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“神经源性线粒体转移”指的是一种由神经元主动发起或调控的过程,
即神经元(或神经系统中的其他细胞)将自身的线粒体转移给其他神经元或邻近细胞
(如星形胶质细胞、小胶质细胞、血管内皮细胞等),或者接收来自其他细胞的线粒体。
这种转移对于维持神经系统的健康、应对损伤、抵抗压力以及参与疾病进程至关重要。 以下是关于神经源性线粒体转移的关键点: 发生的背景: 生理状态: 在正常发育和维持神经回路功能中,可能存在基础水平的线粒体转移,
用于支持能量需求高的区域或新形成的连接。 病理状态: 在神经系统疾病、损伤或应激状态下,这种转移会被显著激活,
成为一种重要的保护或修复机制。常见的场景包括: 缺血/缺氧(如中风): 受损神经元释放“求救信号”,刺激邻近健康细胞
(如星形胶质细胞)向其转移健康线粒体,提供能量支持并挽救濒死细胞。 神经退行性疾病(如帕金森病、阿尔茨海默病):
功能失调的神经元可能接收来自星形胶质细胞或小胶质细胞的健康线粒体,
以维持其功能或延缓死亡。反之,在某些情况下,
受损的神经元线粒体也可能被转移到胶质细胞中进行清除(一种保护机制)。 神经炎症: 小胶质细胞和星形胶质细胞在炎症状态下可能通过转移线粒体
来调节彼此的活性或支持受损神经元。 创伤性脑/脊髓损伤: 损伤后,细胞间的线粒体转移有助于修复损伤区域。 神经代谢性疾病: 能量代谢障碍时,线粒体转移可能是补偿能量供应不足的一种方式。 转移的机制: 隧道纳米管: 这是目前公认最主要的转移途径。神经元和邻近细胞之间会形成细长的、
由肌动蛋白组成的膜性管道(TNTs),线粒体可以沿着这些管道在细胞间直接移动。 细胞外囊泡: 线粒体或其片段可以被包裹在微囊泡、
外泌体等细胞外囊泡中释放到细胞外空间,然后被邻近细胞摄取。 间隙连接: 在一些特定情况下,较小的线粒体片段或成分可能通过
间隙连接进行交换(对于完整的线粒体转移来说,TNTs是更主要的途径)。 胞啃作用: 一个细胞(如小胶质细胞)直接从另一个细胞
(如神经元)表面“咬下”含有线粒体的部分胞质。 调控因素: 损伤信号分子: 受损细胞释放的信号分子
(如损伤相关分子模式分子 - DAMPs,线粒体DNA,ATP,Ca²⁺等)是启动转移的关键触发因素。 趋化因子/细胞因子: 如CD38/cADPR信号通路、TNF-α等已被证明参与调控线粒体转移。 钙信号: 细胞内钙离子浓度的变化是调控线粒体运动
(包括在TNTs中的移动)的核心机制。Miro1等线粒体锚定蛋白在感知钙信号并解离线粒体与微管中起重要作用。 线粒体质量控制机制: PINK1/Parkin介导的线粒体自噬途径也参与调控哪些线粒体被送出或被接收。 代谢状态: 细胞的能量需求状态(ATP/ADP比值,AMPK活性)影响线粒体转移的方向和程度。 功能与意义: 神经保护: 这是最主要的功能。将健康的线粒体转移给受损神经元,
提供ATP、缓冲钙超载、减少活性氧产生,从而挽救细胞免于死亡。 能量补充: 为高能量需求区域(如活跃的突触)或能量匮乏的细胞提供即时能量支持。 线粒体质量控制: 移除功能失调的线粒体(通过转移到吞噬细胞进行降解),
或为缺乏健康线粒体的细胞补充新线粒体。 调节神经炎症: 线粒体转移可以影响小胶质细胞和星形胶质细胞的激活状态,
起到抗炎或促炎的作用(具体效果取决于上下文)。 促进修复与再生: 支持轴突再生和突触重塑。 疾病进展的双刃剑: 在某些情况下(如某些神经退行性疾病早期),
线粒体转移可能起到保护作用;但在疾病晚期或特定病理条件下,
转移受损的线粒体也可能传播损伤或促进疾病扩散。 研究挑战与前景: 机制细节: 精确的分子开关、线粒体选择机制、转移方向的决定因素等仍需深入研究。 在体可视化: 在活体动物中实时、清晰地观察和定量线粒体转移仍有技术难度。 功能复杂性: 在不同疾病模型、不同细胞类型间、疾病不同阶段,
线粒体转移的功能和效果可能截然不同,需要更精细的研究。 治疗潜力: 理解并调控神经源性线粒体转移具有巨大的治疗前景: 增强有益转移: 开发药物或方法促进健康线粒体向受损神经元的转移。 阻断有害转移: 阻止受损线粒体的传播。 利用外源性线粒体移植: 直接向受损脑区移植健康线粒体。 靶向调控机制: 靶向Miro1、CD38等关键调控分子。
总结:
神经源性线粒体转移是神经系统内一种重要的细胞间通讯和支持机制,
尤其在应对损伤和疾病时被显著激活。它主要通过隧道纳米管等方式实现
线粒体在神经元与胶质细胞等之间的双向传递。其主要功能是提供神经保护、
补充能量和进行线粒体质量控制。深入理解其调控机制和功能复杂性,
对于开发治疗中风、神经退行性疾病、脑损伤等神经系统疾病的新策略具有重大意义。
这一领域是当前神经科学和线粒体生物学研究的前沿热点之一。
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