一窺殺機:新成像技術觀察疾病期間線粒體的變化

一種新的成像技術即時展示疾病如何運作

加入我們的科學愛好者社群!

最強大的機器也是最具破壞性的,這條規則甚至適用於人體細胞內部。線粒體是細胞的能量中心,可以促進多種慢性病和難以理解的疾病的發展,包括癌症、心臟病和神經退行性疾病,如帕金森病和阿爾茨海默病。疾病過程始於環境因素(如受汙染的飲用水或香菸煙霧)擾亂線粒體,導致細胞內稱為活性氧的高能分子水平飆升。

直到現在,這種破壞性級聯反應究竟如何展開仍不清楚。但研究人員開發出一種成像技術,可以即時顯示當事情開始出錯時會發生什麼——這種工具可以幫助醫生線上粒體損傷有機會造成嚴重細胞損傷之前就診斷出來。

科學家長期以來一直認為,受損的線粒體會釋放活性氧分子,然後這些分子會損害 DNA 和蛋白質,從而增加患病風險。但一些損害線粒體的環境化學物質本身也會產生這些危險分子,這引發了一個“因果關係問題”,北卡羅來納州教堂山國家健康與環境影響研究實驗室的毒理學家詹姆斯·M·薩梅特解釋說,他曾與人合著了一篇關於《環境健康展望》雜誌上發表的新技術的研究報告。這些活性分子僅僅是損傷的副產品,還是反而會導致線粒體損傷? “要弄清楚這個問題,唯一的方法就是真正在活細胞中即時觀察這些事件的展開,”薩梅特說。


支援科學新聞報道

如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱,您將幫助確保有關當今塑造我們世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。


為了做到這一點,研究人員誘導三種熒光分子進入活體人皮膚細胞的線粒體中。一種在過氧化氫(一種主要的活性氧)存在下發光,而另兩種則充當線粒體損傷感測器。接下來,他們將細胞暴露於線粒體毒物。損傷感測器首先亮起,過氧化氫標記物隨後亮起,這表明活性氧分子確實是損傷的跡象,而不是原因。

儘管還需要更多的驗證,但薩梅特相信,這項發展可能有助於研究人員瞭解許多慢性疾病的起源。

梅琳達·溫納·莫耶,《大眾科學》的特約編輯,是《如何培養不混蛋的孩子:從幼兒到青少年,基於科學的更好育兒策略》(G. P. Putnam’s Sons,2021 年)一書的作者。她曾在 2021 年 9 月號上撰寫了關於自身免疫性疾病為何主要影響女性的原因。

更多作者:梅琳達·溫納·莫耶
大眾科學雜誌第 303 卷第 4 期本文最初以“一窺殺機:新成像技術觀察疾病期間線粒體的變化”為標題發表於《大眾科學》雜誌 第 303 卷第 4 期(
doi:10.1038/scientificamerican102010-S8wnp584x5JfecGo1CMZe
© .