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自毁线粒体可能会使一些脑细胞容易患上ALS

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一种新发现的线粒体自毁可能使一些脑细胞易受ALS(也称为卢伽雷氏症)的侵袭。
 
通过基因工程,沐鸣平台注册登录官网老鼠患上了某种类似于肌萎缩性脊髓侧索硬化症的退行性神经疾病。
 
研究人员11月7日在《细胞神经科学前沿》(Frontiers in Cellular Neuroscience)杂志上发表报告称,在帮助启动和控制运动的上运动神经元(即脑神经细胞)中发现了这种类型的发电厂自毁行为,但在邻近细胞中没有发现。肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)的一个标志是上部运动神经元的死亡,线粒体的自毁可能是导致这些细胞晚死的早期步骤。
 
芝加哥西北大学范伯格医学院(Northwestern University Feinberg School of Medicine)的细胞神经学家彭比·汉德·厄兹丁勒(Pembe Hande Ozdinler)和她的同事将这种线粒体溶解称为“有丝分裂自噬”(mitoautophagy)。Ozdinler说:“这是一个不同于mitophagy的过程,mitophagy是一种称为自噬体和溶酶体的细胞结构从细胞中清除受损线粒体的通常方式。”
 
通常,清除老化或受损的线粒体对细胞保持健康很重要。当线粒体受到太多损伤时,它们可能触发整个细胞的程序性死亡,即凋亡(SN: 8/9/18)。
 
Ozdinler的团队在15天大的老鼠上运动神经元的电子显微镜图像中发现了她所描述的“笨拙的”线粒体。这些没有断奶的老鼠相当于人类的青少年,Ozdinler说。肌萎缩性侧索硬化症通常要到40到70岁才会发作。但是当症状出现的时候,运动神经元已经受损,所以Ozdinler的小组观察了年轻的老鼠来捕捉疾病的早期迹象。
 
研究中的小鼠有三种异常蛋白(SOD1、profilin或TDP-43)中的一种积聚而导致的als样疾病。只有TDP-43或profilin蛋白异常的老鼠才会有自行分解的线粒体。患有SOD1缺陷的啮齿动物的线粒体遵循通常的去除途径。
 
即使在非常年轻的TDP-43小鼠中,上部运动神经元中的线粒体看起来也很奇怪,而且“不太健康”,Ozdinler说。“我们系统地分析了200多个含有数千个线粒体的细胞后,发现了一种模式。”
 
研究人员认为,线粒体的进化经历了几个退化阶段。首先,一个线粒体伸展开来。“有些非常长,我们以前从未见过,”Ozdinler说。然后,它弯成U形。U型的末端最终汇合并融合成环状结构。然后环的内部分解,接着是环的外部。
 
“这是自食。这就是为什么我们说,‘这不正常。这是我们以前从未见过的。自食线粒体可能以某种方式使上运动神经元在以后的生活中更容易受到ALS的攻击。关于这一漏洞的细节还没有制定出来。
 
其他研究线粒体在健康和疾病中的作用的研究人员还不相信Ozdinler的团队已经发现了一种新的线粒体死亡。
 
Evandro Fang是奥斯陆大学的一名分子老年学家,他研究线粒体如何参与衰老和神经退行性疾病。他说,研究中静态的二维电子显微镜图像可能会给人一种错误的印象。他说,观察随着时间的推移,单个线粒体发生了什么变化,并在3d中检查细胞器,可以提供一个更完整的画面。
 
Ozdinler的团队也没有解释导致线粒体自我溶解的分子机制,他说。方说:“在这个阶段,我们最好不要判断它是对还是错,因为它太初级了。”
 
堪萨斯城堪萨斯大学医学中心的细胞生物学家丁文兴(音)说,沐鸣平台登陆线路肝脏中有问题的线粒体也会形成类似于Ozdinler的显微镜图像的结构。丁看到了病态的线粒体形成了他所说的线粒体球状体,这让人想起了Ozdinler小组的报告。但他和Ozdinler的团队都没有定量数据显示线粒体蛋白、DNA和其他成分真的从细胞中清除了,他说。
 
线粒体含有一些可以分解蛋白质的酶,但丁认为,如果没有其他细胞机制的帮助,这些酶不能消化整个细胞器。不过,他说,某些细胞的线粒体可能会发生一些奇怪的变化。他说,这是一种新的线粒体结构。“不管这是不是一种去除线粒体的新方法,我都相信,但目前我们还没有明确的证据。”