線粒體是一種引人注目的變形細胞器，長期以來一直被認為是我們細胞內的動力室。但人們對這些微小能量發生器的不斷分裂和融合如何影響幹細胞功能和組織再生知之甚少。

現在，渥太華大學醫學院Mireille Khacho博士的實驗室進行了一項引人注目的新研究，揭示了成人肌肉乾細胞中線粒體動力學的重要作用。成人肌肉乾細胞是一種獨特的原始細胞，是人體肌肉更新和修復的原材料。

2022年9月1日發表在《細胞幹細胞》（Cell Stem Cell）雜誌上的這項研究發現，線粒體在伸長和分裂時的形狀轉變實際上是在調節成人肌肉乾細胞的休眠狀態。

The mitochondrial protein OPA1 regulates the quiescent state of adult muscle stem cells,

Cell Stem Cell

（2022）。 DOI： 10。1016/j。stem。2022。07。010

這一新發現可能是一個重要的啟示，因為成人肌肉乾細胞——通常存在於一種被稱為靜止的休眠狀態——對組織穩定性至關重要。休眠對這些細胞的壽命至關重要，它們需要一種微妙的平衡。當它們被啟用用於更新和修復遭受損傷或被疾病腐蝕的組織時，它們會從保護狀態中被喚醒。

從本質上講，她的實驗室表明線粒體具有廣泛的功能。它們不僅充當內部感測器和通訊器，他們的分裂還在幹細胞的整體維持和功能中起著重要作用。透過使用獨特的小鼠模型的一系列操作，研究人員表示，重要的線粒體成型蛋白OPA1調節成人肌肉乾細胞的休眠狀態。這種蛋白質的慢性丟失和持續分裂導致嚴重的肌肉乾細胞缺陷。

Khacho博士的團隊表示，這些發現首次表明，蛋白質OPA1——線粒體融合的主要調節因子之一——對肌肉乾細胞的維持和功能至關重要。他們拼湊出了幹細胞耗竭與線粒體失衡和功能失調之間的聯絡。

渥太華大學生物化學、微生物學和免疫學系助理教授、線粒體動力學和再生醫學加拿大研究主席Khacho博士說：“這篇論文揭示了生理機制，然後用它來解釋疾病和衰老中可能出現的問題。”

這個微小結構的作用有點違反直覺。Khacho博士解釋說，一般來說，線粒體的斷裂對組織中的細胞是一種破壞性現象。但在他們對成人肌肉乾細胞的實驗中，她的團隊發現，它們的碎裂也是一種生理機制，可以啟用向細胞核發出的訊號。它透過增加一種叫做谷胱甘肽的抗氧化肽的水平來實現這一點。更有趣的是，他們發現了這種肽的一種新功能：它作為一種訊號分子，調節了線粒體和細胞核之間的相互影響。

“線粒體的破壞可能是我們在疾病和衰老中失去幹細胞的原因，”Khacho博士說。“如果你有一個線粒體動力學失衡的場景，這可能發生在疾病和衰老中，最終會發生的是你的幹細胞會失去它們的保護性休眠，它們會隨著時間的推移而耗盡。”

該團隊的見解肯定會引起研究一系列肌肉相關退行性疾病以及衰老過程中肌肉無力和萎縮的科學家的濃厚興趣。此外，它可能最終有助於為治療策略鋪平道路，以改變幹細胞中的線粒體動力學和功能，從而恢復組織的再生潛力。

這很重要，因為肌肉退化是全世界殘疾的主要原因。這些發現揭示了線粒體破壞對成人幹細胞功能障礙的作用，這可能是朝著恢復退行性疾病和衰老中肌肉再生潛力的努力邁出的一步。