自2010年以来,Mitocon组织了线粒体疾病会议,以鼓励医生,研究人员,患者,家庭成员和护理人员之间的知识和经验交流,并在意大利领先的意大利和国际专家的参与下。线粒体疾病是非常复杂的疾病,具有多系统表现和不同年龄的发作年龄,从婴儿期到成年。近年来,在研究这些疾病涉及的基本机制时已经采取了巨大步骤,我们最终从诊断转变为可能的治疗研究。,由于新技术的可用性,新的治疗方法以及可能改善患者的生活,我们还目睹了线粒体医学领域的加速。
1 CNC中心神经科学和细胞生物学,科林布拉大学,3004-504 Coimbra,Coimbra,葡萄牙2 IIIUC跨学科研究所,科伊布拉大学,3030-789 Coimbra,Coimbra,Coimbra,Coimbra,Coimtology Barritology Barrib of Avult ovary ovary ovary ovary ovary ovary ova ava ava ava ava ava ava ava ava ava ava ava ava ava ava ava ava ava ava ava ava ava ava 3000-075 Coimbra,葡萄牙4哥布拉大学医学院免疫学研究所,3004-504,葡萄牙Coimbra,葡萄牙5 Coimbra临床与生物医学研究所(ICBR)医学院(ICBR)科伊姆布拉大学医学,鲁阿·拉尔加(Rua Larga),3004-504 Coimbra,葡萄牙 *通信:icbaptista@fmed.uc.uc.pt(I.P.B.); arego@fmed.uc.pt或belk@cnc.uc.pt(A.C.R.);电话。: +351-239-820190(A.C.R.);传真: +351-239-822776(A.C.R.)†当前地址:高级技术校园O GICO和核核,是里斯本大学的CNICO,1649-004葡萄牙Bobadela。
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摘要:线粒体功能障碍是心力衰竭的特征,导致生物能储备能力逐渐下降,包括能量产生从线粒体脂肪酸氧化转移到糖酵解途径的转变。这种心肌细胞的适应性过程并不代表增加能源供应并恢复心力衰竭能量稳态的有效策略,从而导致了恶性循环和疾病的发展。增加的氧化应激会导致心肌细胞凋亡,钙稳态失调,蛋白质和脂质的损伤,线粒体DNA的泄漏以及炎症反应,最后刺激不同的信号通路,从而导致心脏重塑和失败。此外,与血管紧张素II,内皮素1和交感神经肾上腺素能过度活化发生的平行神经激素失调,发生在心力衰竭中,刺激心室心肌细胞肥大并加剧细胞损伤。在这篇综述中,我们将讨论与线粒体功能障碍相关的病理生理机制,这些机制主要取决于增加氧化应激和膜动力学动力学的扰动,并且与心力衰竭发育和进展有关。我们还将概述线粒体作为心力衰竭管理和恢复过程中有吸引力的治疗靶标的潜在影响。
与细胞核中的DNA相反,线粒体DNA没有广泛的DNA修复机制。由于缺乏DNA修复机制,线粒体DNA非常容易受到氧化应激诱导的DNA损伤的影响。线粒体将尝试通过调整线粒体DNA的副本数量来弥补这种损害,这反映在mtDNA含量的变化中。线粒体功能可以通过定量mtDNA含量来确定,并且已经与衰老和疾病机制的各种生物学过程有关。
神经线粒体功能障碍、神经氧化应激、慢性神经炎症、毒性蛋白质积累和神经细胞凋亡是神经退行性疾病的常见原因。Elamipretide 是一种针对线粒体的小四肽,在多种线粒体相关疾病中表现出治疗效果和安全性。在神经退行性疾病中,大量研究表明,elamipretide 可增强线粒体呼吸,通过线粒体生物合成调节剂 (PCG-1 α 和 TFAM) 和转位因子 (TOM-20) 激活神经线粒体生物合成,增强线粒体融合 (MNF-1、MNF-2 和 OPA1),抑制线粒体分裂 (Fis-1 和 Drp-1),以及增加线粒体自噬 (线粒体的自噬)。此外,埃拉米普利肽已被证明可以减轻神经氧化应激(过氧化氢、脂质过氧化和 ROS)、神经炎症(TNF、IL-6、COX-2、iNOS、NLRP3、裂解 caspase-1、IL-1 β 和 IL-18)和毒性蛋白质积累(A β )。因此,埃拉米普利肽可以预防神经细胞凋亡(细胞色素 c、Bax、胱天蛋白酶 9 和胱天蛋白酶 3)并增强神经退行性疾病中的神经促存活(Bcl2、BDNF 和 TrkB)。这些发现表明,埃拉米普利肽可能通过增强线粒体呼吸、线粒体生物合成、线粒体融合和神经促存活途径,以及抑制线粒体分裂、氧化应激、神经炎症、毒性蛋白质积累和神经细胞凋亡来预防神经退行性疾病的逐渐发展。埃拉米普利肽或线粒体靶向肽可能是减缓神经退行性疾病进展的靶向药物。
