线粒体自噬中pink1-parkin途径调控机制的研究进展

线粒体自噬调控机制研究进展王志舒;谭晓荣;刘洹洹【摘要】线粒体为细胞正常生命运动提供能量和物质；然而各种因素会导致线粒体损伤，衰老及功能紊乱，它们是细胞潜在的危险因素，必需及时清除，线粒体自噬可以起到这一作用，维持细胞稳态。

当细胞处于恶劣环境时，线粒体自噬可通过降解线粒体补充生命必需物质，从而度过危机维持生存。

另外线粒体自噬会在某些情况下通过降解正常线粒体来维持线粒体质量和数量的平衡。

不同生物中具有不同的线粒体自噬途径和机制，酵母中主要通过Atg32磷酸化调控线粒体自噬；哺乳动物中则存在分别由Parkin-PINK1、Nix、FUNDC1等不同蛋白介导的线粒体自噬调控机制；植物线粒体自噬的研究主要集中在拟南芥，其途径及具体调控机制尚不明确。

综述了近年来酵母、动物和植物中线粒体自噬的作用机制及调控因子等方面的研究进展。

%Mitochondria provide energy and materials for cells, while a variety of factors can lead to damage, aging and dysfunction of mitochondria, and they are potentially dangerous for the cells and must be cleared promptly. Mitophagy can fulfill above task and maintain cell homeostasis. Under some severe conditions, mitophagy supplies living-essentials by degrading mitochondria and helps the cells survive. Additionally mitophagy may play a role in controlling the quantity and quality of mitochondria through degrading some normal mitochondria. There are different pathways and mechanisms in different organisms. In yeast, mitophagy is mainly regulated by phosphorylation of Atg32. In mammals, mitophagy is protein-mediated by Parkin-PINK1, Nix and FUNDC1 respectively. Research on mitophagy in plants is mainly focusedonArabidopsis thaliana only, and the mechanism is not well understood yet. Here we review the research advances in mitophagy in yeast, mammals and plants, with focus on the mechanisms and factors involved.【期刊名称】《生物技术通报》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】6页(P42-47)【关键词】线粒体自噬;酵母;哺乳动物;植物【作者】王志舒;谭晓荣;刘洹洹【作者单位】河南工业大学生物工程学院，郑州 450001;河南工业大学生物工程学院，郑州 450001;河南工业大学生物工程学院，郑州 450001【正文语种】中文1.1 自噬的过程及分类自噬具有保守性，存在于大部分真核细胞中。

PINK1/Parkin介导的线粒体自噬在白蛋白超负荷所致肾小管上皮细胞损伤中的作用目的:蛋白尿不仅仅是肾小球疾病肾损伤的结果,更是加重肾小管-间质损伤的一种重要原因。

前期研究已证实自噬激活减轻了尿蛋白诱导的肾小管上皮细胞损伤,然而自噬激活减轻尿蛋白所致肾小管上皮细胞损伤而发挥保护作用的具体机制尚未完全清楚。

近年来线粒体功能异常已成为研究肾小管上皮细胞损伤的热点问题。

适时地清除功能异常的线粒体,对于维持肾小管上皮细胞正常生长与代谢具有非常重要的意义。

Pink1/Parkin介导的线粒体自噬便是清除线粒体的经典途径之一。

由此我们推测尿蛋白所诱导的肾小管上皮细胞损伤是否是通过受损的线粒体激活了Pink1/Parkin介导的线粒体自噬,清除了受损的线粒体,从而减轻了尿蛋白超负荷所致肾小管上皮细胞损伤的呢。

本研究通过选取尿蛋白的主要成分白蛋白超负荷处理肾小管上皮细胞,并结合基因沉默技术敲除PARK2基因,检测肾小管上皮细胞凋亡水平、细胞内线粒体功能、自噬水平以及线粒体自噬强度的变化,研究尿蛋白的主要成分白蛋白诱导的肾小管上皮细胞线粒体受损是否通过Pink1/Parkin信号通路介导了肾小管上皮细胞线粒体自噬激活。

