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今天,我们将讨论另一个重要的老化根源,线粒体功能障碍,这是衰老的标志之一[1]。

什么是线粒体??

线粒体它通常被称为细胞的发电站,像微型工厂一样,把我们吃的食物转化成可用的能量,形成一种叫做三磷酸腺苷(ATP)的化学物质[2]。ATP为无数细胞过程提供能量,比如肌肉收缩,神经冲动传播,以及蛋白质合成。ATP是所有生命形式的共同点,通常被称为分子货币单位”细胞内能量转移。

有趣的是,线粒体不是多细胞生命的一部分;它们是我们细胞中的偷渡者,拥有自己独特的DNA,与我们自己的不同。人们普遍认为,它们与所有多细胞生物的早期祖先融合,形成一种共生关系[3]。随着年龄的增长,线粒体会变得不正常,并且是它们各自独立(尽管相似)损伤形式的宿主。

线粒体是如何变得不正常的??

随着我们年龄的增长,我们的线粒体经历了一些变化,这些变化损害了它们向我们提供化学能的能力,同时导致有害的活性氧释放[4]。会导致DNA突变,导致癌症[5-6]甚至伤害蛋白质平衡〔7〕。活性氧也会导致肌肉无力[8],背景炎症(炎症)的进一步阴燃水平[9],以及相关的骨骼脆弱性[10],衰老细胞负荷[11]和老年免疫抑制[12]。老年人的线粒体甚至看起来不同[13];他们膨胀,而他们的数量减少,无法在功能失调状态下迅速更换自己[14-15]。

这些问题并不是活性氧物质所能造成的,然而;它们也能引起线粒体DNA的突变。[16]虽然一些研究表明这种损害不是直接造成的[17],必须记住,活性氧物种会破坏控制线粒体繁殖的蛋白质,并通过延伸将额外的错误引入副本[7]。

虽然大多数问题都是由细胞内的质量控制机制检测到的[18]。通过一种叫做有丝分裂的过程破坏受损的线粒体,随着年龄的增长,这些系统的效率越来越低,活动减少,最终使错误得以消除。在某些情况下,这还不错;每个细胞含有大量的线粒体,所以十个甚至几百个变异都不是问题。然而,其中一些错误会使功能失调的线粒体比健康的线粒体存活更长。这样,某些类型的功能失调线粒体逐渐增多,最终比健康线粒体更常见[19]。

此外,随着年龄的增长,人类细胞中的NAD+水平降低,导致人细胞核和线粒体DNA之间的通讯中断,再次导致能源产量下降和活性氧物质产量增加[20]。

我们如何防止或扭转这种局面??

已经提出了许多方法来防止这种情况的发生。首先,NAD+的问题可以通过某种方式补充NAD+来解决。减缓这种损害的累积。此外,线粒体DNA最重要的部分可以转移到细胞的另一部分——细胞核——使其获得更好的DNA修复机制,并使其远离活性氧物质的来源[21]。这种方法已经在一些重要的代码[22]中得到了演示。特别注意,研究证明这是可能的是由我们的众筹平台lifespan.io提供资金的!!

结论

线粒体功能障碍是衰老过程的重要组成部分。这些微型化学发动机,虽然能够自我复制,通过各种机制,随着年龄的增长,逐渐变得更不正常,在恶性循环中对我们的细胞造成伤害并导致更多的功能障碍。质量控制机制暂时阻止了这一点,但他们最终失败了,导致多种疾病的老化和持久,慢性炎症的背景水平称为炎症。

文学类

[1]L_Pez OT_n,C.布拉斯科MA.鹧鸪,L.,塞拉诺M.克勒默G.(2013)。衰老的特征细胞,153(6),1194-1217。

【2】浅显,H.伯克A.ZipurskyS.L.,MatsudairaP.巴尔的摩D达内尔J(2000)。电子传递和氧化磷酸化。

〔3〕Gray,MW.汉堡,G.朗B.f.(2001)。线粒体的起源和早期进化。基因组生物学,2(6),回顾1018-1。

〔4〕Lesnefsky,e.J.霍普尔,C.L.(2006)。氧化磷酸化和老化。老龄化研究综述,5(4),402-433。

〔5〕McAdam,e.BremR.卡兰,P.(2016)。氧化应激诱导的蛋白质损伤抑制DNA修复,并确定突变风险和治疗效果。分子癌症研究。

〔6〕铃木d.T.格利菲斯a.J(1976)。遗传分析导论。自由人和公司……

〔7〕Korovila,一、雨果,M.卡斯特罗JP.WeberD赫恩,A.GruneT.荣格,T(2017)。蛋白质稳定,氧化应激和老化。氧化还原生物学13,550-567。

[ 8 ]一直以来,S.e.穆罕默德JS.梅尔斯MJ(2017)。线粒体启动和调节肌萎缩。运动和体育科学评论,45(2),58-69.

