线粒体

线粒体是氧气蓄积问题的核心成因

线粒体是细胞的能量工厂，依靠消耗氧气为机体供能，其内部最大分子功能复合体为复合体Ⅰ。

线粒体是人体细胞的“能量工厂”，负责将食物转化为人体可直接利用的能量。

维生素B12缺乏的症状发展缓慢，极具迷惑性，常常被误认为是正常衰老的表现。

线粒体是细胞内产生能量的细胞器。

线粒体是细胞内的特化结构，可将营养物质转化为可利用的能量，常被称为细胞的“动力工厂”，能够生产为多种细胞活动供能的三磷酸腺苷（ATP）。

线粒体是细胞中负责产生能量的关键结构。

目前已知巨噬细胞（一类免疫细胞）和血管内皮细胞会执行这种线粒体降解。

这篇综述构建了一个令人信服的整合框架：运动通过"局部能量感应-线粒体重塑-突触增强"和"外周因子释放-中枢神经营养"两条主线，汇聚于神经元线粒体这一核心枢纽，最终提升突触可塑性和认知功能。

最新发表在中国体育科学会会刊《运动医学与健康科学（英文）》（SportsMedicineandHealthScience,SMHS），来自弗吉尼亚理工大学Carilion生物医学研究所颜镇（ZhenYan）教授团队的综述，提出了一个整合性假说：运动通过激活神经元内的能量感应信号网络（AMPK-SIRT1-PGC-1α轴），促进线粒体重塑和氧化还原平衡，同时诱导外周组织释放"运动因子"（exerkines），二者协同增强突触可塑性，从而改善认知功能。

这三条通路形成协同网络：运动同时激活AMPK、SIRT1和PGC-1α，共同驱动线粒体适应和突触重塑。

二甲双胍作为间接AMPK激活剂，已被证明能重现部分耐力运动的认知和线粒体适应效果；

Galganski等人（2025）的最新研究表明，八周耐力训练增加大脑NRF2表达和谷胱甘肽还原酶活性，与线粒体适应标志物（Tfam、Vdac1）的增加相平行。

这种冗余意味着，即使单个信号节点受损，运动仍可维持全身线粒体适应。

二、运动诱导的线粒体适应性重塑

MitoCatch-C：对受体细胞进行改造，使其表达可识别线粒体表面分子的结合蛋白；

线粒体表面对应的结合配体又是什么？

全身信号网络：线粒体因子、线粒体代谢物与线粒体衍生囊泡

哺乳动物中，收缩骨骼肌释放线粒体因子、线粒体代谢物和线粒体衍生囊泡，构成多通道、功能冗余的通讯网络。

Ayupov团队使用的MitoCatch突破了这一障碍，实现线粒体的细胞特异性靶向，并让移植线粒体与受体细胞自身线粒体融合。

Ayupov等人提供证据表明，通过MitoCatch移植的线粒体可发生内体逃逸，并与受体细胞自身的线粒体融合。

两者共同推动线粒体未折叠蛋白反应，修复线粒体蛋白质稳态，增强抗氧化能力，并促进线粒体因子和线粒体代谢物的合成与释放。

囊泡携带线粒体蛋白和miRNA，在受体细胞中调节线粒体质量控制。

运动时呼吸链加速产生的活性氧，造成线粒体蛋白氧化和错误折叠。

她观察到，缺乏过氧化物酶体的细胞，可以通过线粒体脱落的囊泡与内质网囊泡融合，从头生成过氧化物酶体。

而佩纳斯的发现表明，麦克布赖德的结果绝非偶然特例，线粒体脱落的囊泡其实用途广泛。

它同时也为一项假说提供了有力支持：最早期的线粒体脱落的膜囊（囊泡），最终演化成真核细胞内的各种细胞器——真核生物包括动植物，其细胞拥有被膜包裹的细胞核及其他胞内区室。