方法:(1)研究对象:人近端肾小管上皮细胞株HK-2细胞(2)模型建立与分组:应用终浓度为0mg/ml,4mg/ml,8mg/ml,12mg/ml的白蛋白处理HK-2细胞,处理8小时。

(3)基因沉默与分组:应用基因沉默技术敲除PARK2基因,设正常对照组、siRNA组、白蛋白处理组和siRNA+白蛋白处理组,选取自噬表达变化最明显的白蛋白浓度8mg/ml作为处理条件。

(4)需要检测的指标:通过western blot技术以及免疫荧光染色技术检测HK-2细胞LC3-II表达;通过电子显微镜和JC-1荧光染色观察线粒体结构功能变化;通过western blot技术检测线粒体内蛋白细胞色素C在胞浆及线粒体内的变化情况;通过western blot技术检测各组HK-2细胞Pink1/Parkin信号通路相关蛋白PINK1、Parkin的表达变化及线粒体自噬变化,溶酶体荧光探针Lyso Tracker和线粒体荧光探针Mito Tracker共定位观察溶酶体与线粒体的融合情况,TUNEL法检测各实验组HK-2细胞凋亡率。

线粒体自噬减轻帕金森病的新模型引起帕金森疾病的多面因素。

帕金森综合征（Parkinson’s disease, PD）是一种长期的中枢神经系统退行性疾病，主要影响运动系统。

主要运动症状统称为“帕金森病”或“帕金森综合症”。

在疾病早期，最明显的症状是摇晃、僵硬、运动缓慢和行走困难，也可能出现思考和行为问题。

而晚期阶段，痴呆则变得更加普遍。

另外，有超过三分之一的PD患者伴随着抑郁和焦虑等情绪问题，严重影响患者的感觉，睡眠和生活质量。

PD的大多数病例发生在老年人身上，目前是老年人中第四位最常见的神经变性疾病，我国65岁以上人群PD的患病率大约是1.7%。

然而，大约5-10％的PD病例是由常染色体突变引起的，这些突变通常会导致年轻人出现症状。

Parkin（一种E3泛素连接酶）和PINK1（一种泛素激酶）的突变与早发性PD有关【1,2】。

Parkin定位在细胞质中，在多数真核生物中非常保守。

PINK1定位于线粒体外膜，是种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。

Parkin是自身抑制的，需要通过PINK1激活，激活后可以诱导线粒体缺陷自噬的发生（一种选择性形式的自噬），清除细胞内的“垃圾废物”。

由此可见，parkin和PINK1都在这条相同的生化途径中起作用。

然而，线粒体自噬的体内作用却并不十分清楚，部分原因是缺乏PINK1或parkin的小鼠没有实质性的帕金森病相关表型【3,4】，这也增加了相关机制的研究难度。

尽管PD患者的血清中含有大量促炎细胞因子，包括IL-6、TNF、IL-1β和IFNγ，但炎症是有助于神经元丢失还是炎症是神经元丢失的结果仍然未知【5】。

研究表明，线粒体应激可以导致损伤相关分子模式（damage-associated molecular patterns, DAMPs）的释放，然后激活先天性免疫【6,7】，表明线粒体自噬可以减轻炎症。

但是对于炎症与parkin、PINK1之间的具体关系仍然不清楚。

线粒体自噬在糖尿病相关认知障碍中的研究进展2024（全文）摘要糖尿病相关认知障碍是在糖尿病病程中发生的认知功能减退，严重影响糖尿病患者的生活质量。

线粒体功能障碍是糖尿病相关认知障碍重要的发病机制之一。

线粒体自噬是线粒体质量控制体系的重要成分，起到清除细胞内受损线粒体、维持线粒体质量、保护线粒体功能的作用，对维持线粒体的健康形态与正常功能至关重要。

该文就线粒体自噬在糖尿病相关认知障碍中起到的作用和机制进行综述，以期为糖尿病相关认知障碍的防治提供理论依据。

认知障碍是糖尿病常见的合并症。

糖尿病显著增加了认知障碍相关疾病的风险［1 ］。

据报道，糖尿病使全因痴呆的风险增加1.25倍，阿尔茨海默病（Alzheimer′s disease，AD）风险增加1.43倍，血管性痴呆风险增加1.91倍［2 ］。

