线粒体动力学的改变导致炎症和肌肉萎缩

【字体: 时间:2023年01月20日 来源:IRB Barcelona

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  线粒体是重要的细胞成分,是能量的来源。两个或多个线粒体的融合,以及一个线粒体裂变成两个单元是常见的现象,称为“线粒体动力学”,这两个过程对于这些结构以及细胞本身的正常功能都是必要的。

  

线粒体是重要的细胞成分,是能量的来源。两个或多个线粒体的融合,以及一个线粒体裂变成两个单元是常见的现象,称为“线粒体动力学”,这两个过程对于这些结构以及细胞本身的正常功能都是必要的。

巴塞罗那IRB的研究人员,由巴塞罗那大学(UB)生物学院教授、CIBERDEM成员Antonio Zorzano博士领导,描述了一种与线粒体动力学和炎症改变相关的新的分子机制,从而导致肌肉萎缩。研究人员发现,阻止线粒体融合或裂变都会引发炎症过程,尽管这种反应是由于不同的机制引起的。

慢性炎症是影响我们健康的过程之一,因为它与多种疾病有关,比如糖尿病、阿尔茨海默氏症、帕金森症和癌症,更不用说衰老了。这就是为什么理解它很重要,这样我们就可以解决它并预防相关疾病”,巴塞罗那IRB复杂代谢疾病和线粒体实验室负责人Zorzano博士解释说。

正如《自然通讯》杂志所描述的那样,这种现象已经在培养的肌肉细胞中观察到,以及在实验模型中使用的小鼠肌肉中观察到。所描述的炎症类型被称为“无菌炎症”,因为它与感染过程无关。这些研究为探索线粒体动力学变化在人类疾病,特别是影响肌肉的疾病发展中的作用开辟了道路。

刺激炎症过程的机制

“我们研究中最显著的发现之一是,当我们将线粒体动力学推向两个极端(线粒体断裂或伸长)时,这些炎症途径以不同的方式被激活。在这两种情况下,这些通路的激活都涉及到细胞内DNA传感器对线粒体DNA的识别。”该研究的第一作者Andrea Irazoki博士说,她曾是巴塞罗那IRB的博士生,目前在哥本哈根大学担任博士后研究员。

科学家团队还证实了这种机制具有生理相关性,因为肌肉中线粒体碎片化的小鼠表现出炎症和肌肉萎缩,这对它们的身体表现产生了负面影响。

线粒体改变与衰老

David Sebastián博士与Zorzano博士共同领导了这项工作,他指出:“在这项研究中,我们发现了线粒体动力学在炎症过程中的重要作用。加上该小组之前的结果,揭示了衰老过程中动力学的变化,这些新发现可以解释与衰老相关的炎症增加。”Sebastián博士,IRB巴塞罗那的副研究员,现在是巴塞罗那大学药学和食品科学学院的讲师,以及线粒体、代谢疾病和衰老实验室的负责人。去年,该实验室发表了另一篇有关线粒体功能研究的文章,在文章中观察到,消除受损线粒体的问题也会导致肌肉萎缩和衰老。

Zorzano博士的实验室致力于寻找接替某些功能失调的线粒体蛋白质的分子,以保证细胞内稳态。越来越多的研究正在支持这样一个概念,即线粒体改变是导致大量涉及炎症的疾病的原因。

这项工作是与Julien Colombelli指导的高级数字显微镜科学平台合作进行的;组织病理学,由Neus Prats博士领导;质谱和蛋白质组学,由Marta Vilaseca博士领导,这三项都在巴塞罗那IRB,以及CCiTUB电子显微镜和细胞仪平台。来自哥本哈根大学生物医学研究所Lykke Sylow实验室的研究人员也参与了这项工作。


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