ACS Nano:缺氧和再氧过程中单个心肌细胞线粒体自由基生成的量子传感
来源：生物谷原创 2024-01-27 10:21
近段时间，来自格罗宁根大学医学中心生物材料和生物医学技术系的Siyu Fan教授及其团队用量子传感技术来测量亚细胞水平自由基的实时产生，旨在揭示缺氧、自由基和细胞氧化还原状态之间的联系。
自由基在细胞反应中发挥着重要作用，在可控水平内充当次级信使。细胞在缺氧（血液供应不足）和复氧（氧气恢复）过程中会受损。这种损伤发生在心血管疾病、癌症和器官移植等情况下，可能对组织和器官造成伤害。自由基在缺氧条件下的细胞代谢重编程过程中的作用一直备受争议，由于自由基的寿命短且扩散范围有限，对其进行测量具有挑战性。尽管有些研究提供了分子基础，但人们对缺氧的细胞和分子生物学尚未完全了解。
近段时间，来自格罗宁根大学医学中心生物材料和生物医学技术系的Siyu Fan教授及其团队利用胚胎 BD1X 大鼠心脏组织的亚克隆 H9c2 心肌细胞作为心肌细胞的代表，采用量子传感技术来测量亚细胞水平自由基的实时产生，旨在揭示缺氧、自由基和细胞氧化还原状态之间的联系。
结果显示，与常氧下细胞核和细胞质之间相对均匀的分布相比，在缺氧处理6 h和24 h后，HIF1α均有明显的易位。此外，在暴露于不同持续时间的缺氧后，HIF1α在细胞核中表现出更高的表达水平，表明了ROS/自由基、细胞氧化还原状态和缺氧适应性之间可能存在联系，T1 测量特别代表了线粒体表面的局部信息，证实了 H9c2 细胞缺氧时线粒体上自由基的生成。
评估不同缺氧条件下 H9c2 细胞中 HIF1α 的表达和细胞核易位
总之，弛豫测量可用于确定氧化应激反应和缺氧适应的潜在机制，揭示了缺氧、自由基和细胞氧化还原状态之间的联系。
参考文献：
Fan S, Gao H, et. Quantum Sensing of Free Radical Generation in Mitochondria of Single Heart Muscle Cells during Hypoxia and Reoxygenation. ACS Nano. 2024 Jan 18. doi: 10.1021/acsnano.3c07959. Epub ahead of print. PMID: 38235677.
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