线粒体可能是健康大脑的关键吗？( 三 )
Moehlman表示 ， 尽管需要做更多的工作来确定人类是否发生同样的过程 ， 但“有很多证据表明 ， 未能保持健康的线粒体是导致帕金森症状发展的早期病理事件之一” 。 Moehlman与Youle在《细胞和发育生物学年度评论》中合著了2020年的一篇论文 ， 讨论了线粒体问题如何导致神经退化 。
随着越来越多的证据表明线粒体DNA泄漏是坏消息 ， 一些研究人员正在将注意力转向原因 。 德克萨斯农工大学的免疫生物学家West表示 ， 许多过程可能正在发挥作用 。 一种情况是 ， 随着时间的推移 ， 细胞器会弹出恒定的低水平的DNA——当遗传或环境因素加剧时 ， 这种积累可能会达到疾病发生的阈值 。
心理压力可能是这样一个因素 。 在2019年的一项研究中 ， 哥伦比亚大学线粒体心理生物学家Martin Picard和他的同事报告说 ， 在一项简短的公开演讲任务后 ， 参与者被要求保护自己免受涉嫌的侵犯 ， 血液中自由浮动的线粒体DNA水平上升 ， 这表明线粒体已经驱逐了他们的遗传物质 。
这种线粒体损伤和DNA释放可能导致炎症似乎起作用的人类疾病 ， 即使在没有感染的情况下 ， 如癌症、自身免疫性疾病和神经退行性疾病 。
他和其他人还怀疑线粒体引起的炎症可能是衰老本身的关键驱动因素 。 在最近的一项研究中 ， West的团队证明 ， 被设计为具有不稳定线粒体DNA的小鼠衰老得更快 ， 出现头发和骨骼脱落等问题 ， 并过早死亡 。 消除线粒体DNA激活的免疫系统元素逆转了这一过程 ， 将动物的寿命延长了大约40天 。 （这些结果在bioRxiv上发布之前发布 ， 但尚未经过同行评审） 。 如果未来的研究证明这一点 ， 它将提供证据 ， 证明至少在这些小鼠中 ， 衰老部分是由线粒体损伤驱动的 。
多用途线粒体
线粒体还有其他功能 ， 有助于保持健康的大脑功能——或者在出错时引起问题 。 例如 ， 线粒体有助于控制被称为活性氧的细胞代谢的潜在有毒副产品和皮质醇等应激激素的合成的平衡 。 线粒体也是高度动态的——通过信号分子和物理连接相互通信 。 它们不断经历裂变 ， 当它们结合时 ， 一个大线粒体分裂成两个较小的线粒体或融合 。 这些正在进行的相互作用也可能以研究人员才刚刚开始意识到的方式影响大脑功能和行为 。
瑞士联邦理工学院的行为神经科学家Carmen Sandi和她的团队检查了高度焦虑行为的小鼠线粒体 ， 例如不太愿意花时间在开放区域 。 他们发现 ， 在这些动物中 ， 与焦虑程度较低的动物相比 ， 伏隔核神经元线粒体（参与处理奖励的大脑区域）不太擅长产生ATP 。 高焦虑动物还表现出较低水平的参与融合的酶——这使得线粒体能够结合和混合其内容物 ， 以便在需要时相互支持 。 研究人员发现 ， 提高这种蛋白质的水平不仅可以恢复线粒体功能 ， 还可以减少焦虑行为 。
像这样的发现让科学家有理由希望有一天他们能够开发针对这些细胞器的脑部疾病的治疗方法 。 例如 ， Frye最近开始了一项临床试验 ， 以调查营养补充剂是否可以扭转他的团队在自闭症儿童中发现的线粒体异常 。 研究人员已经知道许多有助于增强线粒体功能的潜在治疗方法——从药物到行为干预 ， 如锻炼 。
测试此类干预措施需要时间 。 目前 ， 科学家正忙于解开线粒体在大脑中的多种功能 。 这项工作大部分仍然是初步的 ， 但来自各种学科的证据——包括神经科学、免疫学和心理学——让科学家们对未来感到兴奋 。 关于线粒体的新发现有很大的空间 。
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拓展阅读：
线粒体和真核生物的起源
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40 ° C以上的大脑温度是正常的 ， 你知道吗？
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