2020年8月7日 訊 /生物谷BIOON/ --近日，一項刊登在國際雜誌Nature上的研究報告中，來自西班牙馬德裡的國立心血管病研究中心等機構的科學家們通過研究揭示了在缺氧早期階段（組織中氧氣的急性減少）機體活性氧（ROS）產生量增加的分子機制，相關研究結果代表了細胞生理學研究上的一大進展，未來研究者或能以本文研究結果為基礎開發治療缺氧扮演關鍵作用的多種疾病，比如中風和心臟病發作等。
圖片來源：CNIC
在大部分真核細胞中，能量都是通過線粒體的氧化磷酸化系統（OXPHOS）中消耗的氧氣所產生的，OXPHOS系統消耗的氧氣就能夠產生活性氧，直到最近研究人員才發現活性氧或許具有代謝毒性；然而我們都知道，當活性氧少量產生時，其就會扮演一種特殊信號誘發細胞適應性，機體中氧氣濃度的下降則會誘發活性氧的快速產生，從而就會開啟細胞對氧氣缺乏的適應性反應，細胞應對持續性缺氧的分子機制這一研究獲得了2019年諾貝爾生理學或醫學獎；這種缺氧的長期反應是由低氧誘導性因子（HIF）所介導的，但機體有著快速的方法來對不依賴於HIF的缺氧狀況產生反應，同時是由活性氧所介導的，目前研究人員並不清楚在缺氧早期階段活性氧產量增加的具體分子機制，但本文研究就提出了重要的見解。
研究者Hernansanz說道，我們發現，鈉離子能扮演一種次級信號來調節線粒體的功能，尤其是通過誘導活性氧的受控產生來調節線粒體電子傳遞鏈（ETC）的功能；活性氧產生的機制針對肺循環對缺氧所產生反應的能力非常重要，而肺循環會將血液重新分配到「灌溉」量較少的區域，這種現象稱之為缺氧性肺血管收縮（hypoxic pulmonary vasoconstriction， HPV）。
多項研究發現都能為細胞生理學研究提供重要信息，首先，研究表明線粒體中的鈉離子能調節細胞膜的流動性，這在此前研究人員並不清楚，相關研究對於理解多種細胞過程至關重要；第二項重要的研究發現就是，ETC的線粒體超級複合體能通過採用結構構象的改變在該過程中扮演關鍵角色，這種結構構象對於鈉離子敏感或者不敏感，從而就能確定鈉離子的活動是非毒性的。
研究者指出，在鈉離子進入之前，線粒體中的鈣沉積物就會溶解，這些鈣質結構早在50多年前就被描述過了，但直到最近研究人員才發現其具體功能；相關研究結果表明，對線粒體中Ca2+/Na+交換器NCLX進行抑制就足以阻斷該通路從而抑制細胞對缺氧的適應，此外，未來NCLX或能作為一種治療性靶點來幫助開發疾病（缺氧在其中扮演重要角色）新型療法。
最後研究者表示，鈉離子能通過一種與磷脂類之間的意外相互作用，從而控制缺氧狀態下OXPHOS的功能和細胞信號通路，磷脂類對於細胞代謝有著重要的作用。（生物谷Bioon.com）
原始出處：
Hernansanz-Agustín, P., Choya-Foces, C., Carregal-Romero, S. et al. Na+ controls hypoxic signalling by the mitochondrial respiratory chain. Nature (2020). doi：10.1038/s41586-020-2551-y