神奇的線粒體對機體健康的重要性!

2020-12-06 生物谷

本文中，小編整理了多篇研究報導，共同分析線粒體對機體健康的重要性，與大家一起學習！

【1】EbioMedicine：小小細胞器卻有大動作！線粒體或能改變機體的代謝和基因表達！

doi：10.1016/j.ebiom.2018.08.036

大約15億年前，微小的訪客來到細胞中生活，隨後這些細胞進化成為植物和動物生命（包括人類），這些訪客就是線粒體，其是一種小型的細胞器，能夠產生細胞生存所需要的大約90%的化學能量，從進化學的角度來講，人類、動物和植物實際上是兩種有機體的完美結合。線粒體擁有自身的DNA，人類細胞的線粒體有13個基因，相比人類細胞核中的2萬個基因而言顯得有些黯然失色，儘管如此，這些微型線粒體也會明顯影響細胞的代謝以及機體對多種代謝性疾病的易感性，比如心力衰竭和肥胖等。

近日，一項刊登在國際雜誌EbioMedicine上的研究報告中，來自阿拉巴馬大學的科學家們通過研究發現，線粒體或能改變機體的代謝和基因表達。研究者Scott Ballinger博士表示，在長達50年的時間裡，科學家們一直在利用孟德爾遺傳學來尋找機體的疾病易感性，線粒體DNA對疾病易感性的可能性影響取決於兩個事實，首先一個人機體所有的線粒體DNA都來自於母親（卵細胞），這與細胞核中染色體的基因並不相同（一半來自母親，一半來自父親），其次，人類線粒體DNA會進化成為不同的單體型，每一種類型都會遺傳特殊的線粒體DNA突變，目前大約有25-35種基本的線粒體DNA單體型。

【2】PNAS：改寫教科書！中美科學家發現父親線粒體DNA也能夠傳遞給子女

doi：10.1073/pnas.1810946115

在一項新的研究中，來自中國廣西婦幼保健院、臺大醫院以及美國辛辛那提兒童醫學中心、貝勒醫學院和梅奧診所的研究人員發現一些罕見的父親將線粒體DNA（mtDNA）傳遞給子女的例子。相關研究結果於2018年11月26日在線發表在PNAS期刊上。

線粒體是存在於每個人細胞內的細胞器---它們的功能是產生能量。線粒體的獨特之處在於它們具有自己的與細胞核中發現的DNA分隔開來的DNA，因此將之稱為線粒體DNA（mtDNA）是非常恰當的。之前的研究已表明一旦卵子受精，精細胞內的mtDNA就會受到破壞。因此，後代僅遺傳母親的mtDNA。鑑於mtDNA的這種獨特性質，它已被廣泛用於研究人類和其他動物的遺傳史。

【3】Nature子刊：阻斷線粒體這一分子途徑 可以降低乳腺癌侵襲性

doi：10.1038/s41467-018-05087-7

來自日本北海道大學（Hokkaido University）的一個科學家團隊發現了高侵襲性乳腺癌細胞內線粒體運動並影響侵襲性的相關分子途徑。研究表明，阻斷這一途徑，可以降低癌症的侵襲性和對放射治療的抵抗力，相關研究成果刊登於國際雜誌Nature Communications上。

眾所周知，當不同類型的細胞移動時，線粒體會在細胞質中重新定位。例如，它們聚集在白細胞向外來入侵者移動的尾端，以及癌細胞入侵的前沿。細胞表面一種叫做整合素的粘附蛋白，也被認為能促進癌症侵襲性。然而，這些運動背後的機制尚不完全清楚。當線粒體的分子途徑被阻斷後，線粒體在細胞中心聚集，在那裡它們開始產生過量活性氧(ROS)。ROS可以增強癌症侵襲性，但過量會導致癌細胞死亡。

【4】Oncotarget：特殊分子ONC201或能通過靶向作用線粒體來殺滅乳腺癌細胞

doi：10.18632/oncotarget.24862

近日，一項刊登在國際雜誌Oncotarget上的研究報告中，來自美國國立衛生研究院癌症研究中心的科學家們通過研究發現，一種名為ONC201的特殊分子或能通過靶向作用線粒體在體外殺死乳腺癌細胞。

作為TNF配體家族成員之一，TRAIL能夠通過激活其受體（死亡受體4和5）來誘發半胱天冬酶依賴的細胞凋亡。ONC201最初是一種特殊的小型分子，其能夠抑制Akt和ERK，導致Foxo3a分子的去磷酸化，從而誘導TRAIL的轉錄過程。

