Mice with mitochondrial complex I deficiency develop a fatal encephalomyopathy

doi:10.1016/j.cmet.2008.02.004

.2008年4月；7(4):312-20.

doi:10.1016/j.cmet.2008.02.004。

线粒体复合物I缺乏小鼠发生致命性脑肌病

谢恩·克鲁斯¹, 威廉·C·瓦特, 大卫·J·马西内克, 拉杰·卡普尔, 肯尼思·阿申克曼, 理查德·D·帕尔米特

附属公司

PMID： 18396137
预防性维修识别码：项目经理2593686
内政部： 10.1016/j.cmet.2008.02.004

线粒体复合物I缺乏小鼠发生致命性脑肌病

谢恩·克鲁斯等。单元格元. 2008年4月.

.2008年4月；7(4):312-20.

doi:10.1016/j.cmet.2008.02.004。

作者

谢恩·克鲁斯¹, 威廉·C·瓦特, 大卫·J·马西内克, 拉杰·卡普尔, 肯尼思·阿申克曼, 理查德·D·帕尔米特

附属

¹美国西雅图华盛顿大学霍华德·休斯医学院和生物化学系，邮编98195。

PMID： 18396137
预防性维修识别码：项目经理2593686
内政部： 10.1016/j.cmet.2008.02.004

摘要

为了研究线粒体复合物I（CI，NADH:泛醌氧化还原酶）缺陷的影响，我们灭活了Ndufs4基因，该基因编码45蛋白CI复合物的18kDa亚单位。尽管Ndufs4基因敲除（KO）小鼠体型较小，但在大约5周大之前，它们看起来是健康的，当出现共济失调症状时，大约在7周大时会逐渐死亡。KO小鼠出现脑肌病，包括生长速度减慢、嗜睡、运动技能丧失、失明和血清乳酸升高。分光光度法检测不到KO小鼠亚线粒体颗粒中的CI活性。然而，CI-驱动的完整组织耗氧量约为对照组的一半。天然凝胶电泳显示完整CI水平降低。这些数据表明CI未能正确组装或在没有NDUFS4的情况下不稳定。KO肌肉形态正常，但NADH脱氢酶活性和线粒体的肌下膜聚集物较低。然而，在体内测量的总耗氧量、肌肉ATP和磷酸肌酸浓度均在正常参数范围内。

PubMed免责声明

数字

**图1。的表型*恩杜夫斯4*KO小鼠**
（A） WT、HET和KO雌性小鼠的生长曲线。KO小鼠的体重明显低于HET或WT。n=4至56，取决于天数和基因型。P15学生双尾t检验后所有时间点的平均值±标准差p<0.05。（B）年轻人的运动能力(P30）KO小鼠出现低活性。*，老年CT小鼠和老年KO小鼠之间存在显著差异（p=0.0001，Student双尾t检验）。KO小鼠（P26至P37）在代谢室72小时内的平均耗氧量（升/千克瘦质量/小时）为±标准偏差（s.e.m.（C）），与白天、夜间和禁食期间的对照组相同。n=9（WT），7（KO），p=0.5及以上，适用于昼间、禁食和夜间测量。以平均值±s.e.m.（D）给出的值显示，P30岁以上KO小鼠的体温比对照组低约2°C。n=3-9，取决于日期和基因型。P30（学生双尾t检验）之后的所有天数p<0.001。平均值±s.e.m.（e）视网膜电图显示，KO小鼠（P21）缺乏B波，表明从感光细胞到双极细胞的神经传递失败。来自4只WT和2只KO小鼠的叠加痕迹。（F）与野生型小鼠相比，KO小鼠的惊吓反应（任意单位）增强，直至P36。n=14（重量插入，重复测量老年KO小鼠（显示2例）显示惊吓反应逐渐丧失，但发病年龄不同；SR（%max）是最大惊吓响应的百分比。（G）年轻人的Rotarod表现（跌倒潜伏期）(20（CT），n=4（KO）。P21以上所有年龄段的数值均为平均值±标准误差*，p<0.0003，Student双尾t检验。

