Page 131 - 医学检验技术发展与创新

第四章 分子诊断临床应用

过高的活性氧水平对细胞有害，会触发促炎细胞因子的表达和释放，协同激活与
此类炎症相关的信号级联反应，促进细胞增殖、细胞外基质生成以及 COPD 患者
的钙离子失调。
研究发现，与健康的从不吸烟者和戒烟者相比，COPD 患者支气管活检中分

离的线粒体中观察到线粒体活性氧提高和锰超氧化物歧化酶 2 水平降低。类似地，
Wiegman 等研究发现，与健康受试者相比，COPD 患者气道平滑肌细胞中线粒体
膜电位、线粒体复合物、三磷酸腺苷水平、基础和最大呼吸水平以及呼吸储备能
力均有所降低，而线粒体活性氧水平升高。Puente-Maestu 等研究表明，从 COPD

患者股外侧肌分离的线粒体产生的过氧化氢明显多于肺功能正常的健康受试者。
动物研究发现，家兔或猫暴露于产生活性氧的酶系统时，会导致体内乙酰胆碱水
平增加，从而使气道平滑肌收缩增强。活性氧的产生随着烟酰胺腺嘌呤二核苷酸
磷酸氧化酶表达的增加而增加，从而导致气道中的平滑肌细胞氧化应激。氧化应

激的增加与气流阻塞程度和气道高反应性相关。更重要的是，抗氧化剂甲磺酸丝
裂泛素可以逆转臭氧诱导的线粒体功能障碍，减轻气道炎症和气道高反应性，提
示线粒体活性氧在这些病理状况的发展中起着关键作用。
此外，活性氧生成增加会损害细胞的脱氧核糖核酸、碳水化合物、蛋白质

和脂质，导致炎症反应增加。Wiegman 等研究发现，氧化应激过程增加会损害线
粒体，例如在 COPD 患者中，线粒体功能障碍会导致气道炎症和气道平滑肌重塑；
暴露于氧化应激环境的小鼠出现肺部炎症和气道高反应性，类似于在 COPD 患者
中观察到的，这与线粒体膜电位降低和线粒体活性氧生成增加有关。这些研究都

清楚地证明了线粒体在调节气道驻留细胞（如气道平滑肌细胞）的氧化应激和活
性氧生成中的作用，导致气道炎症、气道高反应性和气道重塑，从而进一步导致
COPD 的发生。
（二）mtDNA 与 COPD

线粒体是唯一有 DNA 的细胞器，它们受到核基因组 DNA(nDNA）和 mtDNA
的双重遗传控制。人类 mtDNA 是一个由 16569 个核苷酸组成的双链环状分子，
包含 37 个基因。与 nDNA 相比，mtDNA 更容易受到突变和活性氧损伤，部分原
因可能是缺乏组蛋白保护和效率较低的 DNA 修复机制。目前，已在多种疾病中

检测出 250 多种致病性 mtDNA 突变，使得疾病预后极难预测。mtDNA 的氧化加
速了细胞衰老过程，导致线粒体基因组中突变的积累，使电子传递链的效率降

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