线粒体fission/fusion对脑缺血后细胞能量代谢及兴奋性氨基酸释放的影响

线粒体在细胞能量代谢中具有及其重要的作用，且线粒体是不断运动变化的细胞器，其分裂与融合过程（fission/fusion）可影响细胞能量代谢，细胞凋亡等多种病理过程。脑缺血后神经细胞出现急性能量代谢障碍。并伴随多种神经细胞线粒体断裂(fission)过程。本研究拟对线粒体fission 的发生机制进行研究，探索控制线粒体分裂，融合的各个GTP酶含量，活性及翻译后修饰过程。通过对线粒体功能指标的测定，进一步明确线粒体形态变化和功能障碍之间的关系。并应用一系列分子生物学手段对控制线粒体形态的蛋白进行干预，观测通过对线粒体形态的干预，能否改变线粒体功能，细胞能量代谢水平。从而对细胞凋亡，及神经元兴奋性氨基酸的释放发生影响。

近期有研究表明，线粒体分裂融合途径在缺血性神经元的损伤中扮演重要角色。我们的前期研究结果也表明，在缺血性刺激后，神经元内线粒体存在明显的过渡断裂现象。而PINK1作为家族性帕金森病的致病基因，目前已有较多文献报导其参与了线粒体的分裂和融合过程。在哺乳动物细胞内，PINK1（PTEN-induced putative kinase 1）基因敲除可以诱导线粒体分裂以及片段化。为探索PINK1在缺血性神经损伤中的作用，及其对缺血后神经元线粒体功能的影响。我们制备了氧糖剥夺（OGD）损伤的神经元模型，并采用慢病毒表达体系过表达野生型PINK1或其突变型L347p和W437x。并采用慢病毒介导的Pink1－shRNA抑制内源性Pink1的表达。研究结果表明PINK1能够明显减少改善OGD诱导细胞死亡、改善OGD后线粒体的形态和功能、减轻OGD后线粒体膜电位的衰减和能量代谢障碍。其保护作用可能是通过PINK1抑制了OGD诱导的线粒体分裂蛋白Drp1从胞浆向线粒体的细胞内转位，从而重建了线粒体分裂和融合的平衡有关。研究提示，PINK1可以通过抑制缺血性损伤诱导的线粒体分裂，从而达到改善线粒体功能和减少缺血性神经元死亡的作用。而对线粒体分裂融合途径的有效干预可能成为缺血损伤的神经保护研究靶点。