如果汽車(chē)在路途發(fā)生電瓶電用光的情形，我們會(huì)打電話請(qǐng)求援助，或得到碰巧路過(guò)的仁慈車(chē)主的援手。腦缺血發(fā)生時(shí)，神經(jīng)元會(huì)因?yàn)槿毖跞碧嵌ゼ?xì)胞電池（線粒體）的功能，受損神經(jīng)元也可以請(qǐng)求星形膠質(zhì)細(xì)胞的幫助，讓這些非神經(jīng)元細(xì)胞將它們的線粒體貢獻(xiàn)出來(lái)，幫助神經(jīng)元度過(guò)難關(guān)。這就是剛剛發(fā)表在《自然》雜志的一篇研究論文的核心發(fā)現(xiàn)。盡管這一發(fā)現(xiàn)仍然比較初步，但可能會(huì)引起腦缺血等腦損傷治療的新思路。

以色列拉賓神經(jīng)生物學(xué)研究所神經(jīng)生物學(xué)家魯文·斯坦因說(shuō)：“這是一個(gè)非常有趣和重要的研究，描述了一種星形膠質(zhì)細(xì)胞保護(hù)神經(jīng)元的新機(jī)制?！本€粒體能產(chǎn)生細(xì)胞能量分子ATP，維持細(xì)胞的各種功能。為了維持大腦神經(jīng)沖動(dòng)傳遞需要的能量，神經(jīng)元一般都擁有大量的線粒體。線粒體本身也會(huì)發(fā)生衰老和損傷，受損傷或衰老線粒體被細(xì)胞清除，線粒體通過(guò)分裂復(fù)制維持足夠數(shù)量的線粒體，因此，神經(jīng)元線粒體不斷發(fā)生更新。流行觀點(diǎn)認(rèn)為，線粒體起源于一種原始微生物，是被其他細(xì)胞捕獲吞噬與宿主細(xì)胞形成的共生關(guān)系。如果線粒體受損或線粒體功能不足以維持細(xì)胞的需要，有可能會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞死亡。

2014年，科學(xué)家發(fā)表第一個(gè)證據(jù)表明，損傷線粒體能在大腦細(xì)胞之間跨細(xì)胞轉(zhuǎn)移，神經(jīng)元內(nèi)損傷的線粒體釋放后被星形膠質(zhì)細(xì)胞攝取后被處理。麻省總醫(yī)院神經(jīng)生物學(xué)家Eng Lo和KazuhideHayakawa等最新研究是證明，星形膠質(zhì)細(xì)胞是否可以給受損神經(jīng)元提供健康的線粒體。過(guò)去也有一些研究支持這一想法，例如2012年有研究發(fā)現(xiàn)骨髓干細(xì)胞能給損傷后肺細(xì)胞提供健康線粒體。為了證明這種思路，Lo和Hayakawa與北京首都醫(yī)科大學(xué)科學(xué)家聯(lián)合開(kāi)展研究。Lo說(shuō)，過(guò)去研究發(fā)現(xiàn)，星形膠質(zhì)細(xì)胞能通過(guò)CD38酶激活接受來(lái)自損傷神經(jīng)元的求救信號(hào)。CD38活性可在多種組織細(xì)胞損傷后被激活。星形膠質(zhì)細(xì)胞也能制造這種蛋白酶。

Lo等采用基因工程技術(shù)讓小鼠產(chǎn)生更多CD38，然后體外培養(yǎng)這種動(dòng)物大腦來(lái)源的星形膠質(zhì)細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這種星形膠質(zhì)細(xì)胞可以釋放更多正常線粒體。然后將這種含有豐富線粒體的培養(yǎng)基加入到損傷神經(jīng)元的培養(yǎng)皿，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在24小時(shí)內(nèi)，受損傷神經(jīng)元能攝取這些線粒體。與沒(méi)有接受線粒體的神經(jīng)元相比，攝取線粒體的神經(jīng)元能生長(zhǎng)出新的突起，生存時(shí)間延長(zhǎng)，細(xì)胞內(nèi)ATP水平增加。這說(shuō)明線粒體能被受損神經(jīng)元攝取，并能發(fā)揮保護(hù)神經(jīng)元的作用。然后課題組證明這種現(xiàn)象在動(dòng)物腦內(nèi)也會(huì)發(fā)生。直接給腦缺血?jiǎng)游锬X內(nèi)注射來(lái)自星形膠質(zhì)細(xì)胞的線粒體，24小時(shí)后處死動(dòng)物取出大腦進(jìn)行形態(tài)學(xué)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)缺血腦區(qū)神經(jīng)元不僅能吞噬線粒體，而且促進(jìn)細(xì)胞存活的標(biāo)志分子更多。

最后課題組證明CD38在線粒體轉(zhuǎn)移中的必要性。給動(dòng)物注射小RNA干擾CD38基因表達(dá)。接受這種處理的動(dòng)物腦缺血后神經(jīng)元內(nèi)來(lái)自膠質(zhì)細(xì)胞的線粒體數(shù)量更少，神經(jīng)行為學(xué)結(jié)果與形態(tài)學(xué)符合，也表現(xiàn)更差。（這個(gè)結(jié)果似乎有一些邏輯問(wèn)題，前面的研究是說(shuō)明CD38是膠質(zhì)細(xì)胞釋放線粒體的必要分子，這個(gè)研究是說(shuō)明CD38是神經(jīng)元攝取線粒體的重要基礎(chǔ)，這兩個(gè)并不是一個(gè)過(guò)程。前面體外神經(jīng)元攝取線粒體實(shí)驗(yàn)也需要對(duì)這個(gè)過(guò)程進(jìn)行驗(yàn)證。而且一般來(lái)說(shuō)，線粒體釋放和攝取不應(yīng)該用同樣一個(gè)分子來(lái)介導(dǎo)）。

伯明翰大學(xué)微生物學(xué)家FrancesLund認(rèn)為，考慮到CD38分子在多種系統(tǒng)如免疫系統(tǒng)中的重要性，根據(jù)這一研究開(kāi)展相關(guān)藥物研究理由仍然不充分。例如目前仍然不知道CD38是不是決定線粒體跨細(xì)胞轉(zhuǎn)移的唯一決定因素。不過(guò)匹茲堡大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)家陳俊認(rèn)為，這一發(fā)現(xiàn)可能會(huì)延伸出新的線粒體功能障礙疾病的治療方法。例如帕金森病是一種神經(jīng)退行性疾病，是中腦黑質(zhì)產(chǎn)生多巴胺的神經(jīng)細(xì)胞大規(guī)模死亡，這些細(xì)胞死亡與線粒體功能障礙密切相關(guān)。未來(lái)臨床醫(yī)生可以給患者提供線粒體治療。

更大膽的設(shè)想是，科學(xué)家掌握了線粒體治療的基本方法，或許能進(jìn)行線粒體病的治療。白色脂肪細(xì)胞和褐色脂肪細(xì)胞的最關(guān)鍵區(qū)別就是線粒體數(shù)量，那么用線粒體治療肥胖或許是比較理想的手段。在生物進(jìn)化中，線粒體形成是決定多細(xì)胞生物進(jìn)化的關(guān)鍵步驟。今天我們?cè)俅蜗蚓€粒體求助，解決人類(lèi)健康問(wèn)題?？赡苡幸恍W(xué)者開(kāi)始如何培養(yǎng)和制備線粒體。將來(lái)臨床上會(huì)出現(xiàn)一種新的治療方法，線粒體治療學(xué)。