最近研究人員通過研究發現，ONC201分子能夠通過細胞壓力機制來誘導細胞死亡，而這並不依賴於TRAIL的轉錄，通過基因表達特性分析後研究人員發現，ONC201分子能誘導細胞內質網的壓力或者整合壓力效應相關的基因，比如激活轉錄因子4（ATF4）和C/EBP同源蛋白（CHOP）。

【5】AACR2018：揭示線粒體DNA在癌症擴散中的作用

新聞閱讀：Mitochondrial DNA Plays a Role in Metastasis

在2018年4月17日在美國芝加哥市舉行的美國癌症研究協會（American Association of Cancer Research， AACR）年會上，來自美國堪薩斯大學醫學中心的研究人員報導小鼠的線粒體基因組僅長16000個鹼基對，僅含有37個基因，但是它的多態性似乎與癌症的轉移潛力相關。他們將幾種小鼠品系中的細胞核DNA和線粒體DNA進行交換，並觀察到與線粒體類型相關的免疫功能、微生物組組成、代謝組學和腫瘤擴散方面的變化。

堪薩斯大學醫學中心癌症生物學家Danny Welch表示，「人們僅是認為長16000個鹼基對的線粒體基因組並不會發揮如此重要的作用。」這些最新的未發表的研究結果建立在Welch團隊2017年發表的一項研究（Cancer Research， doi：10.1158/0008-5472.CAN-17-2194）---它證實線粒體基因組與癌症生長和轉移的速度相關聯---之上。Welch和他的同事們報導相比於具有天然線粒體（即未發生線粒體交換）的FVB品系小鼠，遺傳來自兩種其他的小鼠品系之一的線粒體的FVB品系小鼠需要更長的時間形成腫瘤，並且讓更少的腫瘤發生擴散。

【6】EMBO J：單一的線粒體蛋白缺失或會誘發全身性的炎症反應

doi：10.15252/embj.201796553

目前研究人員並不清楚線粒體和炎症之間的關聯，但研究人員都知道，那些本應該被清除的缺陷線粒體的積累常常會誘發機體炎症發生；近日，來自巴塞隆納生物醫學研究院的研究人員通過研究發現，移除小鼠肌肉細胞中單一的線粒體蛋白或會誘發小鼠全身出現嚴重的炎症，從而誘發小鼠過早死亡，相關研究刊登於國際雜誌EMBO Journal上。

Opa1是一種線粒體融合蛋白，其能夠融合線粒體的內膜，線粒體在所有細胞核組織中都存在（除了白細胞），在肌肉和肝臟中尤為豐富，而其主要功能則是將食物中的能量轉化成為細胞的能量，線粒體具有高度的動態性，其能夠連接和分離，而且能夠不斷增長和收縮，這些過程都被稱之為線粒體的動力學特徵。

【7】NAR：研究發現線粒體基因突變與疾病之間的關係

doi：10.1093/nar/gky089

線粒體是一種具有自身獨有DNA的細胞器，它們在能量供應中扮演的角色使得它們對氧化應激傷害很敏感，包括具有損傷DNA功能的加合物的形成。

其中一種叫做M1dG的加合物就是細胞DNA切除的加合物，但是線粒體卻缺乏相應的修復機制。本月由Lawrence Marnett博士及其同事發表在《Nucleic Acids Research》上的最新研究顯示M1dG在線粒體DNA中的含量遠高於基因組DNA中的含量。

【8】Neuropathologica：線粒體保護機體抵抗帕金森症

doi：10.1007/s00401-017-1794-7

最近來自挪威的一項研究結果表明線粒體損傷或許能夠保護大腦不收帕金森症的影響。

線粒體是細胞的能量工廠，他們通過將營養物質轉化為染料燃料，以保證我們機體的能量需求。1989年，一系列對帕金森症患者大腦組織的研究結果表明，大腦「黑質區」細胞中線粒體內的呼吸鏈複合體I受到了損壞。由於該區域對於帕金森症的發生十分重要，因此該發現表明線粒體上的呼吸鏈複合體I缺陷是神經退化的重要影響因子。

【9】Psych Med：線粒體如何展現壓力對機體產生的健康效應？

doi：10.1097/PSY.0000000000000545  doi：10.1097/PSY.0000000000000544

心理壓力如何轉化為對身體健康的影響呢？近日，一項刊登在國際雜誌Psychosomatic Medicine上的研究報告中，來自哥倫比亞大學和洛克菲勒大學的研究人員通過研究發現，這或許與細胞中的線粒體有關；文章中，研究人員闡明了線粒體介導社會心理因素影響人類機體健康的分子機制，相關研究或能幫助理解影響人類健康及有效治癒人類疾病的多種影響因素。