最近的一些评论似乎将线粒体捐赠与一系列术语(如生殖系基因改造/改变和生殖系基因编辑)混为一谈。这是不正确且具有误导性的。国际上已暂停生殖系基因编辑。该技术涉及切割核 DNA 或线粒体 DNA,当应用于非生殖系组织时,有望治疗某些遗传疾病。但是,目前该技术还不够成熟且效率低下,不能被视为安全有效的生殖系疗法。线粒体捐赠与基因编辑和其他形式的生殖系基因改造截然不同,因为它不会切割或修改 DNA,而是在不改变其所含线粒体 DNA 的情况下替换整个线粒体。在英国,人类受精与胚胎学管理局在一系列四次科学审查以及纳菲尔德生物伦理委员会的一次审查中考虑了这些区别。英国议会得出结论,线粒体捐赠不是种系基因改造,并于 2015 年修改了立法,允许向有高风险传播线粒体 DNA 疾病的父母提供线粒体捐赠。这项工作以严格的监管方式进行。在美国等一些国家,线粒体捐赠被称为线粒体替代疗法 (MRT)。美国国立卫生研究院 (NIH) 委托医学研究所进行了一项题为《线粒体替代技术:伦理、社会和政策考虑》的审查。该审查特别考虑了线粒体捐赠是否应被视为种系基因改造,并指出了线粒体 DNA 改造和核 DNA 在技术、性状和增强潜力方面的重大区别。他们在 2016 年的报告中得出结论:“这些区别可以独立于有关核 DNA 可遗传基因改造的决定,为 MRT 提供依据”。 2021 年,国际干细胞研究学会 (ISSCR) 发布了干细胞研究和临床转化的新指南。ISSCR 指南不建议进行可遗传基因组编辑(即切割和修复单个核或线粒体 DNA 基因),但该学会代表在最近参议院对 2021 年线粒体捐赠法改革(梅芙法)法案的调查中明确表示,他们支持在适当情况下使用线粒体捐赠,并且梅芙法中设想和概述的监督和用途与他们的指南一致。例如,ISSCR 指南包括:
HF(心力衰竭,HF)仍然是一个迅速发展的公共卫生问题,估计全球4000万个人患病率(Baman和Ahmad 2020)。估计还有570万个美国。成人在2009年至2012年之间经历了心力衰竭。心血管疾病的直接和间接成本正在增加,使其对社会的经济负担显着(Virani等,2020)。根据《中国心血管疾病报告》 2021年的报告,中国的心血管疾病患病率和死亡率正在增加,目前约有3.3亿人患有该疾病。心血管疾病是全球死亡的主要原因。心血管疾病的死亡率高于肿瘤和其他疾病的死亡率。每十个死亡中有四人来自心脏病,这是一个庞大的公共卫生问题,困扰着世界各地的国家。已经对心血管疾病的发展进行了系统的研究。学者建议各种模型来探索心血管疾病的形成和治疗它们的医疗干预措施。但是,仍然缺乏治疗心血管疾病的有效治疗靶标和康复疗法。此外,心血管疾病(例如高血压,胰岛素抵抗,糖尿病和肥胖)的诱发因素与心脏线粒体动力学,线粒体症和线粒体代谢性功能障碍的失衡有关。心脏是重要的能量耗尽器官之一,含有大约30%的线粒体,构成了心脏肌细胞的体积。许多发现表明心肌心肌不平衡参与不同的心血管
辅酶 Q 10 (CoQ 10 ) 缺乏表现出多种器官功能障碍的迹象,某些亚型表现为单纯肾脏受累,并发展为慢性肾病。在这些患者中,早期口服 CoQ 10 已被证明可以减少蛋白尿并延缓慢性肾病的发展,这表明它可能对这些患者具有肾脏保护潜力。然而,CoQ 10 在线粒体中的生物利用度低,因此其功效有限。我们的目标是开发针对线粒体的载 CoQ 10 聚(乳酸-乙醇酸)-聚(乙二醇)-三苯基膦纳米粒子 (CoQ 10 -TPP-NPs),以更有效地治疗 CoQ 10 肾病。这些纳米粒子的尺寸约为 150 nm,zeta 电位为 + 20 mV。纳米粒子的包封效率确定为 40%。细胞毒性研究表明,暴露于纳米粒子的人肾近端小管上皮细胞的活力没有受到影响。通过代谢组学分析的线粒体功能评估了配制纳米粒子对体外疾病模型的有效性,该模型是通过基于 siRNA 的 COQ8B 沉默在人肾近端小管上皮细胞中开发的。我们发现,与游离 CoQ 10 相比,用针对线粒体的纳米粒子治疗 COQ8B -/- 细胞在增加三羧酸循环率方面更有效。我们的配方在治疗 CoQ 10 相关肾病方面比传统配方更有效。
MT-RNR1基因位于线粒体DNA(mtDNA)中。线粒体DNA与位于核中的DNA分开。它是唯一的,因为单个细胞中有多个线粒体,因此有多个mtDNA副本。MT-RNR1变体存在于所提供的样品中测试的mtDNA中的100%。因为该变体存在于所有测试的mtDNA中,因此被认为是同质的。当变体仅存在于测试的mtDNA的一部分中时,它被认为是异质的。样品的部分存在mtDNA变体中存在的一部分在单个个体中的组织类型(例如血液,肌肉或皮肤)之间的不同。在其他组织中存在这种变体的比例是未知的,因为颊是唯一测试的组织。在细胞表达线粒体呼吸链的生化异常之前,具有序列变体的mtDNA比例必须超过临界阈值水平(PMID:9239539)。