基本信息
- 项目名称：
- 亚慢性砷暴露对小鼠脑组织线粒体SDH活性影响及作用机制
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- SDH在三羧酸循环和呼吸链氧化磷酸化中是一种关键酶，缺少SDH使三羧酸循环和电子在呼吸链的传递不能正常进行导致ROS的生成，引起脑组织发生氧化性损伤。因此Sdha基因功能是否正常，将影响SDH的功能，最终导致线粒体生成过量的ROS。亚慢性砷暴露影响SDH的活性。
- 详细介绍：
- 本实验研究砷对Sdha基因表达的影响，对揭示砷在中枢神经诱导ROS产生机制具有重要意义，从而探讨砷的神经毒性机制。砷作用于线粒体呼吸链复合体Ⅱ，影响SDH的浓度及活性。缺少SDH将阻碍电子流向呼吸链复合体Ⅲ和辅酶Q池，使三羧酸循环和电子在呼吸链的传递不能正常进行导致ROS的生成，引起脑组织发生氧化性损伤。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：研究亚慢性砷暴露对小鼠脑组织线粒体复合体ⅡSdha的表达影响，为探讨砷的神经毒性机制提供分子毒理学依据。思路：SDH在三羧酸循环和呼吸链氧化磷酸化中是一种关键酶，缺少SDH使三羧酸循环和电子在呼吸链的传递不能正常进行导致ROS的生成，引起脑组织发生氧化性损伤。因此Sdha基因功能是否正常，将影响SDH的功能，继而影响线粒体呼吸链复合体Ⅱ的功能，最终导致线粒体生成过量的ROS。
科学性、先进性及独特之处
- 本实验研究砷对Sdha基因表达的影响，对揭示砷在中枢神经诱导ROS产生机制具有重要意义，从而探讨砷的神经毒性机制。砷作用于线粒体呼吸链复合体Ⅱ，影响SDH的浓度及活性。缺少SDH将阻碍电子流向呼吸链复合体Ⅲ和辅酶Q池，使三羧酸循环和电子在呼吸链的传递不能正常进行导致ROS的生成，引起脑组织发生氧化性损伤。
应用价值和现实意义
- 线粒体氧化磷酸化时，部分电子在呼吸链电子传递过程中漏出，引起氧分子单电子还原而形成ROS。研究认为砷暴露使脑组织产生过量的ROS，导致脑组织细胞中核酸等生物大分子发生氧化性损伤,这是砷的神经毒性作用机制之一，但更深层次的分析却不多，而本研究从ROS产生的源头线粒体呼吸链中电子传递的分子调控机制入手，为探讨砷的神经毒性机制提供分子毒理学依据。
学术论文摘要
- 目的：研究亚慢性砷暴露对小鼠脑组织线粒体复合体ⅡSdha的表达影响，为探讨砷的神经毒性机制提供分子毒理学依据。 方法：饮用含不同浓度As2O3蒸馏水使随机分组的SPF小鼠暴露于砷。 结果： western blot结果示Sdha蛋白表达量随染砷剂量增加而减少。SDH酶活性随染砷浓度增高而降低。基因芯片筛选结果示10条基因表达下调，1条基因表达上调。 结论：线粒体是砷毒性作用的亚细胞器，线粒体复合体Ⅱ可能是砷毒性作用的靶部位，Sdha可能是砷毒性作用的靶点。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- 用基因芯片技术筛选染砷小鼠脑组织线粒体呼吸链复合体差异表达的相关基因；用western blot方法验证线粒体复合体ⅡSdha的蛋白表达。检索：Schaffer SW,Azuma J,Mozaffari M.Role of antioxidant activity of taurine in diabetes.Can J Physiol Pharmacol 2009 Feb;87(2):91-9
同类课题研究水平概述
- Wasserman等对孟加拉境内的1个高砷区进行的队列研究发现,该区的儿童智商值(IQ)有不同程度的降低。Rodriguez用雄性SD大鼠经口灌胃染砷2-4周后，观察到大鼠运动减少，在自我中心任务的行为测试中错误次数增多，延迟交替任务出现大量错误。这些神经行为学异常变化的结果，提示了中枢神经系统是砷毒性作用的敏感靶器官，但是其毒作用机制尚不完全清楚。目前研究认为，砷暴露使脑组织产生过量的活性氧族（ROS），导致脑组织细胞中核酸等生物大分子发生氧化性损伤是砷的神经毒性作用机制之一。近来研究发现线粒体呼吸链复合体Ⅱ与ROS的形成密切相关。线粒体呼吸链复合体Ⅱ由四个亚单位组成，Sdha、Sdhb、Sdhc和Sdhd。Sdha编码的蛋白组成SDH的活性中心。SDH在三羧酸循环和呼吸链氧化磷酸化中是一种关键酶。SDH功能异常或缺陷时，会使琥珀酸盐聚集，使还原型辅酶Q减少，降低其抗氧化性，加速ROS的生成。SDH功能异常使电子传递不畅就会产生相反的电子流，从线粒体复合体Ⅱ流回线粒体复合体Ⅰ，在线粒体复合体ⅠNADH脱氢酶的作用下，生成O2－。而相反的电子流是线粒体复合体Ⅰ产生ROS的主要机制之一。当SDH活性下降使进辅酶Q的电子减少，从而使进入线粒体复合体ⅢQ循环的电子减少，使Q0和Qi位点产生O2－。ROS的形成引起脑组织发生氧化性损伤。到目前为止，有关砷对Sdha表达影响还未见报道。
