【文献精选——文献精读】Mitochondria in Health, Disease, and Ageing（线粒体在健康、疾病和衰老中的作用）

线粒体是一种众所周知的细胞器，通过产生ATP来维持细胞的生物能量。虽然氧化磷酸化可能是线粒体最重要的功能，但线粒体在代谢前体的合成、钙调节、活性氧的产生、免疫信号传导和细胞凋亡中也发挥着不可或缺的作用。考虑到它们的职责范围，线粒体是细胞代谢和体内平衡的基础。认识到这一意义，转化医学已经开始研究线粒体功能障碍如何代表疾病的先兆。在这篇综述中，我们提供了线粒体代谢、细胞生物能量学、线粒体动力学、自噬、线粒体损伤相关分子模式、线粒体介导的细胞死亡途径的详细概述，以及这些水平的线粒体功能障碍如何与疾病发病机制相关。因此，线粒体依赖途径可能是改善人类疾病的一个有吸引力的治疗靶点。

图1  线粒体生物能量学。a、正常线粒体为细胞提供基本功能，包括通过电子传递链产生ATP，通过线粒体过渡孔调节钙处理和代谢，通过克雷伯循环中乙酰辅酶a的氧化产生能量，以及通过线粒体动力学(包括线粒体裂变和融合)维持线粒体完整性。b、线粒体生物能量的丧失与人类疾病的发病机制有关。

图2  线粒体自噬。线粒体自噬是通过溶酶体依赖性自噬途径进行线粒体翻转的选择性过程。线粒体自噬的不同模式包括(A)受体依赖性的线粒体自噬和(B) PINK1/Parkin依赖性的线粒体自噬，这是清除功能失调或去极化线粒体的主要途径。

图3   线粒体动力学。线粒体种群受其形态和分布的遗传调控，在称为线粒体动力学的过程中。线粒体生物发生通过其主要调控成分PGC-1α、NRF1和TFAM确保健康线粒体群体的增殖和维持。

图4   线粒体发生的调控。线粒体发生途径控制mtDNA复制和线粒体增殖。该过程受过氧化物酶体增殖物激活受体γ (PPARγ)辅激活因子1-α(PGC-1α)及相关因子调控。

图5  线粒体损伤相关分子模式。

图6   线粒体损伤相关分子模式对NLRP3炎性体的调控。

图7   线粒体依赖性抗病毒反应。

图8  年龄相关性心血管疾病的线粒体功能障碍。

图9   肺动脉高压的线粒体功能障碍。

图10   慢性肺部疾病的线粒体功能障碍。

图11   神经退行性疾病中的线粒体功能障碍。

线粒体的功能不仅仅是作为ATP生产和细胞呼吸的来源的细胞器，这一原则是有趣和令人兴奋的。近年来积累的数据表明，线粒体在人类疾病发病过程中作为关键第二信使和关键效应分子的储存库，介导了重要的细胞和生理过程。在精准医疗和健康的时代，我们预计线粒体途径的新发现将继续发展，这对提高对线粒体生物学在人类疾病发病机制中的作用的理解很重要。重要的是，这些发现将有望导致分子靶点作为诊断和治疗方法，线粒体途径对基础疾病患者的治疗产生重要的影响。