PNAS：线粒体新发现有助对抗多种疾病

弗吉尼亚大学 Robert M. Berne 心血管研究中心的心血管医学教授兼骨骼肌肉研究中心主任 Zhen Yan（颜镇）多年来一直在寻求更好地理解线粒体的工作原理。最近他在 PNAS 上发表了团队最新的科研成果，他称这一新发现是他职业生涯中最令人兴奋的。目前，Zhen Yan 担任《运动医学与健康科学（英文》（Sports Medicine and Health Science, SMHS）的副主编。

来自弗吉尼亚大学 Zhen Yan 博士及其同事的新研究，揭示了我们的细胞是如何感知问题，并对细胞“电池”即线粒体进行质量控制的。这一发现可能为许多常见疾病的更好治疗打开大门，包括阿尔茨海默病和糖尿病。 

“线粒体是我心中宇宙的中心，身体所有的细胞都在依靠线粒体对能源生产的系统正常运作, 慢性疾病，也被称为非传染性疾病，如糖尿病、心力衰竭和阿尔茨海默病，对许多个人、家庭和整个社会造成灾难性影响，都是由细胞中的线粒体问题造成的。” Yan说。

Zhen Yan 团队在小鼠和人类不同组织的线粒体外膜上发现了特殊的传感器。这些传感器检测 “能量压力”，比如由运动或禁食引起的，并发出受损线粒体被降解和移除的信号。这种必不可少的清理过程被称为 “自噬”，它的存在最早是在100多年前提出的。但它的工作原理一直没有被完全理解。Yan 的新研究提供了长期寻求的答案。 

Yan 和他的同事发现，被称为 “mitoAMPK” 的线粒体传感器在不同的组织中以略微不同的形式存在。例如，有一种类型似乎在骨骼肌中特别活跃。在一篇概述他们发现的科学论文中，研究人员将传感器的多样性描述为 “出乎意料的复杂”。他们接着概述了这些传感器如何提供一个至关重要的损害控制系统，以保护我们的细胞能量供应。 

mitoAMPK 在线粒体重塑中的调节和功能的工作模型

这项研究的一个发现让 Yan 感到非常兴奋：用最有效的一线抗糖尿病药物二甲双胍治疗小鼠，可以激活骨骼肌中的丝 mitoAMPK，而不激活细胞其他部分的 AMPK。这一发现最好地说明了激活 mitoAMPK 和线粒体质量控制在治疗一种常见慢性疾病中的重要性，众所周知，这种疾病是由我们体内功能失调的线粒体积累引起的。这也解释了为什么定期锻炼对预防和治疗此类疾病如此有效。 

对线粒体质量控制的新认识将促进努力开发新的治疗非传染性疾病的方法，这些疾病已达到流行病的程度，估计造成了所有死亡的 71%。Yan 说，医生更好地了解特定疾病是如何干扰线粒体功能的，这将是很重要的。他的新发现为这一研究奠定了基础。

Yan 说：“我们已经开发了基因模型来确定 mitoAMPK 激活的关键步骤，并且我们正在尝试发现由 mitoAMPK 控制的神奇分子。这些发现让我们了解了身体传感器系统的美丽之处。我们应该利用这些发现来促进定期锻炼，促进健康和疾病预防，并开发有效的运动类药物。” 

参考文献：

Joshua C. Drake, Rebecca J. Wilson, Rhianna C. Laker, et al. Mitochondria-localized AMPK responds to local energetics and contributes to exercise and energetic stress-induced mitophagy [J]. Proceedings of the National Academy of Sciences,  Sep 2021, 118 (37), e2025932118.