看着别人的研究涵盖从机制到疾病的完整体系羡慕不已？你缺的只是对线粒体转移这个核心概念的深度理解 昨天给大家讲了一下线粒体转移的国自然热点和文献发表的概况，今天和大家详细剖析一下该热点。系统梳理其发生机制和主要调控通路以及在疾病中的研究现状，让大家对这个研究热点有更深入的理解。 为了帮助大家更好地理解和应用这些内容，我们特意为本期内容制作了配套的视频讲解和音频版本，方便大家随时随地学习复习。无论是在通勤路上还是实验间隙，都能轻松巩固这些核心知识点。 一、线粒体转移的概念 线粒体转移指的是线粒体在不同细胞之间的转移过程。 二、线粒体转移的方式 图1 线粒体转移的方式[1] 1. 瞬时细胞连接（Transient Cellular Connections） （1）机制与结构 通过隧道纳米管（TNTs）和连接蛋白 43（Cx43）介导的间隙连接通道（GJCs）形成细胞间临时连接，双向交换细胞质和细胞膜成分。 （2）关键分子： GAP43和Cx43调控 TNTs 的形成。 Miro1（Rho-GTP 酶）驱动线粒体沿肌动蛋白 - 微管骨架运输至受体细胞胞质。 （3）发生场景 心血管系统：间充质干细胞（MSCs）向心肌细胞转移线粒体，缓解缺血损伤。 免疫系统：MSCs 通过 TNTs 增强巨噬细胞的吞噬功能。 神经系统：中风后星形胶质细胞向神经元转移线粒体，促进神经元存活；神经退行性疾病中也有报道。 肿瘤：癌细胞通过 TNTs 从基质细胞、免疫细胞获取线粒体，增强代谢和耐药性。 2. 细胞外囊泡相关线粒体转移（EV-associated Mitochondria Transfer） （1）分类与特点 ①小细胞外囊泡（~100–200 nm）： 含氧化损伤的线粒体成分（如棕色脂肪细胞释放的线粒体衍生囊泡 MDVs），依赖PINK1-PARKIN 通路标记受损线粒体，通过多泡体（MVBs）释放。 标记物：CD63、CD9、CD81（如脂肪细胞、成骨细胞）。 ②大细胞外囊泡（如3–4 μm的exophers）： 含完整或碎片化线粒体，源自自噬溶酶体系统（标记物 LC3），如心肌细胞在自噬受损时释放 exophers，被巨噬细胞降解。 ③中等大小囊泡（~300–600 nm）： 由 Rab7-GTP 酶调控：Rab7-GTP 促进溶酶体降解，Rab7-GDP 驱动线粒体通过 MVBs 释放（如心肌细胞）。 （2）功能性转移 ①正向作用： 星形胶质细胞释放 EVs 向缺氧神经元传递功能性线粒体，缓解中风损伤。 神经干细胞（NSCs）的 EVs 可恢复 mtDNA 缺陷细胞的代谢功能。 ②负向作用： 癌细胞通过 EVs 从基质细胞获取线粒体，增强增殖和侵袭能力。 3. 游离线粒体的释放与捕获（Release and Capture of Free Mitochondria） （1）释放机制 线粒体通过Drp1 和 Fis1 等裂变蛋白从细胞中释放，以 “裸露” 形式存在（无 EV 膜包裹），直径约 0.5–1 μm，含完整 mtDNA，保持膜电位（可被 TMRE 染色）。 来源：血小板（激活后以 2:1 比例释放 EVs 和游离线粒体）、脂肪细胞、免疫细胞等。 （2）捕获机制：依赖硫酸乙酰肝素（HS）： 受体细胞表面 HS 的6-O 硫酸化位点特异性结合游离线粒体，介导内吞或巨胞饮作用。 抗凝剂肝素可抑制 HS 功能，减少脂肪细胞向巨噬细胞的线粒体转移。 三、线粒体转移在疾病中的研究现状 图2 细胞间线粒体转移对生理与病理过程的影响[1] 线粒体转移作为一个新兴的研究领域，越来越多的证据表明，线粒体转移是一把“双刃剑”，与多种生理和病理过程密切相关，涵盖了从神经保护到肿瘤进展的广泛领域。如： a.神经系统：在中枢神经系统中，星形胶质细胞作为一种重要的神经胶质细胞，能够将线粒体传递给缺血性中风损伤后的神经元，从而支持神经元的存活；在周围神经系统中，巨噬细胞则将线粒体传递给背根神经节中的神经元，有效限制炎症性疼痛信号的传递。 b.肿瘤免疫：癌细胞能够从免疫细胞（如T细胞和巨噬细胞）中获取线粒体，这一方面损害了抗肿瘤免疫，另一方面则支持了癌细胞自身的代谢需求，并进一步驱动其增殖。 c.线粒体质量控制：脂肪细胞和心肌细胞能够将受损的线粒体转移至巨噬细胞，通过这种方式清除受损线粒体，维持自身线粒体质量。 d.组织修复与再生：在皮肤损伤中，活化的血小板除了参与血管封闭外，还能够将其线粒体递送至MSC，促进血管生成和伤口愈合；同时，血小板也将线粒体递送至中性粒细胞，增强其抗菌防御能力。 e.造血功能：线粒体转移能够增强造血干细胞（HSC）的植入能力，并有助于启动造血过程。 f.免疫调节：间充质干细胞能够将线粒体转移至T细胞，促进调节性T细胞的分化，并抑制促炎细胞因子的产生，最终限制关节炎引起的关节损伤。 g.代谢稳态：在白色脂肪组织中，脂肪细胞与巨噬细胞之间存在着线粒体转移，这一过程对维持组织稳态至关重要。然而，肥胖症会破坏这种平衡，导致脂肪细胞线粒体被转移至血液，并最终到达心脏，引发游离线粒体介导的抗氧化反应，保护心脏免受缺血再灌注损伤。 h.骨骼发育：成骨细胞将线粒体转移至其祖细胞，增强成骨细胞分化，促进骨形成。此外，骨细胞之间也通过树突网络进行线粒体转移，以支持其代谢需求和骨矿物质稳态。 了解了线粒体转移的基本机制，那么在具体研究中我们该如何设计实验？有哪些关键的研究方法和技术？ 下期我们将为您揭晓！ 课题和文章思路请联系XXX，扫码备注：科研服务 参考文献 1. Borcherding N, Brestoff JR. The power and potential of mitochondria transfer. Nature 2023, 623(7986): 283-291.