〔9〕Rimessi,A.PreviatiM.尼格罗F.WieckowskiMR.潘顿,P.(2016)。线粒体活性氧种类和炎症:分子机制,疾病和有希望的治疗。国际生物化学与细胞生物学杂志,81,181-93.

【10】巷,R.K.HilsabeckT.和S.L.(2015)。线粒体功能障碍在年龄相关疾病中的作用。Biochimica et Biophysica Acta(BBA)-生物能量学,1847(11),1387—1400。

[11]红木岛,T.HayashiK.FujimotoC.IwasakiS.雅马索巴,T(2017)。衰老诱导应激下听细胞线粒体的功能和形态损伤。NPJ老化和疾病机制,3(1),2。

〔12〕弗拉斯卡,D布隆伯格,B.B.(2016)。炎症降低了小鼠和人类的适应性和先天免疫反应。生物地球学,17(1),7~19。

〔13〕Gerencser,a.A.DocziJ.T.R.O.Csik,B.,Bossy Wetzele.Adam Viziv.诉(2008)。优化空间滤波原位测量线粒体肿胀:星形细胞神经元差异。生物物理杂志,95(5),2583-2598。

(14)SEO,a.Y.约瑟夫,a.M.DuttaDHwangJC.ArisJP.列温伯格C.(2010)。线粒体在衰老中作用的新见解:线粒体动力学等等。J细胞SCI123(15),2533-2542。

〔15〕Figge,MT.赖克特a.S.Meyer HermannM.奥西瓦茨,H.d.(2012)。融合-裂变循环的减速改善了老化过程中线粒体的质量控制。PLOS计算生物学,8(6),E1002576。

〔16〕李,H.C.卫是的。H.(2007)。氧化应激,线粒体DNA突变,以及衰老过程中的细胞凋亡。实验生物学和医学,232(5),592-606。

〔17〕Itsara,L.S.甘乃迪S.R.Foxe.J.于S.休伊特JJ.桑切斯·孔特拉斯,M.…& Palunk,L.J(2014)。氧化应激不是线粒体DNA突变的主要原因。PLOS遗传学10(2),E10039 74。

[18]斯利瓦斯塔瓦,S.(2017)。线粒体老化和年龄相关疾病的基础。基因,8(12),398。

〔19〕罗,C.锂,Y.王H.冯Z.锂,Y.长,J.刘J(2013)。氧化应激下线粒体的积累是由自噬缺陷引起的。细胞生物化学杂志,114(1),212~219。

〔20〕戈麦斯,a.P.价格,n.名词L.,凌a.J.莫斯里JJ.MontgomeryMK.拉杰曼L.,…&默肯,e.M(2013)。在衰老过程中,NAD+的下降会导致假缺氧状态中断核线粒体的通讯。细胞,155(7),1624年至1638年。

[21]布米纳坦,A.VanhoozerS.BasistyN.权力,K.Cramptona.L.,王X.……和奥康纳,MS.(2016)。atp8和atp6基因的稳定核表达挽救了mtDNA复合物v-null突变。核酸研究,44(19),934~9357。

[22]布米纳汉,A.VanhoozerS.BasistyN.权力,K.Cramptona.L.,王X.……和奥康纳,MS.(2016)。atp8和atp6基因的稳定核表达挽救了mtDNA复合物v-null突变。核酸研究,44(19),934~9357。

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关于作者
毫米

校长迪恩

作为普利茅斯大学人类生物科学的本科生,老龄化研究一直是帕特里克的激情。虽然他希望以后直接参与研究工作,现在,他为社会提供教育用品,在他自己学习的同时,在衰老过程中传播生物学知识。
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