线粒体-胞内细胞器-是我们生物体的“动力源”，是主要的氧传感器，发挥信号作用，调节氧气消耗和调节细胞外环境的氧气输送速率。O浓度的变化₂在环境中，线粒体都伴随着结构的改变，这反映了线粒体不同程度的激活。

图1所示。在正常缺氧条件下(pО2 21%) (A)、“轻度”缺氧(pО2 14%) (B)、“中度”缺氧(pО2 8%) (C)和“重度”缺氧(pО2 8%) (D)，高抗氧大鼠大脑皮层电子显微图。缩写:D -树突，m -线粒体，Sv -突触囊泡。标尺= 0.5 μm。

在常压条件下(21% O₂在空气中)，大鼠大脑(前额叶)皮质(BC)线粒体的形状(圆形，椭圆形)和大小不同:小(0.14-0.25 μm)，细长(0.5-3 μm)和超细长(4-8 μm)(图1A和2A)。低抗(LR)和高抗(HR)两种不同氧耐受性表型大鼠的线粒体形态参数差异显著。HR大鼠脑线粒体总数比LR大鼠多20%，线粒体在BC中伸长和超伸长的比例高于LR大鼠。细长的线粒体是ATP产生增加和长距离分配能量的高能力相关条件的特征。在LR大鼠的BC中，线粒体具有电子光基质和相对较差的嵴填充(图1A)，而在HR大鼠中，观察到线粒体具有电子密(暗)基质和更致密的嵴填充(图2A)。深色矩阵表示功能活跃(高能量)的代谢状态。相反，轻线粒体的能量较低。线粒体嵴数量的增加反映了细胞能量需求的增加，并为呼吸链复合物的分布提供了更大的膜表面。线粒体嵴的形状决定了呼吸链超复合体的组装和稳定性，从而决定了线粒体呼吸的效率。因此，所有这些特征表明，线粒体呼吸链在HR大鼠的BC中具有更大的力量，以及能量代谢在个体缺氧抵抗形成中的关键作用。

LR大鼠单次暴露30分钟后“温和”缺氧(pО₂14%)，嵴密集排列的小线粒体数量增加。在两种表型动物的BC中，延长和超延长的线粒体数量增加，但在LR大鼠中，变化更为明显(图1B和2B)。因此，“轻度”缺氧方案可立即诱导适应性变化，从而增强线粒体的功能活性和能量，尤其是在LR大鼠中。

在“温和”缺氧(pO₂10%)，“轻度”缺氧方案的线粒体超微结构变化增加，特别是在LR大鼠的BC中(图1C和2C)。在这种低氧方案下，观察到LR大鼠BC中轻线粒体消失，线粒体嵴密集堆积，小电子密集线粒体数量增加。在HR大鼠中，延长和超延长的BC线粒体数量略有减少。因此，HR大鼠对缺氧的适应性反应降低。

图2所示。正常缺氧(A)、“轻度”缺氧(B)、“中度”缺氧(C)和“重度”缺氧(D)条件下低氧抵抗大鼠大脑皮层的电子显微图。标尺= 0.5 μm。

引起的线粒体结构变化“严重”缺氧(pО₂8%)表明出现了功能性过度应变和断电的迹象(图1D和2D)。在两种表型的动物中，延长线粒体的数量都有所增加，但在HR大鼠中，延长线粒体的数量明显增加(4倍)。在两种大鼠表型中，都出现了超长的BC线粒体。后者可能与线粒体网络的增强形成有关，线粒体网络提供了一种更经济的细胞代谢和膜电位调节模式。

综上所述，所有这些都表明，在缺氧抵抗力高和低的动物中，线粒体呼吸链对缺氧的反应具有根本不同的类型。在临床实践中，使用“适度”低氧方案可能是有希望的。

Galina D. Mironova^1、2，Lubov L. Pavlik^1、2，Yulia I. Kirova^3.，娜塔莉亚·v·别洛卢采娃^1、2，
阿列克谢·a·莫森索夫¹，Natalya V. Khmil¹，Elita L. Germanova^3.，Ludmila D. Lukyanova^3.
1俄罗斯科学院理论与实验生物物理研究所，莫斯科地区普什奇诺，142290俄罗斯
²普什奇诺国立自然科学研究所，莫斯科地区普什奇诺，142290俄罗斯
^3.普通病理和病理生理研究所，莫斯科，125315俄罗斯

出版

缺氧对不同缺氧耐受性大鼠脑皮层线粒体酶及超微结构的影响
Galina D Mironova, Lubov L Pavlik, Yulia I Kirova, Natalia V Belosludtseva, Alexey A Mosentsov, Natalya V Khmil, Elita L Germanova, Ludmila D Lukyanova
生物能源学报。2019年10月

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