中国神经再生研究(英文版) ›› 2016, Vol. 11 ›› Issue (6): 900-901.doi: 10.4103/1673-5374.184477

• 观点:神经损伤修复保护与再生 • 上一篇    下一篇

采用三维电子显微镜重建确定一种新颖的线粒体表现型:细胞器形态改变

  

  • 出版日期:2016-06-30 发布日期:2016-06-30
  • 基金资助:

    这项工作是部分由NIEHS R01ES020715,ADDF291204,BrightFocus A2011084,GHR基金会和NCATS UL1 TR000135资助。

A shape shifting organelle: unusual mitochondrial phenotype determined with three-dimensional electron microscopy reconstruction

Eugenia Trushina*   

  1. Department of Neurology, Mayo Clinic, Rochester, MN, USA; Department of Molecular Pharmacology and Experimental Therapeutics, Mayo Clinic, Rochester, MN, USA
  • Online:2016-06-30 Published:2016-06-30
  • Contact: Eugenia Trushina, Ph.D., trushina.eugenia@mayo.edu
  • Supported by:

    I thank Trace Christensen for help with Figures and together with Drs. Sergey Trushin and Jeffrey L. Salisbury for comments on the paper. My apologies to all authors whose work could not be cited here due to page limitations. This work was partially supported by grants from NIEHS R01ES020715, ADDF 291204, BrightFocus A2011084, GHR Foundation, and NCATS UL1 TR000135.

摘要:

文章揭示了与多种疾病(包括阿尔茨海默病、缺氧和自然老年化)相关的一种新颖的线粒体表现型。研究数据表明在Drp1 GTP水解的分裂过程的最后阶段形成MOAS。研究同时发现,改变的能量足以产生分裂逮捕以及其他机理变化(包括改变脂质稳定性、通过激活小神经胶质产出PGJ2以及改变AD相关的轴突运输),这有助于MOAS的生成。虽然详细的分子级机制原理尚需考证,尤其是涉及其他核分裂、核聚变蛋白质的情况,但可以确定的是在因阿尔茨海默病或缺氧导致能量匮乏时,MOAS的生成能够使线粒体维持细胞活力,扩展保护性能量限度,在神经细胞的生存中发挥重要作用。总而言之,研究发现了一种更复杂的包含持续性过渡态动力的线粒体分裂和聚变。在正常老年化、缺氧或神经退行性疾病的情况下发生的线粒体分裂延迟足以证明调节线粒体动力能够缓解生物能量压力。在脑组织中新发现的这种线粒体表现型只能通过 3D 电子显微镜(EM)重组检测出来,这种表现型证明线粒体动力能够在保障神经细胞生存的过程中发挥重要作用,同时也强调了利用高级3D工具检测复杂组织和细胞器的重要性。线粒体是不断移动并改变自身大小和形态来满足细胞能量需求的动态细胞器,相当于细胞的发动机。近期研究发现细胞能量的产出取决于线粒体承载核裂变和核聚变循环的能力(统称“线粒体动力”)。神经细胞中的线粒体动力精度非常重要,因为这里的线粒体要跋涉超过1厘米的长距离,为神经细胞远端组成要件传输能量,支持其正常突触发展、维持、活动以及最终的生存。现在已经证实额外的线粒体分裂是与包括阿尔茨海默病在内的多种神经退行性疾病有相关性的。因此,我们认为调整线粒体动力可能是能够治疗人类多种疾病的一种新颖的治疗手段。细胞分裂时同样要进行等量的线粒体分裂,线粒体在细胞中沿着微管的分布会增强,通过线粒体选择性自噬促进防御性线粒体的降解。然而,额外的线粒体分裂已被证实与神经细胞的吞噬和死亡有关。线粒体分裂时形态的改变影响整个细胞器,目前用于监测线粒体动力的方法主要包括荧光显微镜检测法和常规电子显微镜检测法,前者的空间分辨率相对较低,而后者仅能检测细胞器中一条狭窄区域中的线粒体变化。而脑组织中的线粒体形态需要在复杂的3D环境中才能检测出来,但目前脑组织中线粒体动力的参考数据非常有限。

orcid: 0000-0002-6291-2860 (Eugenia Trushina)