为了方便了解线粒体氧化应激相关的研究内容，丫丫我从该热点的简介→表型→研究思路，全方面展示线粒体氧化应激的研究领域及思路。现在开始进入主题：
简介
线粒体是细胞生物氧化和能量转化的主要场所，其中大多数细胞的ATP是由线粒体中发生氧化磷酸化产生的，占生命活动所需能量的80%以上。其中线粒体除了供能外，还参与信号传导、细胞分化、细胞凋亡及细胞生长和细胞周期的调控。因此，线粒体功能障碍与多种疾病相关：线粒体疾病、心功能不全及心力衰竭等等。其中，线粒体是细胞产生活性氧（ROS）的主要场所，正常条件下，细胞内ROS可作为胞内信号分子调节机体正常生理功能。当组织受到损伤时，线粒体内的活性氧(ROS）大增，从而损害线粒体，导致线粒体功能异常。其中抗氧化剂可以通过降低线粒体的氧化损伤来达到改善损伤的目的。
图1 线粒体ROS生成机制
来源：https://www.nature.com/articles/s12276-019-0355-7
图2 线粒体中的ROS消除系统
来源：https://www.nature.com/articles/s12276-019-0355-7
一、线粒体氧化应激涉及临床问题（疾病类型）：
（1）心力衰竭 [1]（2）凝血功能障碍[2] （3）先天性心脏病[3] （4）糖尿病新房重构[4][9] （5）缺血再灌注损伤[5] （6）心肌损伤 （7）认知功能障碍 （8）肺纤维化（9）创伤性脑损伤[10] 心肌梗死[11]
二、线粒体结构特征及线粒体氧化应激实验设计需检测的指标
1、结构特征：线粒体是一些大小不一的球状、棒状或细丝状颗粒，形态多变，直径一般为0.5-1.0um。在动物模型中，线粒体大小可因细胞代谢水平的差异而产生变化，代谢水平越高的细胞线粒体相对较大，横截面也较大。线粒体的数量可因生物体、组织、细胞类型的不同而存在很大差异。一般来说，线粒体中的数量与该细胞的代谢水平呈正相关，代谢活动越旺盛的细胞线粒体数量越多。线粒体在细胞中多呈弥散状态、均匀分布在生理功能旺盛、需要能量多的区域。线粒体的主要结构：外膜、内膜、膜间隙、嵴和基质组成。
2、线粒体氧化应激实验设计需检测的指标
（1）线粒体形态观察
（2）ROS含量检测：荧光光度法
（3）线粒体DNA拷贝数检测：使用LPL基因、12SrRNA基因、ND4基因检测表达量
三、常用的线粒体靶向抗氧化剂
1、线粒体靶向抗氧化剂
（1）MitoTEMPO
（2）MitoQ
（3）SS-31（d-Arg-2′6′-二甲基Tyr-Lys-Phe-NH2）
（4）MTP-131（也称为Bendavia或埃拉米普利肽）
其中SS-31无论在临床上还是在基础研究上的应用最为广泛。SS-31，在体外，可限制线粒体ROS的产生，减少氧化损伤，改善线粒体功能。在体内，可抑制心肌损伤和促进心脏功能的作用。其中，在缺血损伤、HF等小鼠、大鼠、豚鼠及兔子模型的研究中得到广泛应用。
四、线粒体氧化应激7大研究思路：
01
1、Mitigation of honokiol on fluoride-induced mitochondrial oxidative stress, mitochondrial dysfunction, and cognitive deficits through activating AMPK/PGC-1α/Sirt3
期刊: J Hazard Mater 影响因子: 14.224
研究思路：
