互动科普

线粒体是人体维持正常的生命活动不可缺少的，它的功能下降会引发疾病，严重影响生活。由于线粒体功能下降而无法在细胞内制造能量所导致的疾病，被统称为“线粒体病”。

由于线粒体功能下降的细胞所在的身体部位不同，发病后所产生的症状也各不相同。如果是在脑部，可能出现记忆力下降或智力迟钝等症状。如果是在骨骼肌，则可能出现肌无力、容易疲劳等症状。由于部位不一，有时会在身体的多个部位出现症状，有时则只是在某个部位出现症状。尤其值得警惕的是，当只有一个部位出现症状时，往往很难怀疑是线粒体病，也很难确诊。并且，现在还没有办法根治线粒体病。

线粒体功能下降引起的症状

上表为线粒体功能下降所导致的“线粒体病”的症状一览。可以说，线粒体在人体细胞中不可或缺。到底是哪个器官里的线粒体功能下降，则因人而异。

活性氧的攻击引发糖尿病

从线粒体里释放出来的活性氧也能引发疾病。除了癌症外，糖尿病、高血压、心脏病等生活习惯病也是活性氧增多所造成的。

2012年6月，日本筑波大学的林纯一教授领导的研究小组发表了“线粒体释放的活性氧越多，小鼠越容易患糖尿病和癌症（淋巴瘤）”的研究成果。动物实验表明，给小鼠喂食清除活性氧的抗氧化剂，能抑制糖尿病和癌症的发生。人类也一样，活性氧引发癌症或糖尿病时，如果在发病前服用抗氧化剂，原则上也许可以预防这些疾病。但对于这种观点，目前尚未进行人体临床试验。

记忆力下降也归咎于线粒体？

对于“阿尔茨海默病及帕金森病等脑部疾病与线粒体之间关系”的研究，近年来获得了广泛的关注。

阿尔茨海默病的最初症状为健忘，然后逐渐发展为痴呆症。中国约有900万的患者，是世界上患阿尔茨海默病人数最多的国家。从病因角度讲，阿尔茨海默病是淀粉β-蛋白累积而导致脑神经细胞丧失功能的疾病。最近，有观点认为，淀粉β-蛋白作用于线粒体，阻碍其行使功能，使得线粒体释放的活性氧增多，引发细胞凋亡过程，最终导致神经细胞死亡，从而患上阿尔茨海默病。

帕金森病则是因为脑（黑质）神经细胞死亡，从而导致手震颤、行走困难等症状，部分病因可能是生成帕金蛋白（parkin protein）的基因异常。长期以来，帕金蛋白的作用机制不明，2008年研究人员终于发现它与线粒体密切相关。

帕金蛋白功能异常时，将不能通过细胞自噬清除功能衰退的线粒体。这样一来，那些既不能生成能量又大量排放活性氧的“不良”线粒体就会增多，导致细胞功能丧失。

目前，药物可以控制这些疾病的病情，但无法根治。我们也期待着科研人员今后能够以线粒体为突破口研制出新药。

帕金森病归咎于“不良”线粒体？

照片显示隔离膜包围并分解功能下降的“不良”线粒体。隔离膜筛选出吸附有帕金蛋白的线粒体，并将其包围。然后，隔离膜完全包裹住“不良”线粒体，形成一个小球（自噬体）并开始分解线粒体。没有帕金蛋白，将无法清除“不良”线粒体。“不良”线粒体积累多了，就会引发帕金森病。

线粒体是否“弱不禁风”？

线粒体是一个很容易受损的“弱不禁风”的细胞器。在利用氧气制造能量的过程中，线粒体内不可避免地会产生有害的活性氧，因此会遭到活性氧的直接攻击。实际上，线粒体DNA受到的伤害比细胞核还要多。

不过，线粒体拥有受损后还能维持功能的“防御体系”。通常，在一个细胞内含有几百到几千个线粒体，它们不断融合和分裂，以此来相互交换线粒体内的蛋白质或RNA（核糖核酸）。当部分线粒体的DNA受损，不能生成特定的蛋白质时，还可以使用在其他线粒体中生成的蛋白质。为发挥正常功能，细胞内的所有线粒体会协同合作。

有研究发现，即使一个细胞内的1000份DNA副本有六成左右受损，细胞内的线粒体还能作为一个整体保持其正常功能，而细胞核DNA可能会因为一个损伤就丧失功能。从这个意义上来说，线粒体的顽强令人匪夷所思。

期盼着研发新药

现在，线粒体病尚无有效根治药物，因此，通过服用药物来控制症状、延缓病情发展是主要的治疗手段。例如，医生常常为患者开一些辅酶Q10（泛醌）、维生素C及维生素E等药物。尽管这些药物的疗效尚在调查之中，但有报告表明，服用这些药物可以减轻症状。

研究人员一直在努力寻找根治这些疾病的方法。近年来，能够提高线粒体功能、增大线粒体体积的物质以及能够去除活性氧的物质不断被发现，它们都有希望被进一步开发成药品。此外也有学者认为，基因异常会导致线粒体功能下降，因此可以用基因疗法来恢复线粒体的功能。

长期以来，线粒体是一个异常复杂、难以攻克的“堡垒”。今天，科学家终于破解了它的作用机制，并开始着手研发新的药物。

（本文发表于《科学世界》2013年第4期）