前沿产经网 深度研究产业经济

首页 /  综合视点

线粒体呼吸功能障碍导致软骨退行性疾病

科隆医学院和大学医院实验新生儿学主任Bent Brachvogel教授领导的研究小组发现了以前未知的组织组织调节机制。与Brachvogel团队的其他研究人员一起,这项新研究的第一作者兼执业药剂师Kristina Bubb研究了所谓的细胞外基质(ECM)的变化,并建立了线粒体呼吸链(细胞中的一系列反应)与ECM平衡之间的联系。“线粒体呼吸链功能促进软骨细胞外基质完整性”的研究现已发表在《生物化学杂志》上。

肌肉骨骼疾病是全世界慢性疼痛和活动能力丧失的主要原因。两者都严重限制了人们的生活质量。通常,幼儿期疾病或细胞外基质的年龄相关变化会导致长期慢性疾病和肌肉骨骼系统功能障碍。例如,ECM的变化可能导致关节病和骨质疏松症。

ECM是细胞间空间中细胞间的组织,主要位于结缔组织中。它由细胞产生,嵌入细胞并形成组织的稳定框架。然而,由于对ECM紊乱与肌肉骨骼疾病之间的联系知之甚少,目前还没有具体的治疗方案。研究小组发现,软骨组织中的线粒体呼吸链在维持ECM平衡(内稳态)方面起着关键作用。呼吸链是细胞能量代谢的一部分:线粒体是负责生物体能量产生的“细胞动力室”,在线粒体中发生一系列生化反应。这可能影响软骨中ECM的完整性和机械稳定性,也可能影响许多其他组织中ECM的完整性和机械稳定性。

在一个模型生物中,研究人员证明软骨中线粒体呼吸链的功能障碍与出生后骨骼生长的延迟有关。为了进一步研究分子间的关系,科学家们使用了最新的测序和测量技术:他们采用高分辨率scRNA测序、质谱和电子显微镜相结合的方法来研究呼吸链功能的软骨特异性失活。他们发现线粒体呼吸的丧失会导致组织的紊乱和扩张,以及软骨基质的硬化。这是由代谢信号受损引起的,代谢信号继发性地改变了软骨的成分和机械特性。

据研究人员称,这些结果是更好地理解肌肉骨骼疾病的一个重要里程碑。从中长期来看,它们可以促进新的诊断和治疗方法的发展。Brachvogel教授也是德国研究基金会(DFG)资助的“肌肉骨骼细胞外基质稳态新分子因子”研究组的发言人。他说,“细胞的能量代谢对于细胞外基质的产生非常重要,但到目前为止,这些成分之间的相互作用还没有得到充分的了解。我们第一次证明了线粒体呼吸链作为软骨细胞外基质稳态的必要能量供应商的重要性。”

Kristina Bubb补充说,他们的研究已经确定线粒体呼吸链是治疗退行性软骨疾病中细胞外基质缺陷的新治疗靶点

基于这些发现,将阐明细胞能量代谢、EZM稳态和肌肉骨骼疾病发展之间的确切分子联系。在未来,研究结果将纳入肌肉骨骼系统退行性疾病新治疗策略的开发中。