什么是線粒體老化理論?

老化或衰老是人類生命的組成部分。老年醫學是圍繞衰老過程和衰老影響的研究,而其中一個分支就是尋求對促進衰老生物過程的理解。目前有許多衰老理論,并且大多數都考慮線粒體這一微小細胞結構的作用。該結構對許多細胞功能有幫助,并且細胞分裂,細胞信號傳導和細胞死亡等功能受干擾都會誘發衰老。可能最著名的線粒體老化理論關注的焦點是自由基這種不穩定氧分子對線粒體結構的影響。

線粒體可以被視為細胞能量工廠。每一個人體細胞都擁有幾十到成千上萬個這樣的工廠。每個小線粒體產生能量驅動從呼吸到走路等不同過程。它們通過將食物分子分解成電子,然后存儲在三磷酸腺苷(ATP)能量包產生能量。

與其它細胞部分相比,線粒體結構有不同類型的脫氧核糖核酸(DNA)。線粒體包含的DNA也叫做線粒體脫氧核糖核酸(mDNA),它的保護水平不同于傳統DNA。酶和組蛋白負責保護DNA防止遭受任何重大損害,但mDNA缺乏這些物質。因此,在線粒體受損時,也會影響能量過程和人體相關功能。細胞變性也因此成為線粒體衰老理論研究的重要方面之一。

與細胞線粒體老化理論密切相關的一個分支是自由基理論。體內大多數分子以穩定可預測的方式運轉,但仍然會出現不穩定,尤其是體內氧分子。在氧分子失去秩序時,就會變成自由基。這些混亂微粒會給脆弱的地方造成嚴重破壞,并能在線粒體區域存活,因為每個線粒體為細胞呼吸。由于缺乏保護,線粒體DNA很容易遭受自由基攻擊。

除了產生能量以外,線粒體還有其它重要功能,并且每項功能都被納入線粒體老化理論的研究。例如,這種物質是細胞分裂(一個細胞分裂成多個新細胞)的重要基石。該過程幫助替換老舊細胞,因此在細胞分裂減緩或停止時,身體內外都能感覺到老細胞增殖的影響。功能失調線粒體會大大影響細胞分裂能力。

有一點需要注意,這些結構也對程序性細胞死亡(細胞自我毀滅的過程)有重大影響。促進這種自殺的過程包括DNA破碎,細胞膜突變,以及細胞核分解和收縮等。如果像許多研究人員認為的一樣:程序性細胞死亡通過衰老表現出來,線粒體在促進程序性細胞死亡過程中扮演的角色也會加入到線粒體老化理論的研究中。

細胞間能相互溝通很大程度上是因為線粒體。線粒體幫助細胞發送與平衡,組織修復和其它過程有關的信號。線粒體持續性損傷會導致該信息傳輸過程出錯。研究人員專注于線粒體出錯導致許多疾病的理論。老化理論家也把錯誤細胞信號歸咎為衰老過程。

許多因素會影響線粒體健康和功能。如前文所述,自由基理論提供了其中一種對缺陷線粒體的解釋。細胞突變也會造成類似傷害,并且這些突變可以由飲食,遺傳或偶爾因素引起。這種損傷有時還會源自自然磨損。由于大多數皮膚細胞的整個生命周期只有一個線粒體,因此是最容易看出衰老影響的部位。

針對線粒體老化理論的研究帶來了許多治療方法。例如,維生素B復合維生素就被認為能減緩和糾正一些由線粒體受損導致的酶缺陷。此外,在這些過程受阻時,硫辛酸和乙酰左旋肉堿物質會將大腦能量生產活動重新指向線粒體。

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