氧化应激和线粒体功能障碍对氟化物引起的认知障碍和行为障碍有很大贡献。厚朴酚是一种天然双酚化合物，具有抗氧化和线粒体保护特性。本研究调查了和厚朴酚对 NaF 引起的认知缺陷的保护作用，并阐明了和厚朴酚介导的保护作用的可能机制。结果表明，和厚朴酚可显著减轻氟化物引起的小鼠认知障碍和神经/突触损伤。此外，和厚朴酚提高了 SOD2 的活性和表达，并通过在 NaF 处理的小鼠和 SH-SY5Y 细胞系中激活 Sirt3 促进 mtROS 清除。同时，和厚朴酚通过增强 Sirt3 介导的线粒体 DNA (mtDNA) 转录显著降低 mtROS 的产生，从而导致 ATP 合成和复合物 I 活性显著增加。进一步的研究表明，和厚朴酚激活 AMPK 并在体内和体外上调 PGC-1α 和 Sirt3 蛋白的表达。有趣的是，和厚朴酚对氧化应激和线粒体功能障碍的保护作用被 AMPK shRNA 或 Sirt3 shRNA 消除了。值得注意的是，AMPK敲低阻止了和厚朴诱导的PGC-1α和Sirt3表达增加，而Sirt3 shRNA抑制了Sirt3信号传导，对p-AMPK和PGC-1α表达没有显著影响。总之，我们的研究结果表明，和厚朴酚通过调节 mtROS 稳态来减轻 NaF 诱导的氧化应激和线粒体功能障碍，部分通过 AMPK/PGC-1α/Sirt3 途径，最终导致神经元/突触损伤和认知缺陷。
02
2、MG53 preserves mitochondrial integrity of cardiomyocytes during ischemia reperfusion-induced oxidative stress
期刊:Redox Biol 影响因子: 10.787
研究思路：
由于氧化应激增加，心脏缺血性损伤会导致线粒体功能障碍。MG53，也称为 TRIM72，在横纹肌中高度表达，在运动后作为肌因子分泌，通过与膜脂磷脂酰丝氨酸 (PS) 相互作用，对修复许多组织的受损质膜至关重要。我们假设 MG53 可以通过与线粒体特异性脂质心磷脂 (CL) 结合来保护缺血事件后的线粒体完整性，从而保护线粒体以防止线粒体自噬。荧光成像和蛋白质印迹实验显示重组人 MG53 (rhMG53) 在体内和体外缺血性损伤后易位至线粒体。荧光成像表明 rhMG53 处理减少了离体和体外模型中超氧化物的产生。脂质结合试验表明 MG53 与 CL 结合。用靶向线粒体的 mt-mKeima 转染心肌细胞在 MG53 处理后显示出对线粒体自噬的抑制作用。总体而言，我们表明 rhMG53 治疗可以通过保留心肌细胞中的线粒体来保留心脏功能。这些发现表明 MG53 与线粒体的相互作用可能是开发 MG53 作为心脏保护的靶向蛋白质疗法的一个有吸引力的途径。
03
3、IP3R1/GRP75/VDAC1 complex mediates endoplasmic reticulum stress-mitochondrial oxidative stress in diabetic atrial remodeling
期刊:Redox Biol 影响因子: 10.787
研究思路：
#RATIONALE#内质网 (ER) 应激和线粒体功能障碍是心房重构的重要机制，易患 2 型糖尿病 (T2DM) 中的心房颤动 (AF)。然而，这些过程的分子机制，尤其是它们的相互作用尚未完全阐明。~#OBJECTIVE#探讨ER应激-线粒体氧化应激在糖尿病心房重构和AF诱导中的潜在作用。~#方法和结果#小鼠心房心肌细胞（HL-1 细胞）和患有 T2DM 的大鼠被用作研究模型。在糖尿病大鼠心房中观察到显著的ER应激。在用衣霉素 (TM) 治疗后，一种 ER 应激激动剂，质谱 (MS) 鉴定了几种已知的 ER 应激和钙调蛋白，包括热休克蛋白家族 A (HSP70) 成员 [HSPA] 5 [GRP78]) 和 HSPA9 (GRP75,葡萄糖调节蛋白 75)。原位邻近连接测定表明，TM 导致 HL-1 中 IP3R1-GRP75-VDAC1（肌醇 1,4,5-三磷酸受体 1-葡萄糖调节蛋白 75-电压依赖性阴离子通道 1）复合物的蛋白质表达增加细胞。HL-1 细胞中 GRP75 的小干扰 RNA 沉默和小鼠模型中的 GRP75 条件性敲除导致钙从 ER 到线粒体的转运受损，并减轻了线粒体氧化应激和钙超载。此外，GRP75 缺乏会减弱 Myh6-Cre+/Hspa9flox/flox + TM 小鼠的心房重构和 AF 进展。结论：IP3R1-GRP75-VDAC1 复合物介导 ER 应激-线粒体氧化应激，并在糖尿病心房重构中发挥重要作用。
