线粒体功能检测全解析（1）— 线粒体的介绍

为什么线粒体会受到如此多的关注呢？

1.线粒体与“疾病问题”密切相关。一些研究报告指出，线粒体功能障碍可导致许多常见疾病的病理病变，包括神经变性、代谢性疾病、心力衰竭、缺血再灌注损伤和原生动物感染。因此，线粒体是这些高度流行疾病的重要药物靶点。

2.线粒体可以通过多种机制控制细胞死亡，尤其是调节性细胞死亡，如细胞亡、炎性细胞死亡、细胞焦亡、坏死性凋亡等。

3.线粒体延伸方向多，通过文献研究，线粒体研究的文章中关键词包括凋亡、自由基产生氧化应激、线粒体自噬、脂质代谢、衰老、炎症等。

4.线粒体是存在于几乎所有真核细胞中的圆形或椭圆形细胞器，它通过一系列化学反应为细胞产生能量，产生细胞生存和运行所需的能量，除了产生能量，即ATP，线粒体被称为“细胞发电站”线粒体还为细胞信号储存钙，产生热量，并参与细胞生长和死亡。

线粒体的功能

1.能量生产： 线粒体是细胞内产生能量的主要场所。通过细胞呼吸的过程，线粒体将食物中的营养物质（主要是葡萄糖）与氧气反应，生成三磷酸腺苷（ATP），这是细胞用于各种生命活动的主要能源。

2.细胞呼吸： 细胞呼吸是指将有机物质氧化成二氧化碳和水的过程，同时释放能量。这个过程包括三个主要阶段：糖解（糖的分解）、三酸甘油酸循环和氧化磷酸化，其中后两个过程发生在线粒体内。

3.调节细胞凋亡： 线粒体在调节细胞凋亡（程序性细胞死亡）中也扮演着重要的角色。当细胞受到损害或信号表明其不再需要时，线粒体可以释放特定的蛋白质，触发细胞凋亡，有助于维持组织和器官的正常功能。

4.钙离子调节： 线粒体还在调节细胞内钙离子浓度方面发挥作用。它能够吸收和释放钙离子，从而参与调控许多细胞过程，包括细胞信号传导和细胞凋亡。

线粒体与细胞自噬：研究发现线粒体在细胞自噬过程中发挥着重要作用。细胞自噬是一种细胞内的降解过程，通过降解受损或多余的细胞器和蛋白质，维持细胞内环境的稳定。线粒体在自噬过程中既是被降解的目标，也是自噬过程的调控者。当线粒体受损或功能异常时，会触发自噬过程，通过降解线粒体来清除受损部分，维持细胞的正常功能。

线粒体与细胞衰老：线粒体部分亚群发生MOMP，不会诱导细胞死亡，但加速细胞衰老，这一现象被称为少数线粒体外膜通透性（miMOMP）。在衰老过程中，miMOMP导致线粒体DNA（mtDNA）通过BAK/BAX通道释放到细胞质中，激活cGAS-STING通路，进而促进SASP的发生。线粒体双链dsRNA(mt-dsRNA)进入细胞质与多种炎症性疾病有关。mt-dsRNA释放到细胞质中是衰老细胞的一个普遍特征,也是其炎症分泌物的关键驱动因素,即衰老相关分泌表型(SASP)。抑制线粒体RNA聚合酶、dsRNA传感器RIGI和MDA5或炎症信号传导主蛋白MAVS,都会导致SASP表达减少,同时广泛保留衰老的其他特征。

线粒体与细胞焦亡：线粒体损伤是细胞焦亡的关键，抑制线粒体损伤可以显著抑制细胞焦亡的发生。线粒体损伤释放的ROS会放大细胞焦亡；线粒体损伤释放的mtDNA可以激活AIM2炎症体，增强细胞焦亡；敲除Crls1和Plscr3后，发现IL-1β的释放也受到抑制，表明线粒体损伤可以增强IL-1β的释放；线粒体损伤促进细胞焦亡诱导体内抗肿瘤免疫；通过荧光原位杂交技术发现，线粒体损伤导致线粒体RNA外切酶PNPT1释放，引起全局mRNA降解，促进细胞焦亡的发生。