線粒體幾乎存在於每一種類型的細胞中，其是細胞中的亞單位，有著自身的DNA，作為細胞的能量工廠，線粒體能夠產生機體正常活動所需要的能量和信號，當線粒體無法正常發揮作用時就會誘發影響機體多種系統的嚴重疾病。研究者發現，線粒體或許是機體心理社會經歷和生物應激反應之間的一個潛在的交點，研究人員對動物模型進行了23項實驗研究表明，急性和慢性壓力能夠影響線粒體功能的多個方面，尤其表現在大腦上，線粒體對壓力的易感性常常會受到多種因素的影響，包括行為、基因和飲食等。

【10】Nature：增強線粒體健康有望治療阿爾茨海默病

doi：10.1038/nature25143

在世界範圍內，阿爾茨海默病是一種最為常見的痴呆症和神經變性形式。這種疾病的一種主要特徵是毒性斑塊在大腦中堆積，其中這些毒性斑塊是由神經元中的β-澱粉樣蛋白異常聚集而形成的。

目前還沒有治癒阿爾茨海默病的方法，這種疾病給公共衛生體系帶來沉重的負擔。大多數療法集中於降低澱粉樣蛋白斑塊形成，但是它們都是沒有效果的。因此，科學家們如今正在尋找替代性的治療策略，其中之一就是將阿爾茨海默病視為一種代謝疾病。

基於這種思路，來自瑞士洛桑聯邦理工學院的Johan Auwerx團隊研究線粒體。線粒體是細胞的能量工廠，因而是新陳代謝的核心。通過利用線蟲和小鼠作為模式生物，他們發現提高線粒體抵抗特定蛋白應激的能力，能夠讓它們不僅保護自我，而且也會降低澱粉樣蛋白斑塊形成。（生物谷Bioon.com）

