线粒体功能异常不仅会导致疾病 还会带来衰老

线粒体是细胞中的动力工厂,可以提供细胞生命活动所需的能量，线粒体的融合与分裂维持着线粒体正常的形态、分布和功能，其失衡通常与人类各种疾病，包括肿瘤的发生发展过程有着密切关系。而于线粒体疾病患者来说，必要时需要进行组织标本的酶活性检测来进行诊断。美迪西提供酶活性检测服务，酶活性测定法是利用酶能专一而高效地催化化学反应的性质，通过测定酶促反应速度来检知体液等生物样品中某种酶的含量和活性的分析技术。

由于线粒体病涉及基因较多，利用一代基因检测方法进行逐个基因筛选，不仅耗时长、费用高，而且检出率不高。自2009年二代测序技术开始用于线粒体病的诊断以来，线粒体病的基因诊断有了突飞猛进的发展，帮助我们诊断和认识了一些罕见的线粒体病，提高了诊断水平。

    无论是传统测序还是二代测序诊断线粒体病，其确诊率仍在30%左右，线粒体结构和功能涉及1 500多个基因，发现的致病基因仅200余个，所以基因诊断率不高。对于基因检测阴性，临床仍然高度怀疑线粒体病的患者，需要进行组织标本的酶活性检测，有些医药研发公司可以提供线粒体呼吸链复合物酶活性检测服务。

    酶活性检测分为按反应时间分类和按检测方法分类两种。20世纪50年代以前大都使用固定时间法，这种方法是以酶催化反应的平均速度来计算酶的活性，现多已不用。50年代中期开始采用连续监测法，这种方法用自动生化分析仪上完成，可以测酶反应的初速度。酶活性检测方法按找检测方法分类法可以分为分光光度法、旋光法、荧光法、电化学方法、化学反应法、核素测定法和量热法。

    最近又有研究发现线粒体功能障碍会引发衰老，在研究中，来自巴马大学伯明翰分校（UAB）医学院的遗传学教授Keshav Singh以小鼠为模型，利用抗生素强力霉素（doxycycline）诱导与线粒体功能障碍有关的突变，引发线粒体DNA缺失。

    结果发现，当食用添加有强力霉素的食物或者饮用水4周内，这些小鼠的头发会变白、掉发、行动迟缓、无精打采，这些变化类似于自然衰老。4-8周内，小鼠的皮肤开始起皱，而且雌鼠比雄鼠更严重。突变被诱导后，其他器官的变化很少，这意味着，与其他组织相比，线粒体在皮肤中的作用更为重要。

                              

    中间小鼠：在线粒体DNA缺失几周内，小鼠皮肤会起皱，以及大面积的毛发脱落；右图小鼠：当关闭这一突变基因恢复线粒体功能之后，衰老小鼠会“重返年轻”——重获光滑的皮肤和厚厚的皮毛，且与同龄的健康小鼠没有区别；左图小鼠：正常对照。图片来源：UAB

戏剧性的是，这种脱发、长皱纹现象可以通过关闭突变进行逆转！在停止使用强力霉素一个月后，这些已有衰老症状的小鼠会“重返年轻”，丢失的线粒体DNA会恢复。

    突变小鼠的皮肤会出现大量的皮肤细胞，且外层异常增厚、毛囊功能障碍以及炎症增加。这些病理变化类似于人类皮肤的外在老化（extrinsic aging，通常由日晒、长期吸烟等外因导致）。

    同时，线粒体DNA缺失也会导致突变小鼠体内4种与衰老相关标记物的表达水平发生改变，类似于内在衰老（intrinsic aging，自然的衰老过程）。

    结果发现，当食用添加有强力霉素的食物或者饮用水4周内，这些小鼠的头发会变白、掉发、行动迟缓、无精打采，这些变化类似于自然衰老。4-8周内，小鼠的皮肤开始起皱，而且雌鼠比雄鼠更严重。

    突变被诱导后，其他器官的变化很少。这意味着，与其他组织相比，线粒体在皮肤中的作用更为重要。

    研究表明，皮肤中的基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase enzymes）和组织特异性抑制剂之间的平衡被破坏——这两者平衡对于保持皮肤中的胶原纤维、防止起皱是必要的。

    由抗生素诱导的这一突变会降低线粒体DNA水平，改变线粒体基因表达，并让线粒体中参与氧化磷酸化的复合体不稳定。同时，逆转突变可以恢复线粒体功能，进而恢复皮肤、毛发。这表明，线粒体是皮肤衰老和脱发的可逆性调节因子。