认知障碍导致糖尿病患者生活质量下降、经济负担增加，特别是在年幼患者和年老患者中，影响前者的神经功能发育、加剧后者的失能，增加家庭照护的负担［3 ］。

因此，探究糖尿病相关认知障碍的机制有助于为防治糖尿病相关认知障碍提供新的理论依据和研究方向。

线粒体功能障碍在糖尿病相关认知障碍中的作用日益凸显［4 , 5 ］。

认知功能的基础是高度依赖能量的神经元的生存与活动。

同时，神经胶质细胞和神经元之间的代谢合作，如神经递质再摄取、氧化应激防御和能量底物传递也依赖于能量可用性。

线粒体不仅负责能量生成，同时也产生活性氧（reactive oxygen species，ROS）、调控细胞内Ca 2+稳态、免疫反应和细胞凋亡等，对维持细胞生存至关重要。

线粒体自噬是细胞中一种选择性自噬的过程，是线粒体质量控制体系的重要组成成分，通过选择性清除受损线粒体，起到维持正常线粒体的数量与质量、保护线粒体功能的作用［6 ］。

线粒体自噬的异常是造成线粒体功能异常的机制之一。

因此，本文就线粒体自噬在糖尿病相关认知障碍中起到的作用和机制进行综述，以期为糖尿病相关认知障碍的防治提供新的方向与理论依据。

·科研论著·探讨中药丹黄散对糖尿病溃疡的促愈机制王庚新1，张春玲2*，赵伟2，陈露2，邸铁涛2，张云1，王艳辉1，刘海艳11.贵州中医药大学，贵州 550002；2.贵州中医药大学第二附属医院Promotion mechanism of Chinese medicine Danhuang Powder on healing diabetes ulcers based on mitophagy through the PINK1/Parkin pathwayWANG　Gengxin,ZHANG　Chunling,ZHAO　Wei,CHEN　Lu,DI　Tietao,ZHANG　Yun,WANG　Yanhui,LIU　Haiyan Guizhou University of Traditional Chinese Medicine,Guizhou 550002 ChinaCorresponding Author ZHANGChunling,E⁃mail:*****************Abstract Objective：To explore the promotion mechanism of Danhuang Powder on the wound of diabetic ulcers by taking the mitophagy through the PINK1/Parkin pathway as a target.Method：18 specific pathogen free（SPF） grade male db/db mice and 6 SPF⁃grade male db/m mice with the same genetic background were selected.The 18 db/db mice were divided into the model group，growth factor group，and Danhuang Powder group，6 in each，according to the random digital tables method；6 db/m mice as a blank e 4% chloral hydrate for anesthesia，and establish a skin defect with a diameter of 0.8 cm on the back of mice with a sterile pitch to prepare the diabetic ulcer model.The blank group and the model group received non⁃drug intervention.The control group and the Danhuang Powder group received the restructured human epidermal growth factor gel and Danhuang Powder for external application，respectively. The medicine was changed once a day for 21 d.On the 7th and 14th days after the model creation，the facade organization analysis was taken to analyze.The pathological situation of wounds was oberved through HE and Masson staining.The condition of wound tissue mitochondria and spontaneous bodies through transmitted electron microscope；detect wound tissue LC3⁃Ⅰ and LC3⁃Ⅱ，PINK1，and Parkin protein expression we re observed by Western⁃Blot.Results：The healing rate of the traumatic surface of the blank group，growth factor group，and Danhuang San group was higher than that of the model group on the 7th，14th，and 21st days after modeling（P<0.05）. HE and Masson staining of the traumatic surface of the mice on the 7th and 14th days showed that compared with the model group，the inflammatory reaction of the blank group，growth factor group，and Danhuang Powder group was lighter；the number of neovascularization increased significantly；the cells in the traumatic surface were closely arranged；the traumatic stroma formed abundant collagen fibers，and the traumatic epidermal tissue recovered well.Transmission electron microscopic observation of the traumatic tissue on day 7 revealed that the mitochondrial swelling condition in the blank group， the growth factor group，and the Danhuang Powder group were lighter than the model group，which showed that the quantity of autophagosome was higher than the model group；the Western⁃Blot test showed that LC3⁃Ⅱ/LC3⁃Ⅰ，PINK1，and Parkin protein expression of the blank group，growth factor group，and Danhuang Powder group were higher than the model group（P<0.05）.Conclusions：Danhuang Powder could raise the PINK1/Parkin pathway and active mitophagy to protect the normal structure and functions of mitochondria in wound cells，promote the growth of vascular and granulite tissue， and effectively promote ulcer wound healing in diabetic mice.Keywords diabetes ulcer；Danhuang Powder；PINK1/Parkin signal ing pathway；mitophagy；wound；nursing摘要目的:以PINK1/Parkin通路介导的线粒体自噬为靶向，探讨丹黄散对糖尿病溃疡创面的促愈机制。