04
4、Heat shock protein 60 couples an oxidative stress-responsive p38/MK2 signaling and NF-κB survival machinery in cancer cells
期刊:Redox Biol 影响因子: 10.787
研究思路：
线粒体通过分泌蛋白质因子与其他细胞区室通信。在这里，我们报告了热休克蛋白 60 (HSP60) 作为线粒体释放蛋白因子的信使作用，该因子将压力传感信号传导和细胞存活机制结合起来。我们表明，轻度氧化应激主要激活 p38/MK2 复合物，该复合物使 S155 位点的线粒体裂变因子 1 (MFF1) 磷酸化。这种磷酸化的 MFF1 导致电压阴离子选择性通道 1 的寡聚化，从而触发基质蛋白 HSP60 穿过的线粒体膜孔的形成。释放的 HSP60 与胞质溶胶中的 IκB 激酶 (IKK) 复合物结合并激活，从而诱导细胞核中存活基因的 NF-κB 依赖性表达。实际上，抑制 HSP60 释放或 HSP60-IKK 相互作用使癌细胞对轻度氧化应激敏感，并在小鼠异种移植模型中抑制癌细胞的致瘤生长。因此，这项研究揭示了一种新的有丝分裂生存轴对氧化应激有反应。
05
5、CREBH alleviates mitochondrial oxidative stress through SIRT3 mediating deacetylation of MnSOD and suppression of Nlrp3 inflammasome in NASH
期刊:Free Radic Biol Med 影响因子: 8.101
研究思路：
脂毒性和未解决的氧化应激是非酒精性脂肪性肝炎 (NASH) 代谢炎症的关键驱动因素。cAMP 反应元件结合蛋白 H(CREBH) 是一种肝脏特异性转录因子，可调节 NASH 的糖脂代谢。然而，它在线粒体氧化应激中的作用及其与线粒体蛋白去乙酰化的主要调节因子 sirtuin 3 (SIRT3) 的关联仍然难以捉摸。在这项研究中，用棕榈酸处理 AML-12 细胞以在体外模拟 NASH 的病理变化，并给 8 周大的雄性 C57BL/6J 小鼠喂食高脂肪 (HF) 饮食或蛋氨酸-胆碱-缺乏（MCD）饮食来建立广泛接受的NASH体内模型。我们发现脂质超载诱导线粒体氧化应激并刺激 CREBH 和 SIRT3 的表达。CREBH 过表达减轻了线粒体氧化应激。此外，CREBH 促进 SIRT3 的表达，从而调节锰超氧化物歧化酶 (MnSOD) 的去乙酰化并抑制 NOD 样受体 Pyrin 结构域 3 (Nlrp3) 炎症小体的活化，而抑制 SIRT3 则破坏了 CREBH 在线粒体氧化应激中的保护能力。CREBH 基因敲除小鼠对 HF 和 MCD 饮食诱导的 NASH 高度敏感，并伴有更严重的氧化应激。总的来说，我们的研究结果首先提供了支持，即 CREBH 可以通过 SIRT3 调节 MnSOD 的乙酰化和 Nlrp3 炎性体的激活，作为 NASH 进展的保护因素。这些结果表明，CREBH 可能是 NASH 的一种有价值的治疗候选者。
06
