综述:衰老及相关疾病中线粒体功能维持与线粒体训练

【字体: 时间:2025年06月18日 来源:Journal of Holistic Integrative Pharmacy

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  这篇综述系统探讨了线粒体功能障碍与细胞衰老的分子机制,提出通过调控线粒体质量控制(MQC)体系(包括线粒体自噬、动力学和生物发生)可延缓衰老进程。作者强调线粒体训练(如运动、热量限制CR)能提升线粒体应激阈值,改善氧化磷酸化(OXPHOS)效率,为阿尔茨海默病(AD)、帕金森病(PD)等年龄相关疾病提供干预新靶点。

  

衰老与疾病中的线粒体角色

细胞衰老由线粒体功能障碍驱动,表现为能量代谢紊乱和活性氧(ROS)累积。线粒体作为细胞能量工厂,其质量下降会引发ATP合成减少、氧化损伤加剧,进而激活衰老相关分泌表型(SASP),加速组织退化。

细胞衰老与系统性疾病

心血管系统:衰老心肌细胞中线粒体膜电位(MMP)降低导致ROS过量,诱发心肌纤维化和动脉粥样硬化。Senolytics药物(如达沙替尼+槲皮素组合)可选择性清除衰老内皮细胞。
神经系统:AD患者脑细胞显示线粒体嵴结构破坏,β-淀粉样蛋白(Aβ)沉积与线粒体自噬缺陷相关。激活PGC-1α能增强抗氧化酶SOD2表达。
骨骼肌系统:衰老肌肉中LONP1蛋白酶减少导致异常蛋白堆积,引发肌少症。NAD+
补充剂可恢复线粒体稳态。

线粒体功能障碍的五大机制

  1. 生物发生减弱:PGC-1α/NRF2通路下调减少新线粒体生成,老年肝脏中TFAM表达降低。
  2. 自噬缺陷:PINK1/Parkin通路失灵导致受损线粒体堆积,FUNDC1介导的选择性自噬在缺氧时激活。
  3. 动力学失衡:DRP1介导的分裂过度或MFN1/OPA1融合不足引发碎片化,加速神经元退行性变。
  4. 蛋白稳态破坏:LONP1缺失导致基质蛋白清除障碍,内质网-线粒体接触位点(MERCS)异常诱发钙超载。
  5. 氧化损伤:衰老T细胞中NRF2活性降低,线粒体DNA突变阈值理论提示临界累积量决定表型。

干预策略:从补充到训练

天然化合物:辅酶Q10提升复合体V活性,亚精胺通过SIRT1去乙酰化PGC-1α促进心肌线粒体生物发生。
生活方式:热量限制(CR)联合高强度间歇训练(HIIT)可上调AMPK-PGC-1α轴,小鼠模型中延长健康寿命达30%。
创新疗法:线粒体移植改善卵母细胞质量,670nm红光照射通过增强细胞色素c氧化酶活性逆转视网膜衰老。

展望

线粒体训练的"阈值理论"提出通过持续低强度刺激(如运动或SS-31肽)提升线粒体应激韧性。未来需探索MERCS调控剂和时空特异性靶向递送技术,以突破现有抗衰老策略的局限性。

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