让人惊讶!最新研究发现人体血液中居然存在无细胞线粒体
“我們正在研究線粒體是否可以作為癌癥的生物標志物。”
根據最近的一項研究報道,科學家們已經檢測到細胞外的細胞器,在健康人的血液中漂流,發揮了正常的功能。研究人員提出,獨立的線粒體可能被細胞釋放,用于信號傳遞,不過還需要更多的工作來驗證這一假設。
這一發現公布在 The FASEB Journal 雜志上。哥倫比亞大學生理學家 Martin Picard(未參與該項研究)說“這是非常令人興奮。 。 。 。我認為總體看這項研究的新證據,能確定是是線粒體。我認為還有很多工作要做。 。 。看看它們是否發揮職能作用,”
從漂流的 DNA 到漂流的線粒體
研究人員注意到健康人血漿中提取的某些無細胞線粒體 DNA 片段似乎比無細胞核 DNA 片段更長,并且對降解具有更強的抵抗力,這些無細胞核 DNA 片段在循環系統中會漂移,該團隊成員對此產生了興趣。他們認為,如果來自線粒體的無細胞 DNA 比來自細胞核的 DNA 更穩定,那么它可能被某種保護結構所包裹。為了找出答案,他們仔細觀察了 80 位健康個體的血漿。他們使用 PCR,凝膠電泳和全基因組測序在內的一系列技術,鑒定了兩種不同的無細胞線粒體 DNA 群體:一種由小的降解片段組成,另一種則由明顯長的 DNA 鏈組成。他們發現,后者實際上是線粒體基因組的全長副本,這支持了將其包含在某種包裝中的理論,否則它將降解為更小的片段。
研究小組決定看看線粒體蛋白是否與 DNA 相關。可以肯定的是,他們使用凝膠電泳發現了已知存在于完整線粒體中的蛋白質,例如轉運蛋白和位于線粒體內外膜中的酶。接下來,研究人員使用熒光線粒體標記物,在顯微鏡下觀察到五個健康個體的血漿中出現了細胞器本身,這一現象得到了電子顯微鏡的證實。最后,研究人員進行了一項從 12 個人的血漿中提取的細胞器耗氧量的檢測,這是為了查看它們是否具有產生能量的呼吸過程。
總體來說,這些結果表明健康血液中自由漂浮的線粒體實際上在起作用,是呼吸細胞器。研究小組估計,每毫升血漿中可能存在 20 萬至 370 萬無細胞的完整線粒體。
體外線粒體
以前的一些報道表明線粒體可以存在于細胞外部。 2014 年的一項研究表明,血小板被激活后可以釋放功能性線粒體,例如,當它們響應血管損傷而啟動凝血級聯時。Thierry 的研究首次表明,自由漂浮的線粒體可以在健康個體的血液中循環,并且在正常情況下無需特別激活血小板。他的小組還進行了其他實驗,確保他們的觀察不是由于血小板意外激活引起的。
此外,他們培養了幾種人類癌細胞和非癌細胞系,結果再次在培養基中發現了線粒體漂浮,這表明血小板以外的多種細胞類型都能夠將線粒體釋放到其環境中。Thierry 對線粒體可能在血液中循環并不感到特別驚訝。他說:“細菌在感染時會在血液中循環。”因此,來自細菌的線粒體也可以做到這一點,這并非不可想象。Thierry 說,他認為線粒體更有可能被某些處于功能狀態的細胞主動釋放,而細胞器也許起了信號傳導的作用。他解釋說,例如,一種可能是細胞可以釋放線粒體,然后被其他受損且需要它們的細胞吸收。
Kornmann 和 Picard 并不完全相信細胞器實際上功能齊全,Thierry 和他的小組進行的耗氧量分析中,盡管可能性不大,但他們的觀察結果可能是由于完整細胞的線粒體意外污染了制劑而引起的,Kornmann 指出。他希望看到更多的實驗來消除這種可能性。另外,他好奇地想知道線粒體是否正在從細胞中主動釋放,或者“僅僅是細胞以一種不受控制的方式死亡并釋放碎片?”Picard 同意這是可能的。實際上,一些實驗已經發現干細胞可以釋放線粒體以挽救受損的細胞,并且線粒體已顯示從一個相鄰細胞轉移到另一個。身體的某些部分可能會產生線粒體并將其釋放到血液中,以便受損組織可以使用它們,就像葡萄糖存儲在細胞內但在血液中循環一樣。 “在生物學中,很少有事件無理由的發生。我認為循環線粒體很可能發揮功能性作用,”但還需要更多的研究來驗證。
參考文獻:
Blood contains circulating cell-free respiratory competent mitochondria
總結
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