线粒体能量代谢在机体寒冷应激过程中发挥重要作用,线粒体功能是维持机体能量代谢的前提,线粒体融合、分裂对线粒体功能调节起到关键作用,SIRT1, PGC1α是机体调节能量代谢的重要分子,且PGC1α可以调节线粒体融合过程,所以我们推测SIRT1, PGC1α通过对线粒体融合、分裂的调节,维持线粒体功能,增加能量代谢来适应寒冷应激过程。本研究拟通过建立寒冷应激的动物模型和细胞模型,采用细胞生物学、免疫荧光化学、western blot、激光共聚焦显微镜、RNA干涉等方法,从整体水平和细胞水平上研究寒冷应激中SIRT1/PGC1α对线粒体融合、分裂调控作用,阐明寒冷应激过程中SIRT1/PGC1α通过线粒体融合、分裂的调节维持或改善线粒体功能,从而提高机体的耐寒能力,为进一步研究寒冷应激过程,探讨寒冷适应机制及防护靶点提供新的思路及理论依据。
cold stress;energy metabolism;Mitochondrial fusion;PGC1α;AMPK
寒冷暴露可以引起机体损伤,线粒体能量代谢障碍是机体寒冷应激损伤的重要表现,研究发现,急性-15℃冷暴露 4 h 后,大鼠中心体温显著降低,肝细胞凋亡发生增加,线粒体融合、分裂减少,线粒体形态空泡化,能量代谢受限,因此线粒体损伤可能是导致机体寒冷受损的原因。通过4℃间歇性暴露21天建立冷适应大鼠模型,寒冷应激初期诱导PGC1α增多,在动物冷适应中起到重要作用,冷适应大鼠线粒体数量增多,能量代谢水平增高,提高了机体耐寒能力。 在寒冷急性应激模型中,线粒体融合、分裂蛋白寒冷应激早期增多,而伴随着应激时间延长,细胞损伤的发生,线粒体融合、分裂蛋白表达下降。提示线粒体融合、分裂过程对于机体寒冷应激起到重要作用。通过细胞寒冷应激实验,发现冷应激也能诱导细胞损伤,能量代谢障碍,PGC1α表达增多,提示PGC1α可能在寒冷应激中起到重要作用。通过RNA干涉方法沉默PGC1α表达,研究发现PGC1α调控了线粒体融合、分裂过程,线粒体融合减少,而线粒体分裂增多,同时加重寒冷应激诱导的细胞损伤,提示PGC1α通过调节线粒体融合、分裂以维持或改善线粒体功能,从而提高机体的耐寒能力,为进一步研究寒冷应激过程,探讨寒冷适应机制及防护靶点提供新的思路及理论依据。