Life Med | 田烨发表跨组织线粒体应激交流与衰老和疾病相关综述

近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所田烨课题组在Life Medicine发表了综述文章（Review）：Neuron-periphery mitochondrial stress communication in aging and diseases。该文章围绕跨组织线粒体应激反应信号传递的分子机制，聚焦在衰老、疾病等压力情况下，神经的线粒体应激对外周组织器官的影响，以及外周器官和免疫细胞的线粒体应激反馈调控神经功能的效应；同时阐述跨组织交流的信号分子在调控机体代谢和衰老的作用并展望未来该领域研究发展方向。

神经系统是响应机体内部及外界环境刺激的中枢，通过将化学或电信号整合并传递到外周组织调节机体新陈代谢。外周组织和免疫系统同样可以通过分泌生物活性分子参与组织间交流并影响神经系统。因此神经-外周组织的双向交流对维持机体稳态平衡至关重要。
线粒体是为细胞提供能量、帮助维持新陈代谢和缓冲钙水平的重要细胞器，其稳态控制对维持机体健康不可或缺。大量研究表明神经元线粒体稳态失衡与多种神经系统疾病和衰老相关，包括线粒体基因组 (mtDNA) 突变、线粒体复合体I (MCI) 功能障碍及活性氧 (ROS) 过度累积等诸多原因。处于衰老、疾病等线粒体应激条件下的神经元会启动线粒体质量控制，修复神经元线粒体功能的同时，也通过释放线粒体应激分泌因子 (mitokine)，跨组织调控周边器官的生理功能。多项研究表明，处于不同线粒体应激状态的神经元可以通过分泌信号分子，影响包括肠道、白色脂肪组织、肌肉、免疫系统、胰腺和生殖系统等外周组织器官的生理功能，进而诱导外周组织的线粒体应激反应，调节代谢和免疫等相关反应，促进生物体适应压力，并在某些条件下延长寿命。神经元到外周组织的线粒体应激信号传递另一方面，外周组织器官中的线粒体出现应激反应，也可以通过分泌mitokines反馈调节神经元的功能，但相关的机制研究仍有待探究。肠道、肝脏和肌肉组织的线粒体功能损伤后，可以通过炎症反应和代谢调控反馈传递压力信号至神经元，进而调控糖类摄入，并可能影响神经退行性病变等过程。外周组织到神经元的线粒体应激信号传递该综述还汇总了线虫及小鼠中已发现的mitokines分子及其调控机制，包括五羟色胺、Wnt/EGL-20、FLP-2、多种神经递质和神经肽以及哺乳动物中的FGF21和GDF15，并探讨如何将其作为靶点应用于疾病和衰老的防治策略。线虫中神经元线粒体应激分泌因子 (mitokine)最后，基于上述总结，作者提出线粒体应激跨组织调控领域亟待解决的科学问题：随着系统复杂程度增加，哺乳动物中mitokines的种类和作用机制与线虫有何区别？不同生理需求下mitokines是否会协同作用调控机体稳态？同时文章探讨了该领域未来值得发展的科研方向，包括了解跨组织线粒体应激信号精准调控的机制及其对机体的生理影响；建立高等模式生物、3D细胞共培养和人类类器官等更复杂的系统，从而开发针对哺乳动物疾病和衰老模型的机制探究和转化应用。中国科学院遗传与发育生物学研究所分子发育国家实验室、发育中心在读博士生李佳晟和崔季萌为本文共同第一作者，田烨研究员为本文通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、中科院战略性衰老先导科技专项和中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划支持。点击最下方“阅读原文”，查看Life Medicine英文全文

英文全文链接：

https://doi.org/10.1093/lifemedi/lnac051

引用本文：

Jiasheng Li, Jimeng Cui, Ye Tian, Neuron-periphery mitochondrial stress communication in aging and diseases, Life Medicine, 2022;, lnac051, https://doi.org/10.1093/lifemedi/lnac051

作者简介

李佳晟

中科院遗传与发育生物学研究所

发育中心在读博士生，主要研究方向为线粒体应激跨组织传递的分子机制。

崔季萌

中科院遗传与发育生物学研究所

发育中心在读博士生。

田烨

中科院遗传与发育生物学研究所

2005年毕业于北京师范大学，获学士学位；2010年获北京生命科学研究所（NIBS）与北京师范大学联合培养，分子生物学与生物化学专业博士学位；2010-2016先后在美国Salk研究所和加州大学Berkeley分校进行博士后研究。2016年加入中科院遗传发育所，实验室聚焦线粒体应激和衰老调控的机制研究。利用线虫、细胞和小鼠等模式生物，探索线粒体稳态维持与修复机制，及其在衰老与衰老相关神经退行性疾病中的作用机理。在Cell、Nature Cell Biology、Developmental Cell、Trends in Biochemical Sciences等杂志发表多篇研究论文。获得国家杰出青年科学基金，国自然重点项目资助，曾主持科技部重点研发计划青年项目。

制版：嘉明

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