衰老过程中线粒体顺乌头酸酶活性变化对能量合成的影响

衰老过程中线粒体顺乌头酸酶活性变化对能量合成的影响*

叶 薇1， 陈赛慧1， 郝东杰1， 郑 屹1， 曹建明2， 吕建新1△

【摘 要】［摘 要］ 目的:利用自然衰老雄性SD大鼠和D-半乳糖(D-Gal)诱导的细胞衰老模型，研究在衰老细胞中线粒体顺乌头酸酶(mitochondrial aconitase，ACO2)活性的变化及其对能量合成的影响。方法:利用55 mmol/L DGal诱导人胚肺成纤维细胞MRC-5衰老，并采用蔗糖连续密度梯度离心法分离大鼠脑组织和MRC-5细胞的线粒体;ACO2活性根据反应产物NADPH在340 nm的吸光度变化率进行检测，其表达水平分析分别用荧光定量PCR和Western blotting完成;利用试剂盒检测细胞超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量以反映细胞氧化还原状态;组织铁含量的检测则通过菲咯嗪法进行;线粒体膜电位及腺苷酸含量分别应用JC-1荧光探针法和高效液相色谱法检测，并计算能荷。结果:随着大鼠月龄增加，ACO2活性逐渐下降，表达水平无明显差异，组织铁水平逐渐升高;体外氧化应激实验显示ACO2活性随H2 O2处理浓度和时间增加而下降;细胞衰老模型中，SOD活性降低，MDA含量升高，ACO2活性下降而表达水平未变;自然衰老大鼠和细胞衰老模型中，线粒体膜电位、ATP合成与能荷呈明显下降趋势。结论:衰老过程中，随着氧化压力增加，氧化应激敏感的ACO2活性下降，影响三羧酸循环效率，同时伴线粒体膜电位下降，进而使得能量合成降低。【期刊名称】中国病理生理杂志【年(卷),期】2013(029)007【总页数】8

【关键词】［关键词］ 衰老;线粒体;顺乌头酸酶;能量合成;氧化性应激［修回日期］2013-05-10

*［基金项目］国家973计划项目(No.2007CB507402);浙江省自然科学基金资助项目(No.Y2100582);浙江省教育厅科研基金资助项目(No.Y200804470)

线粒体不仅是真核细胞能量合成和活性氧(reactive oxygen species，ROS)产生的主要场所，线粒体内DNA、蛋白质和脂质更易成为ROS作用的位点。ROS累积影响电子传递链复合体的活性，进而造成线粒体损伤［1-3］。目前研究发现，在衰老相关的疾病中，细胞ROS生成过多可引起线粒体能量代谢障碍，从而导致一些神经退行性疾病的发生或恶化。

线粒体中含有大量的铁硫蛋白，其中的铁硫簇被认为是细胞内ROS敏感的作用位点之一。线粒体顺乌头酸酶(mitochondrial aconitase，ACO2)是催化三羧酸循环的酶，催化柠檬酸经过顺乌头酸最终转化为异柠檬酸，是活细胞中心代谢途径中不可缺少的酶。ACO2是衰老过程中氧化损伤的主要靶标之一［4-5］。该酶是一个四结构域铁硫蛋白，在第3结构域内的铁硫簇(［4Fe-4S］2+)是酶促反应的催化中心，［4Fe-4S］2+容易受到ROS的氧化作用失去Fe2+而形成［3Fe-4S］+，从而导致该酶失活［6-7］。铁硫簇的破坏不仅使酶失活，影响三羧酸循环，其释放的游离铁可能会进一