**图2。呼吸活动**
（A）来源于KO肝脏的SMP没有CI活性，而CIII和CIV活性没有显著差异。CII活性显著升高。将数据归一化为柠檬酸合成酶活性（呼吸复合物活性的ΔAbs/min：柠檬酸合酶活性的△Abs/min）；因此，它们没有单位。三次检测，CI、CII、CIV n=12；n＝4 CIII.*，p=0.003；**，p=0.0001，Mann-Whitney试验。来自大脑和MEF的SMP也获得了类似的结果。以平均值±s.e.m.给出的值（B）O比率₂测量WT和KO小鼠（P35）的肝脏CI消耗量。箭头表示添加了：（1）组织，（2）ADP，（3）苹果酸/丙酮酸，和（4）鱼藤酮。O更少₂KO组织在苹果酸/丙酮酸（CI）存在下相对于WT的消耗，并且随着鱼藤酮的添加而停止。（C）比率O₂KO小鼠与WT小鼠的肝脏消耗量（氧气/mg组织/min）。KO组织的复合物I活性低于WT的一半，而CII和CIV活性没有显著差异，n=5。给出的值为平均值±s.e.m.*，p=0.0001，学生双尾t检验。大脑和肌肉也得到了类似的结果。（D）脑和肝线粒体CI的蓝色天然凝胶电泳（BNGE）。用Western blot检测代表三个主要CI亚复合物的蛋白质；在每种情况下，KO线粒体的复合物I完整性较差。（E）SDS-PAGE是代表呼吸复合物I的三个主要亚复合物的蛋白质。加载等量的线粒体蛋白质，MnSOD用作内标。样品与BNGE实验中使用的样品相同（图2D）。

**图3。后肢肌肉缺血再灌注时的ATP转换反应体内**
（A）说明PCr和P的代表性数据_我缺血和再灌注期间的动力学。静止ATP酶（相当于ATP需求）等于缺血期间PCr分解的初始速率（黑色回归线）。磷酸化能力是根据缺血后PCr的恢复来计算的（Bliel等人，1993年）。（B） WT（黑条）和KO（开条）小鼠的静息线粒体ATP生成（等于静息ATP需求）没有差异。平均值±s.e.m.（c）WT和KO小鼠骨骼肌的磷酸化能力没有显著差异，P=0.12；WT组和KO组的n=6。给出的数值为平均值±标准误差。

**图4。KO和WT小鼠肌肉的组织学比较**
（A）比目鱼肌肌下鞘层的电子显微镜图像（P35）。KO小鼠50%的比目鱼肌纤维中观察到较大的肌瓣下线粒体簇（6个或更多线粒体深），而WT比目鱼鱼肌中没有线粒体簇大于5个的纤维。（B） WT和KO小鼠肌肉的光学显微镜观察（P23岁，比目鱼肌；高度氧化的肌肉）。图示为糖化纤维（黄色箭头）和氧化纤维（红色箭头）。**H和E，**苏木素和伊红染色。**格莫瑞**三色染色；没有“破烂的红色”纤维。肌原纤维**ATP酶**染色显示纤维类型。对每种基因型的4只小鼠的玻片进行定量分析，发现糖酵解纤维的比例没有显著差异。**SDH公司**KO小鼠的染色强度通常稍暗，尤其是在ATP酶染色鉴定的氧化肌纤维中。对每个基因型的5只小鼠的玻片进行定量分析，结果显示没有显著差异。**NADH公司**KO肌纤维比目鱼肌的氧化酶活性较低，主要是慢氧化型（I型，黑色箭头）；白色箭头指向糖酵解（IIB型）纤维。**考克斯**KO小鼠的细胞色素氧化酶染色与WT相当。

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中的注释

综合体I：通往发电站的复杂大门。
Sterky FH、Larsson NG。 Sterky FH等人。单元格元数据。2008年4月；7(4):278-9. doi:10.1016/j.cmet.2008.03.011。单元格元数据。2008 PMID：18396129

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