《ATPIF1/ATP合酶在異氟烷致秀麗線蟲全身損傷中的機制研究》是依託同濟大學，由李成擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：ATPIF1/ATP合酶在異氟烷致秀麗線蟲全身損傷中的機制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李成
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
吸入麻醉藥異氟烷導致術後認知功能障礙（POCD），與神經元線粒體凋亡密切相關，但其上游機制未明。申請者前期研究證實：①異氟烷可激活線粒體凋亡，造成秀麗線蟲損傷；②異氟烷誘導神經細胞ATP酶抑制因子1（ATPIF1）表達上調，ATP合酶抑制劑可改善異氟烷的神經細胞凋亡，且不影響ATPIF1表達。最新研究報導：ATPIF1可抑制ATP合酶水解ATP的活性，加重線粒體膜電位降低。我們推斷：異氟烷通過誘導ATPIF1表達上調，降低ATP合酶水解ATP的活性，導致線粒體膜電位持續下降，激活線粒體凋亡通路，最終造成秀麗線蟲損傷。本研究採用異氟烷誘導秀麗線蟲全身損傷創新模型和神經細胞凋亡模型，通過調控ATPIF1表達或套用ATP合酶抑制劑干預，研究ATPIF1與ATP合酶結合能力、線粒體形態和功能、細胞凋亡以及線蟲行為學的變化，從而揭示異氟烷導致POCD和線蟲損傷的機制，為防治吸入麻醉藥毒性提供新靶點。
結題摘要
術後認知功能障礙是麻醉領域的研究熱點。吸入麻醉藥物具有神經毒性作用，會導致學習記憶等認知功能減退，但確切機制未明。本研究的主要目的是明確ATPIF1是否介導吸入麻醉藥異氟烷引起的神經細胞毒性，進而導致動物認知功能損傷。（1）首先建立異氟烷引起H4-APP細胞凋亡細胞模型，檢測細胞內活性氧簇（ROS）試劑盒、線粒體膜電位（MMP）、ATP等線粒體功能指標；通過線粒體腫脹實驗檢測線粒體通透性轉化孔（mPTP）的開放狀態；通過western blotting實驗和RT-PCR檢測ATPIF1、線粒體凋亡效應蛋白Caspase-3蛋白及mRNA基因表達；研究ATP合酶抑制劑—二環己基碳二亞胺（DCCD）預處理，對異氟烷引起H4-APP細胞凋亡的保護作用。（2）通過構建低表達或過表達ATPIF1 H4-APP細胞，研究異氟烷對上述神經細胞的影響。（3）在體動物研究，驗證ATP合酶抑制劑在異氟烷引起小鼠認知功能損傷中的保護作用。本研究結果表明：（1）異氟烷會使H4-APP細胞ATPIF1表達升高，mPTP持續過度開放，引起ROS蓄積、MMP降低、ATP生成減少； Caspase-3 mRNA基因表達增加和蛋白激活。DCCD可以阻斷上述變化。（2）異氟烷不會引起低表達ATPIF1 H4-APP細胞mPTP持續過度開放，不會引起細胞內ROS、MMP和ATP的變化以及 Caspase-3 mRNA基因表達和蛋白活化。異氟烷會使過表達ATPIF1 H4-APP細胞mPTP大量過度開放，引起細胞內ROS蓄積、MMP降低、ATP生成減少；導致 Caspase-3 mRNA表達增加和蛋白活化。DCCD可以阻斷異氟烷引起的過表達ATPIF1 H4-APP細胞變化。（3）ATP合酶抑制劑DCCD預處理，可以明顯改善異氟烷引起的小鼠海馬依賴性和非海馬依賴性學習記憶功能損傷。本研究證實，異氟烷可以使ATPIF1表達升高，與ATP合酶結合，導致ATP生成減少，引起細胞內活性氧簇蓄積、線粒體損傷和神經細胞凋亡，進而損傷動物的認知功能。ATP合酶抑制劑可以阻斷ATPIF1與ATP合酶的結合，對異氟烷的神經毒性產生保護作用。說明，ATPIF1是異氟烷引起神經細胞凋亡和動物認知功能損傷的作用靶點。本研究為術後認知功能障礙的防治提供可能的靶點和理論支持。
