最近，美國猶他大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員，闡釋了一個(gè)長期存在的問題：線粒體在使人衰弱和致命性的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元疾病中發(fā)揮了什么作用？他們制備了一種新的小鼠模型來研究這類疾病。

生物化學(xué)教授Janet Shaw帶領(lǐng)的研究小組發(fā)現(xiàn)，當(dāng)健康、功能的線粒體無法沿著軸突（神經(jīng)細(xì)胞的細(xì)胞本體長出突起，功能是傳遞細(xì)胞本體的動(dòng)作電位至突觸）移動(dòng)時(shí)，小鼠會(huì)表現(xiàn)出神經(jīng)退行性疾病的癥狀。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在最近的《PNAS》雜志，在研究中，Shaw及其同事稱，他們的研究結(jié)果表明，運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元疾病可能是由線粒體沿脊髓和軸突的分布較差而造成的。本文第一作者Tammy T. Nguyen是猶他大學(xué)醫(yī)學(xué)院的M.D./Ph.D醫(yī)學(xué)課程學(xué)生，該項(xiàng)目旨在培養(yǎng)具備優(yōu)秀臨床技能和嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)訓(xùn)練的醫(yī)生，將臨床醫(yī)學(xué)與基礎(chǔ)研究聯(lián)系在一起，改善衛(wèi)生保健。

Shaw說：“長期以來，我們已經(jīng)知道線粒體功能和分布與神經(jīng)疾病之間的聯(lián)系。但是我們并不清楚，是否缺陷的發(fā)生是因?yàn)榫€粒體不能到達(dá)正確的位置，或因?yàn)樗鼈儫o法正常運(yùn)作。”

線粒體是細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞器，發(fā)揮多種功能，包括產(chǎn)生ATP——細(xì)胞將其轉(zhuǎn)化為化學(xué)能量用以生存。因此，線粒體常被稱為“細(xì)胞能量工廠”。它們對(duì)于防止過多的鈣在細(xì)胞內(nèi)積累，起著關(guān)鍵性的作用，這種積累可引起細(xì)胞凋亡。

線粒體要執(zhí)行其功能，必須被分配到身體內(nèi)的細(xì)胞中，這是在小蛋白“馬達(dá)（motors）”（它沿軸突運(yùn)輸細(xì)胞器）的幫助下完成的。對(duì)于小蛋白“馬達(dá)”運(yùn)輸線粒體來說，被稱為線粒體Rho（Miro1）GTP酶的酶采取行動(dòng)，將線粒體附著到馬達(dá)蛋白上。為了研究線粒體的運(yùn)動(dòng)與運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元疾病之間有何聯(lián)系，Nguyen制備了兩種小鼠模型，在這些小鼠模型中產(chǎn)生Miro1的基因被敲除。第一只小鼠模型在胚胎期缺乏Miro1。第二只小鼠模型則在大腦皮質(zhì)、脊髓和海馬體缺乏這種酶。

研究人員發(fā)現(xiàn)，在胚胎期缺乏Miro1的小鼠具有運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元缺陷，使它們一出生就不能換氣。在對(duì)小鼠進(jìn)行檢測后，Nguyen、Shaw及其同事發(fā)現(xiàn)，這些小鼠出生后，呼吸所需的神經(jīng)元在其腦干上半部分是缺失的。對(duì)于呼吸也很重要的膈神經(jīng)，也未充分發(fā)育。Shaw說：“我們認(rèn)為，小鼠中出現(xiàn)的肢體障礙，表明運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元有缺陷。”

相反，大腦和脊髓中缺乏Miro1的小鼠，在出生時(shí)則很好，但是很快發(fā)展出神經(jīng)學(xué)問題的跡象，例如隆起的脊柱、移動(dòng)困難和足爪交叉緊握，出生后35天左右死亡。根據(jù)Shaw介紹，這些出現(xiàn)的癥狀與運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元疾病相似。

她說：“細(xì)胞中的線粒體功能似乎是好的，鈣的水平是正常的。這第一次表明，限制線粒體的運(yùn)動(dòng)和分布，可能會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)疾病。”

本文共同作者、猶他大學(xué)神經(jīng)學(xué)系的Stefan M. Pulst博士稱，線粒體運(yùn)輸過程非常的重要，不僅僅對(duì)于運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元，對(duì)于其他神經(jīng)元也是如此。“Miro1蛋白和兩種動(dòng)物模型，代表著研究ALS（漸凍人）和其他神經(jīng)退行性疾病的一個(gè)突破性進(jìn)展。”

雖然還需要更多的研究，但這項(xiàng)研究打開了一種可能性，即開發(fā)某種新藥，部分地糾正線粒體的分布缺陷，以減緩運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元疾病的進(jìn)展。首先，Shaw想制備一種模型，在成年小鼠中敲除Miro1基因，以觀察是否結(jié)果可模擬神經(jīng)系統(tǒng)疾病。