【摘要】 流式细胞术检测凋亡细胞。电镜观察线粒体形态学改变。

谷氨酸是哺乳动物大脑中最重要的氨基酸之一。谷氨酸参与信息传递和能量代谢，在神经系统异常(包括急性颅脑和嵴髓损伤、癫痫、帕金森病和运动神经元疾病)的发展中发挥重要作用。神经元去极化导致神经传导释放谷氨酸，随着谷氨酸的再摄取而停止。突触裂隙中持续存在过高浓度的谷氨酸可导致神经元损伤和死亡，这种现象称为兴奋性毒性。

真核细胞中的线粒体是线粒体三磷酸腺苷产生氧化磷酸化的主要场所。神经系统的线粒体功能障碍与急性或慢性损伤密切相关。高浓度的谷氨酸与突触后神经元膜上的受体结合，刺激大量的钙离子流入，导致线粒体钙离子超载，抑制三磷酸腺苷生成，以及神经元死亡。谷氨酸介导的兴奋性毒性主要通过线粒体凋亡途径发生。这与阻断线粒体活性氧类和增加线粒体膜通透性的氧化磷酸化的产生有关，导致细胞色素c(cytoc)的释放和半胱天冬酶级联的激活。

线粒体分裂和融合之间保持平衡，这对于正常的线粒体形式和功能是重要的。动力蛋白相关蛋白1(Drp1)，线粒体分裂蛋白1(Fis1)和线粒体分裂因子(mFF)调节线粒体分裂，而线粒体融合蛋白1/2(Mfn1/2)和视神经萎缩1(Opa1)参与线粒体融合。然而，这两个过程都与细胞凋亡有关。恢复正常线粒体结构和减少过度分裂的治疗策略可能有助于神经损伤的治疗。

线粒体分裂抑制剂1(Mdivi-1)是发动蛋白相关蛋白1(Drp1)和线粒体分裂的选择性细胞渗透抑制剂。为了研究Mdivi-1对谷氨酸处理的细胞的影响，分离自新生大鼠的大脑皮层神经元用10mM谷氨酸处理24小时。正常培养细胞和二甲基亚砜培养细胞作为对照。流式细胞术检测凋亡细胞。电镜观察线粒体形态学改变。通过蛋白质印迹和免疫细胞化学评估Drp1，Bax和caspase-3的表达。使用jC-1探针检测线粒体膜电位。10mM谷氨酸处理24小时后，Drp1、Bax和caspase-3表达上调，Drp1和Bax易位至线粒体，线粒体膜电位下降，细胞凋亡率增加。用50μMMdivi-1处理2小时可抑制这些作用。这一发现表明，Mdivi-1是一种候选的神经保护药物，可能减轻由谷氨酸诱导的兴奋性毒性引起的神经元损伤。

  • Zhou, Kuai1,#; Yang, Hai-Yuan2,#; Tang, Peng-Yu1; Liu, Wei1; Luo, Yong-Jun1; Lv, Bin1; Yin, Jian3; Jiang, Tao1; Chen, Jian1; Cai, Wei-Hua Ph.D.1,*; Fan, Jin1,*. Mitochondrial division inhibitor 1 protects cortical neurons from excitotoxicity: a mechanistic pathway. Neural Regeneration Research 13(9):p 1552-1560, September 2018. | DOI: 10.4103/1673-5374.235299

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