m.3243A>G成纤维细胞中的复合物I缺陷通过减少NADH积累得到缓解

引言：线粒体疾病是一系列由线粒体DNA（mtDNA）或核DNA突变引起的衰弱性疾病，这些突变损害呼吸链。线粒体3243A>G（m.3243 A>G）是最常见的突变，表现出很大的表型异质性。既往研究表明，NADH：泛醌氧化还原酶（复合物I）缺陷伴随烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）/还原型NAD+（NADH）比值降低可能在m.3243A>G突变的发病机制中起关键作用。方法：为评估靶向m.3243A>G突变中NAD+/NADH比值失衡的策略的潜在效果，我们用烟酰胺核糖苷（NR）或线粒体靶向的H2O生成NADH氧化酶（mitoLbNOX）处理来源于m.3243 A>G突变患者的成纤维细胞。结果：与对照组相比，m.3243 A>G成纤维细胞中复合物I核心亚基6、复合物I酶活性、复合物I依赖性耗氧率（OCR）和三磷酸腺苷（ATP）产生显著降低。m.3243 A>G成纤维细胞中NAD+/NADH比值也显著降低，并且使用荧光寿命成像显微镜，我们还发现m.3243 A>G成纤维细胞中NADH水平升高。NR处理后，NAD+/NADH比值、复合物I依赖性OCR和ATP水平升高，而NADH水平保持不变。更令人兴奋的是，mitoLbNOX处理后，NAD+/NADH比值、复合物I非依赖性OCR和ATP水平的升高比NR处理组更显著，同时NADH水平显著降低。讨论：本研究表明，与单独补充NAD+相比，该治疗方式与减轻NADH过载相结合可能放大m.3243A>G成纤维细胞中恢复NAD+/NADH平衡的治疗效果。