生物谷更多精彩盤點！敬請期待！

相關焦點

  • 合理飲食對機體健康的重要性!
    本文中，小編整理了多篇研究報告，共同解讀合理飲食對機體健康的重要性，分享給大家！Oncology上的研究報告中，來自美國癌症協會的研究人員通過研究發現，遵循健康飲食的結直腸癌患者因結直腸癌和其它原因導致的死亡風險較低，即使是在確診癌症後才開始改善飲食的患者依然如此。
  • 重磅級研究成果解讀腸道菌群對機體健康的重要性!
    本文中，小編就盤點了近期腸道菌群與機體健康領域的眾多重要研究成果，與大家一起學習！本文研究還能幫助我們理解腸道中的微生物菌群如何與宿主建立持久和特殊的關係來維持機體健康。研究者Nathalie Juge表示，我們利用羅伊氏乳桿菌（Lactobacillus reuteri）作為模型來研究腸道微生物菌群如何適應宿主機體，羅伊氏乳桿菌是許多不同動物機體中最常見的一種腸道菌群。
  • Nature:新型線粒體螢光標記技術助力機體衰老研究
    2014年2月16日 訊 /生物谷BIOON/ --近日，來自中國的研究團隊成功地將螢光標記到線蟲肌肉細胞中的蛋白質上來監控線蟲細胞線粒體的代謝活性，用以研究線粒體代謝頻率和線蟲壽命之間的關聯，相關研究成果刊登於國際著名雜誌Nature上，研究者的研究成果為研究個體老化提供了新的思路和研究希望。
  • 糖尿病人怎麼保持健康延長壽命?細胞線粒體是關鍵,怎麼調整呢
    前期有很多論文證實，2型糖尿病與細胞早衰有密切關係，糖尿病人的細胞內葡萄糖不足、血液內葡萄糖超標，導致細胞一直處於營養不良的亞健康狀態，容易衰老，從而是人體處於整體的健康不足，細胞活力下降，胰島素分泌能力下降，細胞對胰島素敏感性不足。怎麼來改善細胞的線粒體健康水平呢？有三種方法可能值得關注。
  • 近期線粒體疾病突破性進展一覽
    近日，來自美國俄勒岡健康與科學大學的研究人員在著名國際學術期刊nature在線發表了一項最新研究進展，他們在利用全新的基因和幹細胞療法治療線粒體疾病方面邁出了關鍵的第一步。在該項研究中，研究人員從一些攜帶線粒體DNA突變的兒童和成年人身上搜集了皮膚細胞，將皮膚細胞中的細胞核與健康捐贈者提供的卵細胞細胞質進行匹配，利用這種技術，研究人員獲得了含有正常線粒體的胚胎幹細胞。
  • FASEB J:科學家成功揭示促進機體糖尿病和老化發生的機制
    2020年2月19日 訊 /生物谷BIOON/ --近日，一項刊登在國際雜誌The FASEB Journal上的研究報告中，來自俄勒岡州立大學等機構的科學家們通過研究發現，無論通過高脂肪飲食或劇烈運動給小鼠施加多大壓力，小鼠機體細胞的線粒體都能夠適應並繼續保持其正常的功能；相關研究結果對於多種疾病的研究都具有非常重要的意義，比如糖尿病、帕金森疾病和阿爾茲海默病
  • 與機體健康息息相關!
    我們都知道，基因與機體健康息息相關，近年來科學家們也進行了大量研究闡明基因如何影響機體健康？本文中，小編就對相關研究進行整理，分享給大家！doi：10.1038/s41588-018-0334-2近日，一個由北卡羅來納大學教堂山分校等機構的多名公共健康研究人員組成的「人體特徵的遺傳研究」（Genetic Investigation of Anthropometric Traits，GIANT）團隊取得了一項突破性成果，他們發現了多種基因突變與身體如何調控及分布脂肪組織有關。
  • Exper Physiol:一種肌肉細胞酶或和機體長壽相關
    ；機體中幾乎每個細胞都含有線粒體，而線粒體作為細胞的能量工廠可以持續產生維持機體功能所需的能量；因此深入研究線粒體中SIRT3酶對於理解機體細胞功能的發揮如何影響健康非常關鍵。為了確定肌肉細胞中的SIRT3是否會改變，研究者將健康年輕男性分為兩組，一組進行1小時的耐力運動，而另外一組則進行48小時的禁食，隨後研究者在運動和禁食後的多個時間點對參與者進行骨骼肌肌肉活組織檢查，並且分離細胞中的線粒體，結果發現，儘管細胞中的SIRT3 mRNA的水平降低了，但其位置並沒有發生改變，這就說明，骨骼肌細胞線粒體內的SIRT3豐度的改變或許並不會調節其活性。
  • 科學家揭秘大腦迴路對機體健康的重要性!
    本文中，小編整理了多篇重要研究成果，共同解讀大腦迴路對機體健康的重要性！與大家一起學習！
  • 多篇文章解讀蘑菇對機體健康的益處
    近日，有研究人員通過研究發現，攝入蘑菇或能幫助機體抵抗衰老和癌症等多種疾病，那麼蘑菇到底有什麼神奇功效呢？本文中小編對近期相關研究進行整理，分享給大家！【1】Food Chem：多吃蘑菇或能有效抗衰老 抵禦癌症和神經變性疾病等多種疾病doi：10.1016/j.foodchem.2017.04.109近日，來自賓夕法尼亞州立大學的研究人員通過研究發現，蘑菇中或許含有異常高水平的兩種抗氧化劑，而抗氧化劑被認為能夠幫助有效抵禦機體衰老促進健康
