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内分泌与代谢病学专业优秀论文 线粒体生物合成的改变对高糖诱导的活性氧簇生成的影响 关键词：糖尿病 并发症 线粒体生物合成 活性氧簇 PGC-1α蛋白 氧化应激 发病机制 摘要：随着经济发展和居民生活方式的改变，我国糖尿病的患病率急剧上升。据国家卫生部调查显示，我国每天新增糖尿病患者3000例，每年约增加120万。2007年，国际糖尿病联盟（IDF）根据2002年前糖尿病患病率发布了中国2025年糖尿病人数预计数据为4610万，但同时提出这一预测数据可能低估了中国的糖尿病现状。而糖尿病慢性并发症所包括的微血管病变（视网膜病变、肾脏病变、神经病变）和心脑血管病变（冠心病、脑卒中、周围血管病），为糖尿病致残、致死的重要原因。必威体育精装版统计，我国城市治疗2型糖尿病及其并发症的年直接医疗费用为187.5亿元，占卫生总费用的3.94%。因此，深入研究糖尿病并发症产生机制，探索预防和治疗并发症新的途径和方法，具有重要的意义。 自1966年始超过1，3000篇报导先后指出高血糖导致组织损伤的各种途径，其中主要包括四条经典途径：一、多元醇途径的激活；二、晚期糖基化终末产物（AGE）的形成增加；三、蛋白激酶C（PKC）的激活；四、氨基己糖途径的激活。然而既往似乎没有一种元素能将上述四条途径联系起来，且各种分别抑制上述途径的临床试验并未能使糖尿病并发症获得理想的疗效。2002年，美国纽约爱因斯坦医学院糖尿病研究中心Michael Brownlee教授首次提出糖尿病并发症的统一机制学说，他指出高血糖导致血管内皮细胞线粒体生成过多活性氧簇（reactive oxygen species，ROS）是糖尿病血管病发病机制中最上游的因素。ROS在细胞内的积聚进而激活上诉四条经典的组织损伤途径。 当血糖升高时，进入内皮细胞内的葡萄糖增多，因而有更多的葡萄糖进入线粒体参加三羧酸循环（TCA），继而产生更多的还原型辅酶Ⅰ（NADH）和还原型黄素腺嘌呤二核苷酸（FADH2），两者通过电子传递链氧化磷酸化，为ATP的产生提供能量。另外，当细胞内葡萄糖明显升高时，糖酵解增加，产生NADH和丙酮酸，NADH可通过穿梭系统将还原当量传递给线粒体，而丙酮酸可进入线粒体参加TCA，产生NADH和FADH2，后两者亦通过电子传递链氧化磷酸化，为ATP的产生提供能量。在电子传递过程中，线粒体内膜两侧的电化学电位梯度增加，当此电位梯度达某一阈值后，电子传递在呼吸链复合体Ⅲ水平受抑制，导致电子在辅酶Q（CoQ）水平储备，进而引起CoQ传递电子过程中的中间态形式半泛醌的半衰期延长，半泛醌可将一个电子传递给O2还原成过氧化物，后者与NO相互作用产生过氧化亚硝酸盐（ONOO-）。过氧化物经SOD2作用转化为H2O2，在亚铁和亚铜离子存在时，形成更具反应性的羟基（·OH）。ONOO-和·OH可导致广泛的氧化损伤，促进脂质的过氧化、降低NO的生物活性，并可使蛋白酪氨酸硝基化，影响多种信号的转导，如激活NF-κ B、P38-MAPK途径，导致内皮细胞功能障碍。 ROS在细胞内的积聚进而激活四个经典的组织损伤途径。其主要原因是ROS可导致DNA单链断裂，激活多（ADP-核糖）聚合酶（Poly（ADP-ribose）polymerase，PARP），活化的PARP可使ADP-核糖从其底物NAD+解离，转移到自身或其他蛋白上，NAD+的耗竭可消耗ATP，导致细胞功能障碍。糖酵解途径中的关键酶-磷酸甘油脱氢酶（GAPDH）被PARP核糖基化后活性降低，使糖酵解中间代谢产物进入其他途径：磷酸二羟丙酮（DHAP）生成DAG增多，激活PKC；磷酸丙糖生成甲基乙二醛，形成AGEs：6-磷酸果糖生成6-磷酸葡糖胺，激活氨基己糖途径；葡萄糖进入多元醇通路消耗NADPH和谷胱甘肽。 ROS激活的下游途径可进一步增加过氧化物的产生，形成一个正反馈回路，且各条途径间相互作用，放大氧化应激损伤。ROS激活的下游途径主要包括：一、激活依赖PKC的NADPH氧化酶；二、ROS诱导eNOS解偶联，从高，表明细胞内线粒体数量增多：相反，通过siRNA抑制PGC-1α在细胞内表达导致细胞总DNA中细胞色素b DNA降低，表明细胞内线粒体数量减少。 2.分别将空病毒Ad、Ad-PGC-1α以及人PGC-1α siRNA转染人脐带静脉内皮细胞（HUVEC）。转染48小时后，收集细胞并裂解抽提细胞总DNA。取1μg细胞总DNA进行Southern印迹杂交。结果显示通过腺病毒感染过度表达PGC-1α导致细胞总DNA中细胞色素b DNA升高，表明细胞内线粒体数量增多；相反，通过siRNA抑制PGC-1α在细胞内表达导致细胞总DNA中细胞色素bDNA降低，表明细胞内线粒体数量减少。 3.高糖组BAEC内的ROS浓度（0.3