线粒体钙离子调控:解锁抗衰老新路径


治疗诱导的细胞老化改变钙流动和线粒体-内质网接触,抑制钙通量可抗老化,提供新治疗策略。

治疗诱导的细胞老化(TIS)会改变钙离子(Ca²⁺)流动和线粒体-内质网接触点(MERCS),导致老化细胞中的关键弱点暴露。

研究发现:

  • 细胞老化增加MERCS接触点的接触面积,但减少钙离子通量,影响细胞存活。
  • 抑制钙通量在实验和动物模型中显示出抗老化效果,为靶向老化细胞提供了新策略。
  • 此外,dmXeB作为一种潜在抗老化剂,具有治疗应用前景。

2025 年 2 月 21 日《自然》新论文:线粒体-内质网接触点 (MERCS) 处的钙 (Ca 2+ ) 通量是治疗引起的衰老 (TIS) 中衰老溶解的新靶点

什么是线粒体和内质网接触点(MERCS)
线粒体和内质网接触点(MERCS)已经被认为是协调各种细胞过程(比如代谢和细胞凋亡)的关键通讯平台。

在致癌基因引起的衰老(OIS)、氧化应激引起的衰老(OSIS)和复制性衰老(RS)的情况下,一些研究发现 MERCS 的接触面积增加了,同时内质网和线粒体之间的钙离子(Ca²⁺)流动也增加了,这些都是导致细胞衰老的原因。

不过,MERCS 在治疗引起的衰老(TIS)中的作用还没有被研究过。我们猜测,这些差异可能与细胞内线粒体钙离子的基础水平以及细胞暴露在高钙离子环境中的时间有关。如果细胞长时间暴露在高钙离子环境中,可能会激活一种减少线粒体吸收钙离子的补偿机制,这可能是细胞为了防止线粒体功能受损或细胞死亡而采取的一种保护性反应。


原文大意
治疗引起的细胞老化(TIS)会改变钙离子(Ca²⁺)的流动和线粒体与内质网接触点(MERCS),从而暴露出老化细胞中的一些关键弱点。

在这项研究中,科学家们使用了阿霉素和依托泊苷这两种药物来引发TIS,结果发现MERCS的接触面积增加了,但内质网和线粒体之间的钙离子流动却明显减少了。

具体来说,TIS细胞中IP3R这种蛋白质的表达减少了,而且IP3R和VDAC1之间的互动也减少了,这就影响了钙离子的转移。这种钙离子流动对于维持老化细胞的生存非常重要,因此它可能成为一个治疗的目标。

通过抑制内质网和线粒体之间的钙离子流动,无论是在实验室里还是在动物实验中,都显示出抗老化的效果,这为针对老化细胞的治疗提供了一种新的方法。

细胞老化的典型特征包括细胞停止复制和出现一些特殊的变化,比如分泌物的改变、肿瘤抑制基因的激活、染色质和基因组的变化、老化相关酶的活性增加以及代谢的改变,特别是与线粒体相关的改变。这些改变包括线粒体网络的不平衡、线粒体膜电位和电子传递链的变化以及失调。细胞老化有多种类型,包括复制性老化、致癌基因引起的老化和治疗引起的老化。

线粒体功能的一个关键因素是钙离子流入线粒体:

  • 钙离子主要从内质网通过线粒体和内质网之间的接触点(MERCS)进入线粒体。
这些接触点的厚度通常在10到50纳米之间:
  • 内质网释放钙离子是通过IP3受体和瑞安诺丁受体介导的,
  • 然后钙离子通过线粒体外膜的VDAC通道进入线粒体内膜的MCUC复合物。

总之,研究表明,在老化细胞中,MERCS增加,但线粒体钙离子流动减少,这两者对于维持这些细胞的稳定状态非常重要。

内质网和线粒体之间钙离子转移的受损是老化细胞背景下的一个关键弱点,也是抗老化的一个有吸引力的目标。