6、A novel circular RNA, circIgfbp2, links neural plasticity and anxiety through targeting mitochondrial dysfunction and oxidative stress-induced synapse dysfunction after traumatic brain injury
期刊:Mol Psychiatry 影响因子: 13.437
研究思路：
创伤性脑损伤 (TBI) 可导致不同的神经和精神疾病。环状RNA（circRNA）在神经系统中高度表达，并富含突触；然而，circRNA 在神经损伤和功能障碍中的潜在作用和机制仍未完全了解。在这项研究中，我们研究了 circRNA 的表达及其与 TBI 后神经功能障碍的关系。RNA-Seq 用于检测受损脑组织中差异表达的 circRNA，揭示 circIgfbp2 显著增加。在脑外伤后患者的大脑皮层标本和血清样本中进一步证实了与 circIgfbp2 高度同源的 hsa_circ_0058195 上调。此外，相关性分析显示，hsa_circ_0058195 水平与这些受试者的焦虑自评量表得分呈正相关。此外，敲除小鼠体内的 circIgfbp2 可缓解 TBI 引起的焦虑行为和睡眠障碍。敲除 H2O2 处理的 HT22 细胞中的 circIgfbp2 可缓解线粒体功能障碍，而其过表达则逆转了这一过程。在机制上，我们发现 circIgfbp2 靶向 miR-370-3p 来调节 BACH1，下调 BACH1 可缓解线粒体功能障碍和氧化应激诱导的突触功能障碍。总之，circIgfbp2 的抑制通过 miR-370-3p/BACH1/HO-1 轴减轻了 TBI 后的线粒体功能障碍和氧化应激诱导的突触功能障碍。因此，circIgfbp2 可能是 TBI 后焦虑和睡眠障碍的新治疗靶点。
07
7、SIRT3-Mediated CypD-K166 Deacetylation Alleviates Neuropathic Pain by Improving Mitochondrial Dysfunction and Inhibiting Oxidative Stress
期刊:Oxid Med Cell Longev 影响因子: 7.31
研究思路：
大量研究表明，以线粒体通透性转换孔（mPTP）开放和活性氧（ROS）水平升高、线粒体膜电位（MMP）降低为表现的线粒体功能障碍在神经性疼痛的发生发展中起重要作用。Sirtuin3 (SIRT3) 是一种烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD+) 依赖性组蛋白脱乙酰酶，已被证明可抑制线粒体氧化应激。然而，SIRT3 在神经性疼痛中的作用尚不清楚。在这项研究中，我们发现 SIRT3 的蛋白质和 mRNA 水平在幸免神经损伤 (SNI-) 诱导的神经性疼痛小鼠的脊髓中显著下调，而脊髓 SIRT3 的过表达逆转了 SNI 诱导的疼痛超敏反应。进一步的研究表明，SIRT3 过表达降低了 mPTP 的调节成分 cyclophilin D (CypD) 上赖氨酸 166 (K166) 的乙酰化水平，抑制了 mPTP 的开放，降低了 ROS 和丙二醛 (MDA) 水平，并增加了 MMP 和锰超氧化物SNI 小鼠中的歧化酶 (MnSOD)。CypD (CypD-K166R) 上 K166 到精氨酸的点突变消除了 SNI 诱导的小鼠线粒体功能障碍和神经性疼痛。此外，通过环孢菌素 A (CsA) 抑制 mPTP 开放可改善 SNI 小鼠的线粒体功能和神经性疼痛。总之，这些数据表明 SIRT3 是通过使 CypD-K166 去乙酰化和进一步改善线粒体功能障碍来预防神经性疼痛所必需的。这项研究可能会揭示治疗神经性疼痛的潜在药物靶点。
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