弗吉尼亞大學(xué)(UVA)醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家報告稱，在了解我們的身體確保線粒體正常運作的方式方面取得了重大進展。ZenYan博士及其同事表示，這些發(fā)現(xiàn)可能為許多常見疾病(包括阿爾茨海默病和糖尿病)的更好治療打開大門，他們描述道(“線粒體定位的AMPK對局部能量做出反應(yīng)，有助于運動和能量壓力誘導(dǎo)的運動)線粒體自噬”)在PNAS中細胞如何感知問題并對線粒體進行質(zhì)量控制。
“線粒體對我來說是宇宙的中心，因為實際上我們體內(nèi)的所有細胞都依賴線粒體來產(chǎn)生能量，并且必須有一個防彈系統(tǒng)來確保發(fā)電站正常運轉(zhuǎn)，”嚴說，他是骨骼肌研究中心的主任。UVA羅伯特·M·伯爾尼心血管研究中心。“慢性病，也稱為非傳染性疾病，如糖尿病、心力衰竭和阿爾茨海默病，對許多個人、家庭和整個社會造成災(zāi)難性影響，都是由細胞中的線粒體問題引起的。”
嚴和他的團隊在小鼠和人類的各種組織中線粒體周圍的外膜上發(fā)現(xiàn)了特殊的傳感器。這些傳感器檢測“能量壓力”，例如由運動或禁食引起的壓力，以及受損線粒體被降解和去除的信號。這種重要的清理過程(線粒體自噬)及其存在是在100多年前首次提出的。但它的工作原理從未被完全理解。嚴的新研究提供了人們長期以來尋求的答案。
“線粒體形成一個復(fù)雜的、相互關(guān)聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，通過生物發(fā)生、動態(tài)裂變、融合和線粒體自噬之間的協(xié)調(diào)來維持，這些協(xié)??調(diào)是響應(yīng)各種信號而啟動的，以維持能量穩(wěn)態(tài)。這些構(gòu)成線粒體質(zhì)量控制的細胞事件以驚人的空間精度發(fā)揮作用，但人們對控制這種空間特異性的因素知之甚少，”Yan和他的研究團隊寫道。
“……我們證明，細胞生物能量傳感器的特定亞型，即5'AMP激活蛋白激酶(AMPKα1/α2/β2/γ1)，位于小鼠和人類各種組織中的線粒體外膜上，稱為mitoAMPK。響應(yīng)能量應(yīng)激，mitoAMPK的激活在整個網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中有所不同，并且抑制mitoAMPK活性會減弱體內(nèi)骨骼肌中運動誘導(dǎo)的線粒體自噬。
“AMPK線粒體庫的發(fā)現(xiàn)及其對線粒體質(zhì)量控制的局部重要性強調(diào)了體內(nèi)傳感細胞能量學(xué)的復(fù)雜性，這對于針對線粒體能量學(xué)進行疾病治療具有重要意義。”
研究人員發(fā)現(xiàn)，線粒體傳感器(mitoAMPK)在不同組織中的存在形式略有不同。例如，一種類型似乎在骨骼肌中特別活躍。在一篇概述他們的發(fā)現(xiàn)的新科學(xué)論文中，研究人員將各種傳感器描述為“意想不到的復(fù)雜”。他們接著概述了這些傳感器如何提供重要的損傷控制系統(tǒng)來保護我們的細胞能量供應(yīng)。
Yan認為這項研究的一個發(fā)現(xiàn)非常令人興奮：用最有效的一線抗糖尿病藥物二甲雙胍治療小鼠，可以激活骨骼肌中的mitoAMPK，而不會激活細胞其他部分的AMPK。這一發(fā)現(xiàn)說明了激活mitoAMPK和線粒體質(zhì)量控制在治療一種常見慢性疾病中的重要性，這種疾病已知是由我們體內(nèi)功能失調(diào)的線粒體積累引起的。這也解釋了為什么定期鍛煉對于預(yù)防和治療此類疾病如此有效。
對線粒體質(zhì)量控制的新見解可能會推動開發(fā)針對非傳染性疾病的新療法的努力，這些疾病已達到大流行的程度，并且估計導(dǎo)致71%的死亡。
弗吉尼亞大學(xué)心血管醫(yī)學(xué)部的嚴博士??表示，對于醫(yī)生來說，更好地了解特定疾病如何干擾線粒體功能非常重要。他的新發(fā)現(xiàn)為此奠定了基礎(chǔ)。
“我們已經(jīng)開發(fā)了遺傳模型來精確定位mitoAMPK激活的關(guān)鍵步驟，并且正在尋找由mitoAMPK控制的神奇分子，”Yan指出。“這些發(fā)現(xiàn)讓我們了解了很多關(guān)于我們體內(nèi)傳感器系統(tǒng)之美的知識。社會絕對應(yīng)該利用這些發(fā)現(xiàn)來促進定期鍛煉以促進健康和疾病預(yù)防，并開發(fā)有效的模擬運動藥物。”
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