Dev Cell:為何平均尺寸的細胞能夠使機體的功能發揮到最佳?

2020-11-28 生物谷

圖片來源：www.phys.org

2016年10月12日 訊 /生物谷BIOON/ --日前，一項刊登於國際雜誌Developmental Cell上的研究報告中，來自鄧迪大學的科學家通過研究發現，平均尺寸的細胞就是細胞世界的奧林匹克運動員，相比較大或較小尺寸的細胞而言，這些細胞往往表現地更好。

當我們在顯微鏡下觀察細胞和組織時，細胞的尺寸往往是最明顯的特性之一，然而一般情況下當細胞尺寸很小時，細胞的大小就會在不同的細胞類型間發生較大變化，比如相比白細胞而言，肌肉細胞就大得多。本文研究中研究者揭示了為何動物細胞具有特定的尺寸。在長達100多年的歷史中，科學家們認為隨著有機體尺寸的增加，即代謝的異速生長，機體的代謝活性就會下降，比如，相比類似質量的一隻大狗而言，兩隻小狗能夠消耗掉更多食物。

這項研究中，研究人員在細胞水平下闡明了代謝的異速生長機制，他們主要對線粒體進行了研究，線粒體作為細胞的能量工廠，其能夠產生能量以及維持細胞生長的組件。研究者Teemu Miettinen說道，線粒體是細胞中的關鍵細胞器，我們發現了線粒體的總量和其活性之間的巨大差異。當線粒體的總量隨著細胞尺寸增加時，線粒體的活性就會相應地降低，這似乎能夠限制細胞過度增長。

細胞進行充足的生長而不是無限增長是有好處的，中間尺寸細胞中的線粒體具有較高的活性，其能夠幫助細胞更好地發揮作用，這或許就為細胞處於中間尺寸提供了一種「健身優勢」，將細胞比喻為運動員或許就能夠更好地闡明這種健身優勢了，過於瘦弱或肥胖的運動員往往並不能在比賽中發揮地較好，而具有平均尺寸的細胞或許才是競技能手。

研究者指出，將細胞尺寸限定維護在特定範圍內對於細胞和器官的生存及再生都非常重要，細胞需要調節自身尺寸來維持最佳的功能，從而使得機體的發揮變地最佳。本文研究在控制細胞生長和尺寸上的另一項應用就是和代謝性疾病的發生直接相關，比如，細胞老化往往和細胞尺寸的增加及線粒體功能的衰退直接相關。

最後研究者Mikael Bjorklund表示，這項研究表明，細胞尺寸的缺失或許會導致線粒體功能的異常，而線粒體功能異常則會引發一系列疾病，比如神經變性疾病及代謝性障礙等，闡明細胞如何感知物理尺寸並且將尺寸同代謝活性相聯繫，能夠幫助我們更好地理解多種疾病發生的分子機制。（生物谷Bioon.com）

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Cellular Allometry of Mitochondrial Functionality Establishes the Optimal Cell Size

Teemu P. Miettinen1, 2, 3, Mikael Björklund1, 4, ,

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