生活經歷可能塑造大腦細胞能量工廠的活動

線粒體似乎在生活順利時提高活性,而在困難時期則降低活性

Illustration of mitochondria cells with a green background

線粒體。

Nobeastsofierce Science/阿拉米庫存照片

卡羅琳·特朗普夫,哥倫比亞大學歐文醫學中心醫學心理學助理教授,長期以來對身心聯絡感興趣。她說,雖然許多研究為這種聯絡提供了證據,但將這種知識應用於臨床實踐仍然很少見。這是因為從生活環境(廣泛的家庭和朋友網路,或者相反,艱難的童年)到分子水平上發生的事情,仍然難以追蹤到直接路徑。這些差距是特朗普夫對線粒體產生興趣的原因。透過研究這些微小的細胞能量工廠如何調節思想對身體和身體對思想的影響,她希望說服人們更認真地對待社會心理因素對健康的作用。

理解線粒體是一個好的開始。線粒體問題可能是一些罪魁禍首,涉及廣泛的腦部疾病,從精神分裂症到帕金森病。但是,是什麼導致我們的線粒體出現問題呢?過去研究的證據,主要來自動物研究,表明心理壓力是一個關鍵因素。

為了研究精神狀態與線粒體之間的關係,特朗普夫和她的同事分析了來自宗教秩序研究 (ROS) 和拉什記憶與衰老專案 (MAP) 的資料——這兩項大型、持續進行的衰老和痴呆評估招募了美國各地數千名 65 歲及以上的老年人。對於這些統稱為 ROSMAP 的研究,研究人員持續跟蹤參與者的身心健康——並在死後檢查他們捐贈的大腦。


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對於特朗普夫的研究,該團隊專門研究了參與者報告的生活經歷與背外側前額葉皮層(大腦中參與情緒調節和執行功能的區域,例如解決問題和計劃)內線粒體的特徵之間是否存在關係。生活經歷包括那些與更好的心理健康相關的經歷(例如感受到生活的目標和擁有龐大的社交網路)以及那些對心理健康產生負面影響的經歷(例如童年時期的不良經歷和社會孤立)。

研究人員的分析,包括來自 400 名 ROSMAP 參與者的資料,顯示積極的經歷與線粒體複合體 I 的更高丰度最密切相關,線粒體複合體 I 是一組參與氧化磷酸化的關鍵蛋白質,氧化磷酸化是線粒體產生能量的過程。另一方面,消極的經歷與相同蛋白質複合體的較低丰度有關。研究結果於 6 月 18 日發表在《美國國家科學院院刊》上。

特朗普夫說,這些發現表明,我們的經歷可能對這種微小的細胞成分如何改變其活性產生影響——根據不同的生活環境,提高或降低能量產生。這一連串事件也可能朝相反的方向發展:線粒體機制功能的差異可能會以決定一個人將擁有何種型別經歷的方式影響心理健康。特朗普夫說,這兩種情況很可能都在發生,因為先前的研究——主要在齧齒動物大腦中——已經證明,慢性壓力可以改變線粒體,而線粒體缺陷可以改變行為。

先前對大腦外部線粒體的研究也支援這些結果。例如,在 2018 年,哥倫比亞大學線粒體心理生物學家、最新研究的合著者 馬丁·皮卡德 發現,人們的情緒和壓力水平影響了被稱為白細胞的免疫細胞中線粒體的功能。(免疫細胞通常用於此類研究,因為它們存在於血液中,比腦細胞更容易獲取,腦細胞通常只能在死後進行研究。)研究人員還在患有精神健康障礙(如抑鬱症)的個體中發現了線粒體功能障礙的跡象。

布朗大學研究壓力、創傷和復原力的轉化科學家 奧黛麗·蒂爾卡 說:“這項研究的發現突出了社會心理因素——積極和消極的經歷——可能對大腦線粒體功能產生的重大影響”,她沒有參與這項工作。“我們知道,反過來,這會影響認知功能、精神疾病和總體健康狀況。” 她補充說,重要的是在更多樣化的樣本中進行類似的分析。蒂爾卡說,由於 98% 的參與者是白人,因此這項研究無法解決任何潛在的種族或族裔特定問題,例如系統性種族主義和相關健康差距造成的壓力暴露。

由於 ROSMAP 參與者在研究開始時都已年滿 65 歲,因此另一個懸而未決的問題是,在年輕人中,生活經歷與大腦線粒體功能之間是否存在類似的關係。在之前的研究中,德國烏爾姆大學臨床生物心理學家 艾瑞斯-塔蒂亞娜·科拉薩 和她的同事發現,在成年女性中,童年創傷與產後免疫細胞線粒體能量產生增加有關,而不是減少。

科拉薩認為,對此差異的一種解釋是,她的研究著眼於產後時期,這通常是一個壓力時期,也與炎症有關。線粒體在此類事件中的反應方式可能與正常狀態下不同。另一種可能性是,壓力可能會導致短期內線粒體能量產生增加——隨著時間的推移,這可能會導致磨損,從而導致老年時線粒體容量下降。特朗普夫認為,免疫細胞中的線粒體也可能與大腦中的線粒體反應不同。

印度塔塔基礎研究所的神經科學家 維迪塔·瓦伊迪亞 說,儘管還需要更多研究來證實特朗普夫團隊發現的社會心理-線粒體聯絡,但這項研究本身就是一個發人深省的發現,它增加了越來越多的證據,表明精神狀態和早期生活創傷等先前的經歷可以塑造線粒體功能,她沒有參與這項工作。“目前,關於因果關係的結論尚未最終確定——但這裡確實有一些非常有趣且值得進一步探索的東西。”

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