分类号R741.02 学校代码10601 密级公开编号Y1002064硕士学位论文PINK1/parkin介导的线粒体自噬功能障碍在SCA3/MJD发病中的作用机制研究学科专业: 内科学研究方向: 神经内科研究生姓名: 柏杖勇学号: Y1002064学位类型：科学学位导师姓名: 李清华教授二O一三年四月I独创声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得（注：如没有其他需要特别声明的，本栏可空）或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。

学位论文作者签名：签字日期：年月日-学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解桂林医学院有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。

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（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：导师签字：签字日期：年月日签字日期：年月日II目录PINK1/parkin介导的线粒体自噬能障碍在SCA3/MJD发病中的作用机制究 (1)中文摘要 (1)ABSTRACT (4)英汉缩略词对照表 (8)前言 (9)第一节ataxin-3能够影响PINK1在细胞内的定位 (13)1 材料与方法 (13)2 结果 (21)3 讨论 (24)第二节3-MA、MG-132、CCCP对Ataxin-3 、线粒体蛋白的影响 (27)1 材料与方法 (27)2 结果 (31)3讨论 (36)第三节ataxin-3蛋白能够干预PINK1蛋白、线粒体蛋白的分布和降解 (38)1 材料与方法 (38)2 结果 (49)3 讨论 (52)4 结论 (57)参考文献 (58)IIIIV综述…………………………………………………………………………… 61 攻读学位期间发表的学术论文目录………………………………………… 82 致谢……………………………………………………………………………83PINK1/parkin介导的线粒体自噬功能障碍在SCA3/MJD发病中的作用机制研究中文摘要目的：研究ataxin-3是否参与了对PINK1/Parkin介导的线粒体自噬的调控；明确野生型和突变型ataxin-3对PINK1/Parkin 介导的线粒体自噬的影响；阐述PINK1/Parkin介导的线粒体自噬功能障碍在SCA3/MJD发病机制中的作用。

高糖引发线粒体自噬的分子机制
高糖可以通过多种分子机制引发线粒体自噬。

以下是一些机制：
1. 激活 AMPK：高糖可以激活细胞内的 AMPK（AMP 激活的蛋白激酶），AMPK 是一种能量传感器，当细胞内能量水平降低时会被激活。

AMPK 可以促进线粒体自噬，以清除受损或功能失调的线粒体。

2. 抑制 mTOR：高糖可以抑制细胞内的 mTOR（雷帕霉素靶蛋白），mTOR 是一种促进细胞生长和增殖的蛋白质。

抑制 mTOR 可以促进线粒体自噬，以维持细胞内的能量平衡。

3. 激活 PINK1/Parkin 通路：高糖可以激活细胞内的 PINK1（PTEN 诱导的激酶 1）和 Parkin 通路，PINK1 和 Parkin 是促进线粒体自噬的关键蛋白。

激活 PINK1/Parkin 通路可以促进受损线粒体的清除。

4. 调节线粒体膜电位：高糖可以调节线粒体膜电位，使其变得不稳定。

不稳定的线粒体膜电位可以触发线粒体自噬，以清除受损或功能失调的线粒体。

这些分子机制并不是相互独立的，而是相互作用的。

高糖可以通过多种途径促进线粒体自噬，以维持细胞内的能量平衡和细胞健康。