子稳态的实现[1,2]、自由基的生成[3]、细胞周期的调节、凋亡的调控[4]、信号的转导[5,6]以及内质网的应激反应[7]等一系列代谢过程中起重要作用。根据代谢的需要,不同细胞类型的线粒体在数量和功能上存在差异[8]。

    2 线粒体与低氧

    线粒体在低氧状态下对机体内在调节起着关键作用,低氧通过刺激转录调节因子来增加碳水化合物代谢及增强线粒体呼吸能力等方式提高线粒体能量生产效率。低氧主要通过线粒体耗氧量、线粒体代谢模式及线粒体数量三方面来影响其功能。

    2.1 低氧条件下线粒体耗氧量的改变

    目前有研究表明,低氧条件下细胞能够主动重新分配氧气,并通过产生内源性ETC抑制剂(如NO)来调节HIF信号[9],进一步抑制依赖HIF的线粒体呼吸链复合体来降低线粒体的总耗氧量。其机制如下：

    NO是一种由Ca2+依赖性内皮NO合酶(eNOS)、神经元NOS(nNOS)和诱导NOS(iNOS)产生的自由基、细胞旁信号分子[10,11]。NO作为线粒体电子传递链上复合体Ⅳ(即细胞色素C氧化酶)的竞争性抑制剂[12,13],竞争性抑制细胞色素C氧化酶,从而减少线粒体呼吸链耗氧量 ......