單線態(tài)氧對(duì)大鼠腦細(xì)胞線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，單線態(tài)氧可以作為信號(hào)和刺激分子參與許多生理過(guò)程，或者與三線態(tài)氧參與相同的反應(yīng)，但是單線態(tài)氧可能具有更高的反應(yīng)活性和效率。由于技術(shù)限制，單線態(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(bào)道證實(shí)1267nm的紅外激光脈沖照射有機(jī)溶液和癌細(xì)胞可以產(chǎn)生單線態(tài)氧。利用這一現(xiàn)象，2021年英國(guó)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)生的單線態(tài)氧對(duì)大鼠腦細(xì)胞線粒體能量代謝的影響。
主要研究結(jié)果如下：
圖1. 1267nm激光照射下神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞的單線態(tài)氧產(chǎn)量
（二）單線態(tài)氧對(duì)線粒體的影響
圖2. 1267nm激光照射增加了線粒體膜電位，激活了NADH和FADH依賴(lài)的呼吸
NADH是線粒體電子傳遞鏈(ETC)復(fù)合體I的底物和電子供體。低強(qiáng)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(qiáng)度的激光照射，線粒體NADH池減少20–30%，而FAD的自發(fā)熒光增加(圖2d, e)，這與線粒體復(fù)合物II的激活相對(duì)應(yīng)。
因此，1267nm激光產(chǎn)生的單線態(tài)氧會(huì)激活神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞中線粒體ETC復(fù)合物I和復(fù)合物II。
圖3. 1267nm激光照射刺激神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中ATP的產(chǎn)生
另一方面，1267nm激光誘導(dǎo)產(chǎn)生的單線態(tài)氧對(duì)線粒體呼吸的影響導(dǎo)致了ATP產(chǎn)生加快，并且隨著照射強(qiáng)度的增加，ATP產(chǎn)生加快(圖3)。
（三）單線態(tài)氧對(duì)線粒體呼吸的影響
圖4. 1267nm激光照射提高了線粒體氧化磷酸化效率
此外，1267nm激光照射導(dǎo)致了ADP/O的增加(圖4a)，表明單線態(tài)氧存在時(shí)線粒體的氧化磷酸化效率提高。添加0.5μM FCCP能夠激活線粒體最大耗氧量，1267nm激光照射的線粒體呼吸速率顯著高于對(duì)照組。
結(jié)論
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