  • 線粒體不光是細胞能量工廠 其還扮演著什麼關鍵角色?
    提到線粒體，我們可能都知道其是細胞的能量工廠，機體能量的源泉，然而近些年來，科學家們通過研究發現，線粒體或許在其它方面也扮演著關鍵角色，本文中，小編就對相關研究進行整理，分享給大家！線粒體擁有自身的DNA，人類細胞的線粒體有13個基因，相比人類細胞核中的2萬個基因而言顯得有些黯然失色，儘管如此，這些微型線粒體也會明顯影響細胞的代謝以及機體對多種代謝性疾病的易感性，比如心力衰竭和肥胖等。近日，一項刊登在國際雜誌EbioMedicine上的研究報告中，來自阿拉巴馬大學的科學家們通過研究發現，線粒體或能改變機體的代謝和基因表達。
  • 線粒體捐贈有望治療遺傳性線粒體疾病 但其應用是否合規?
    就基因貢獻率而言（機體和性格特徵），將線粒體捐贈稱之為「2.002-親本體外受精」或許更為準確。線粒體捐贈技術2015年在英國實現合法化，如今澳大利亞正在考慮引進這種技術；如果母親患有線粒體DNA疾病家族病史，這對夫婦將會採用這種技術生育後代，線粒體DNA疾病每年在澳大利亞大約會影響60名新生兒的健康。
  • 硒——機體的抗氧化劑
    軟科學課題組歷時 10 年研究，初步梳理出了硒元素有益於人體健康的多種生物學作 用： 抗氧化損傷，抑制基因突變，預防和抑制某些腫瘤發生、發展，防治多種增齡性疾病 （高血壓和心腦血管病、糖尿病、骨質疏鬆、白內障等），防治男性不育，降低胚胎發育 畸形（抗致畸），抑制多種病毒，抗炎性病變，拮抗重金屬和類重金屬毒性，抵禦輻射， 預防和延緩衰老
  • 太空生活影響了太空人的健康，這可能和線粒體有關
    長期在太空工作、生活的太空人容易出現多種健康問題，最新研究表明許多變化都和線粒體功能缺陷有關。這些健康問題具體包括骨骼和肌肉質量流失、免疫功能障礙以及心臟和肝臟問題。一支多學科團隊使用了收集自不同來源的數據，報告發現了使健康遭受損害的共同線索：線粒體功能障礙。研究人員使用系統方法檢查了影響生物功能的廣泛變化。該發現於 11 月 25 日發表在《細胞》（Cell）雜誌上。「一開始我們的問題是，在太空中生活的時候人體內是否存在一種普遍機制，能解釋我們所觀察到的現象。」
  • 線粒體疾病療法開發的前景!
    Cell, doi:10.1016/j.cell.2020.02.051線粒體疾病是一組複雜的代謝性障礙，其主要是由遺傳缺陷影響線粒體的氧化磷酸化所導致的，不管是從臨床還是從治療的角度來講，臨床研究人員治療這種疾病面臨著一定的挑戰，文章中，研究人員從以下方面對線粒體疾病的療法及預防手段進行了分析論述，包括當前線粒體疾病療法所面臨的挑戰、小分子藥物療法的開發、誘導線粒體翻轉
  • 腸道微生物組對機體心血管健康既有好處也有壞處!
    ，目前的研究結果並沒有令人非常驚訝；在人類和動物研究中，近些年來，研究人員發現，特定的微生物能通過特殊的方式來調節宿主機體的患病風險，而這通常是通過與宿主的飲食進行相互作用來實現的；儘管研究人員認為，抗生素只是一種實驗性的工具，並不應該被視為促進人類心血管健康的潛在方法，有時候研究人員也會調查其它的方法來深入分析腸道和心血管系統之間的相互作用，從而開發出新的治療方法。
  • 線粒體腦肌病的危害不容小覷,是一種全身性的疾病,可以累及全身
    導語：自從人類線粒體基因全長序列分析完成以來，各種各樣的致病突變被陸續報導。線粒體腦肌病常於兒童期發病，65%-76%的患者在20歲或之前發病，只有5%-8%的人在2歲之前發病，1%-6%的人在40歲之後發病。線粒體腦肌病患者以青中年患者多見，男性患者略多於女性患者。
  • EMBO Reports:線粒體研究獲重大突破!科學家有望攻克癌症等多種疾病!
    線粒體作為人類細胞的能量工廠，其有著自身的DNA，並且需要多種不同的蛋白質來維持功能，但至今研究人員並未清楚闡明線粒體的形成及其發揮功能的相近分子機制。，相關研究或為研究人員深入研究蛋白質靶向作用及線粒體功能異常提供新的線索，線粒體功能異常往往與多種疾病發生有著直接的關係，比如癌症和神經變性疾病（帕金森疾病）等。
  • 焦慮與線粒體的隱秘關係
    她的同事們很難相信桑迪的證據，即在焦慮的個體中，至少在鼠類這一群體裡，關鍵神經元中的線粒體可能是至關重要的。桑迪說：「每當我展示這些數據時，他們都告訴我，『這很有趣，但你弄錯了』。」然而，在過去十年裡，越來越多的科學家和她一樣，想知道線粒體是否不僅對我們的身體健康，而且對我們的心理健康也同樣重要。
  • 神奇的輔酶 Q10
    1972年Harman闡述了線粒體的功能與衰老的關係，最新關於線粒體衰老在機體衰老過程作用的報告認為氧自由基對線粒體DNA的損傷程度較對核DNA高16倍。其原因可能與線粒體基質中DNA更易接近內源性氧自由基，並且線粒體內DNA修復機制遠不如核DNA。因此推論，隨著年齡的增長線粒體DNA內亞單位受自由基損傷增大。