單線(xiàn)態(tài)氧對大鼠腦細胞線(xiàn)粒體能量代謝的影響

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文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2020.12.022

因此，單線(xiàn)態(tài)氧可以作為信號和刺激分子參與許多生理過(guò)程，或者與三線(xiàn)態(tài)氧參與相同的反應，但是單線(xiàn)態(tài)氧可能具有更高的反應活性和效率。由于技術(shù)限制，單線(xiàn)態(tài)氧在生理學(xué)和病理學(xué)中的作用尚不明確，與其他活性氧相比，無(wú)法進(jìn)行深層次的研究。

已有報道證實(shí)1267nm的紅外激光脈沖照射有機溶液和癌細胞可以產(chǎn)生單線(xiàn)態(tài)氧。利用這一現象，2021年英國倫敦大學(xué)Plamena R. Angelova 課題組在Free Radical Biology andMedicine 雜志上發(fā)表了題為“Singletoxygen stimulates mitochondrial bioenergetics in brain cells ”的研究論文，探討了1267nm激光照射產(chǎn)生的單線(xiàn)態(tài)氧對大鼠腦細胞線(xiàn)粒體能量代謝的影響。

主要研究結果如下：

圖1. 1267nm激光照射下神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細胞的單線(xiàn)態(tài)氧產(chǎn)量

（二）單線(xiàn)態(tài)氧對線(xiàn)粒體的影響

圖2. 1267nm激光照射增加了線(xiàn)粒體膜電位，激活了NADH和FADH依賴(lài)的呼吸

NADH是線(xiàn)粒體電子傳遞鏈(ETC)復合體I的底物和電子供體。低強度的1267 nm激光照射，不會(huì )改變NADH自發(fā)熒光的水平(圖2d)。然而，高強度的激光照射，線(xiàn)粒體NADH池減少20–30%，而FAD的自發(fā)熒光增加(圖2d, e)，這與線(xiàn)粒體復合物II的激活相對應。

因此，1267nm激光產(chǎn)生的單線(xiàn)態(tài)氧會(huì )激活神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細胞中線(xiàn)粒體ETC復合物I和復合物II。

圖3. 1267nm激光照射刺激神經(jīng)膠質(zhì)細胞中ATP的產(chǎn)生

另一方面，1267nm激光誘導產(chǎn)生的單線(xiàn)態(tài)氧對線(xiàn)粒體呼吸的影響導致了ATP產(chǎn)生加快，并且隨著(zhù)照射強度的增加，ATP產(chǎn)生加快(圖3)。

（三）單線(xiàn)態(tài)氧對線(xiàn)粒體呼吸的影響

圖4. 1267nm激光照射提高了線(xiàn)粒體氧化磷酸化效率

此外，1267nm激光照射導致了ADP/O的增加(圖4a)，表明單線(xiàn)態(tài)氧存在時(shí)線(xiàn)粒體的氧化磷酸化效率提高。添加0.5μM FCCP能夠激活線(xiàn)粒體最大耗氧量，1267nm激光照射的線(xiàn)粒體呼吸速率顯著(zhù)高于對照組。

結論