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目的:1.通过检测正常衰老的C57BL/6小鼠肺组织、气道上皮细胞和人工下调细胞色素C氧化酶(COX)活性的C57BL/6小鼠肺组织、气道上皮细胞的:线粒体DNA(mtDNA)突变率、COX活性、线粒体功能、活性氧水平、细胞功能,探索mtDNA突变率、COX活性、线粒体功能、活性氧与细胞老化之间的关系。 2.用外源性线粒体处理老年动物及老年细胞,检测相关老化指标和功能指标,以确定外源性线粒体转入细胞后是否发挥抗衰老作用。 方法:1.从青年(1月龄)和老年(12月龄)C57BL/6小鼠肺组织提取青年线粒体(青Y mito)和老年(O mito)线粒体,纯化后重悬于PBS以滴鼻方式处理青年和老年C57 BL/6小鼠,检测指标:肺组织线粒体COX活性、肺组织线粒体DNA(mtDNA)突变率、肺组织激活型半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶-3(cleaved caspase-3)含量、肺组织丙二醛(MDA)含量、气道纤毛摆动频率(CBF)、肺组织线粒体悬液ATP含量、肺组织线粒体呼吸控制率(RCR)。 2.从青年(1月龄)和老年(12月龄)C57BL/6小鼠肺组织提取青年线粒体和老年线粒体纯化后,线粒体悬液加入细胞培养液共培养24小时后检测指标:细胞线粒体COX活性、细胞纤毛摆动频率(CBF)、线粒体悬液ATP含量、线粒体呼吸控制率(RCR)、NAD/NADH、钙信号([Ca2+]i)、ROS。 3.慢病毒感染C57 BL/6小鼠,下调COX蛋白表达,检测COX活性和CBF、ATP、RCR等功能指标;外源性线粒体处理后再检测COX活性和CBF、ATP、RCR等功能指标。 4.在原代 C57 BL/6小鼠气道上皮细胞中转入COX干扰质粒后,下调COX蛋白表达,检测COX活性和CBF、ATP、RCR等功能指标,外源性线粒体处理后再检测COX活性和CBF、ATP、RCR等功能指标。 结果:1.老年鼠肺组织mtDNA突变率、COX活性、Caspase-3含量、MDA含量明显高于青年鼠,CBF、ATP含量、RCR均低于青年鼠;以外源性线粒体处理后其突变率、Caspase-3含量、MDA含量均显著下降,CFB、ATP含量、RCR均显著提高。 2.老年细胞CBF于细胞长出后第6天开始下降,第9天降至最低值,持续至12天细胞开始死亡。于第9天加入外源性线粒体共培养,24小时后细胞CBF开始回升,直至第12天,细胞未死亡。相比青年细胞,老化细胞线粒体COX活性、ATP含量、RCR、NAD/N ADH均下降,细胞内[Ca2+]I含量、ROS水平上升;外源性线粒体共培养24小时后,ATP含量、RCR、NAD/N ADH显著上升,细胞内[Ca2+]I含量、ROS水平下降。 3.包被COX干扰质粒的慢病毒感染后C57 BL/6小鼠肺组织线粒体COX活性、CBF、ATP、RCR等指标均显著下降;之后用外源性线粒体处理,COX活性回升,CBF、ATP、RCR等指标也显著回升。 4.转入COX干扰质粒后,原代C57 BL/6小鼠气道上皮细胞线粒体COX活性和CBF、ATP、RCR等指标均显著下降,胞浆[Ca2+]I含量、ROS水平上升;之后用外源性线粒体共培养,COX活性和CBF、ATP、RCR等指标显著回升胞浆[Ca2+]I含量、ROS水平下降。 结论:1.老年动物及细胞ROS含量上升,线粒体mtDNA突变率增高导致mtDNA编码的COX蛋白活性下降,直接影响线粒体呼吸功能,进而导致细胞各项功能下降、老化。 2.以外源性线粒体滴鼻处理C57BL/6小鼠,及外源性线粒体与原代细胞共培养,可通过提高细胞整体COX活性从而发挥抗衰老作用。