线粒体基因单倍型类群对脓毒症下线粒体呼吸功能的影响及机制

研究发现线粒体基因（Mitochondrial DNA, mtDNA）单倍型类群与重度脓毒症的预后相关，但其具体的机制未明，mtDNA单倍型类群是否与线粒体功能相关缺乏直接依据。线粒体功能表型受到细胞核基因和mtDNA的双重控制，本研究采用基于融合细胞技术的血小板介导的转线粒体细胞模型来统一具有不同mtDNA单倍型类群细胞的核基因背景，检测具有相同核基因而mtDNA单倍型类群不同的细胞在一般状态和脓毒症状态下线粒体呼吸功能的差别，包括呼吸控制率、磷氧比值和线粒体膜电位；并测定线粒体呼吸链复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和ATP酶的活性，结合分析mtDNA单倍型类群特征序列与其编码蛋白的对应关系，明确导致整体呼吸功能差异的呼吸链关键组分。本研究可为明确mtDNA单倍型类群是否与线粒体功能相关提供直接的科学依据，并确定脓毒症状态下起关键作用的呼吸链组分，定位可能的治疗靶点。

本课题总体按课题研究计划完成了课题设置的研究任务，目前尚需要对实验结果进行进一步的重复验证。本研究主要有以下主要结果：. 1. 利用实验室原有的肺癌细胞系A549诱导物线粒体的ρ0A549细胞，构建了包含东亚人群mtDNA单倍型类群M、N和R型的转线粒体细胞模型。并在此过程中对原有的ρ0A549细胞诱导过程进行改进，建立了细胞培养液上清代谢产物测定的方法动态观察诱导状态。. 2.成功对已经建立的融合细胞进行mtDNA单倍型类群分型鉴定，并在此过程中，改进了原有的mtDNA单倍型类群分析方法，即由既往的单DNA探针技术发展为双DNA探针技术，并提出建立DNA探针BANK的科学设想，该策略可广泛应用于法医学及考古学等领域，并发表于法医学专业SCI期刊。. 3. 对构建的融合细胞进行能量代谢及线粒体呼吸功能测定，发现在无疾病诱导因素的条件下，包含各东亚人群主要mtDNA单倍型类群的融合细胞，其能量代谢及线粒体呼吸功能无明显差异，在利用脓毒性休克患者血清干预后，其总体能量代谢及线粒体体呼吸功能较无疾病因数诱导条件下有下降，但各在东亚人群主要mtDNA单倍型类群之间无明显差异。. 4. 在对现有实验结果进行重复实验及再分析时发现存在实验结果不稳定的现象，并且这种不稳定与融合细胞培养时间相关，逆向分析后发现原因最大可能存在于ρ0A549细胞诱导的不彻底，由于实验早期缺乏对于ρ0A549细胞诱导的精确判定手段，少量野生型A549细胞可始终存在，并在融合细胞的选择培养中保留，虽然数量不多，但随着实验过程中细胞的分裂增殖对实验结果出现干扰，增殖代数越多干扰越大。因此课题组在实验后期，建立了单细胞mtDNA copy number测定技术，来精确判定ρ0A549细胞诱导状态。利用此方法，课题组发现了ρ0A549诱导过程中的逆向诱导现象。. 下一步研究重点是利用课题组建立的单细胞mtNDA copy number相对定量技术精确定量ρ0A549细胞诱导，重复目前实验过程，并在获得重复客观的结论后发表相应论文。并应用本课题的一些衍生技术如双探针mtDNA Bank、单细胞mtNDA copy number相对定量技术等进行相应线粒体基因组、线粒体功能、脓毒症及脓毒性急性肾损伤等基础及临床研究。