3.3MOTS-c：线粒体编码的核调节肽

几乎所有哺乳动物细胞都会利用名为线粒体的细胞器从营养物质中获取能量，并合成维持细胞健康所需的分子。

这被认为可以支持接受线粒体的细胞的代谢功能，或让供体细胞清除受损线粒体。

明晰线粒体摄取机制的多样性，可揭示胞外线粒体的细胞特异性处理方式，指导未来线粒体移植的工程化改造。

大脑仅占人体重量的2%，却消耗全身20%的能量，这一惊人的能量需求主要由神经元线粒体通过氧化磷酸化来满足。

一、神经元线粒体与突触功能的紧密耦合

癌细胞线粒体的响应比健康线粒体更明显，铝箔不透光隔板可阻断该效应⁹。

但他同时补充，该研究还不能证实线粒体移植具备治疗效果。

不过，已有研究证实，在缺氧病理条件下，自体线粒体移植具备治疗价值：先天性心脏术后可帮助心室功能恢复（Emani等人，2017；

线粒体移植依赖具备功能的活细胞作为作用底物，损伤程度重、治疗前等待时间长，很可能限制了视力恢复的潜力。

选择自体线粒体移植，原因在于该疗法可针对缺血组织直接发挥作用，能够将线粒体直接作用于受损神经元，且该患者已无其他有效治疗手段。

采用新鲜自体线粒体移植技术开展的人体临床实践，此前均局限于眼部以外的器官。

今年5月，研究人员获得美国食品药品监督管理局（FDA）的紧急许可，得以对这名女性实施眼部线粒体移植。

线粒体移植，是将具备活性、可进行呼吸作用的线粒体，输送至自身线粒体已受损的组织内。

如今，科学家报道了首例眼部线粒体移植手术。

此前人体临床试验已经将线粒体移植应用于心脏与大脑。

世界首例眼部线粒体移植世界首例眼部线粒体移植精选

首例眼部线粒体移植手术

这一生物学过程的发现催生了一种新兴治疗方法——线粒体移植：将分离出的健康线粒体直接注入组织或血液，以治疗线粒体疾病。

临床前动物研究与临床试验表明，线粒体移植可改善原发性线粒体疾病以及缺血再灌注损伤（缺氧后血流恢复导致的组织损伤）的预后。

PGC-1α是线粒体生物发生的主调节因子。

在哺乳动物中，冲刺间歇运动可诱导骨骼肌线粒体应激并激活UPRmt，中等强度持续运动则主要促进经典线粒体生物发生。

它进入受体细胞后发生AMPK依赖的核转位，与线粒体生物发生形成正反馈，在心脏、骨骼和中枢神经系统中发挥保护作用。

首先是线粒体生物发生：Steiner等人（2011）证明，八周跑步机训练显著增加小鼠海马区PGC-1α、柠檬酸合酶mRNA和线粒体DNA拷贝数。

在病变肺动脉细胞中，线粒体镁过量会驱动代谢紊乱、乳酸堆积、钙超载、线粒体损伤与细胞异常增殖；

从线虫神经元中一个线粒体基因的敲低，到人类骨骼肌中大量线粒体的同步应激，核心逻辑在不同物种间保留：局部的、可控的线粒体应激，可通过多种分子信号转化为全身的保护性适应。

图3运动肌肉向远端器官传递线粒体因子和代谢物信号机制

一套蛋白结合系统可将产能细胞器精准导向目标细胞，有望改进线粒体功能障碍的治疗手段。

线粒体功能障碍是肥胖、2型糖尿病、心血管疾病、心力衰竭、阿尔茨海默病、帕金森病和癌症等多种疾病的共同特征，也是原发性线粒体病的主要病因，例如导致视力丧失的莱伯遗传性视神经病变（LHON）。

这项工作提出了关于细胞器在细胞间移动的关键问题，显著提升了线粒体移植作为广谱线粒体功能障碍疾病治疗策略的潜力。

9月15日，记者从陆军军医大学西南医院获悉，该院内分泌科隆敏教授团队在国际糖尿病顶级期刊《Diabetes》（糖尿病）发表论著，首次揭示了线粒体蛋白mGPDH（线粒体甘油-3-磷酸脱氢酶）在糖尿病创面中的异常高表达是导致成纤维细胞修复功能

亚当斯说：“即便渗漏线粒体带来的免疫信号还在，干扰代谢信号仍能降低SASP基因的可及性，并带来机体功能获益。

在发育神经元中敲低PGC-1α导致树突线粒体密度和ATP可用性显著降低，树突棘密度减少，突触成熟标志物表达受损；

无论是肥胖诱导的胰岛素抵抗、慢性应激、创伤后应激障碍（PTSD）还是阿尔茨海默病模型，运动训练都能恢复海马线粒体氧耗、钙保留能力，降低ROS生成，并伴随认知表现的改善。

实验显示，CPACC能够减少肝细胞内脂质堆积、增强线粒体呼吸功能、降低血浆柠檬酸水平，并促使脂肪向更具代谢活性的米色脂肪转化。

当镁离子通过由MRS2基因控制的通道进入线粒体时，会降低细胞高效燃烧糖分与脂肪的能力。

研究人员发现，减少镁离子进入线粒体，会改变细胞对柠檬酸（合成脂肪的关键分子）的代谢过程：线粒体镁含量降低，更少的柠檬酸会从线粒体中流出用于合成脂肪。

2024年发表于《线粒体》（Mitochondrion）的研究显示，线粒体内部镁水平降低，会增强线粒体钙离子单向转运蛋白（MCU）的活性，该蛋白负责调控钙离子进入线粒体。

“降低线粒体镁水平能够缓解长期饮食应激带来的不良影响。

运动时呼吸链加速产生的活性氧，造成线粒体蛋白氧化和错误折叠。

配图说明：格拉德斯通研究所科研团队（图中为安库尔·加尔格）证实，低氧环境可缓解线粒体质量调控机制缺陷引发的疾病。

降低MRS2活性可改善线粒体功能，缓解大鼠血管重构。

“现阶段尚无通用特效药能够治疗线粒体病，而低氧疗法带来新希望——它或许不只能治疗单一病症，而是适用于多种线粒体遗传疾病。

一套蛋白结合系统可将产能细胞器精准导向目标细胞，有望改进线粒体功能障碍的治疗手段。

在哺乳动物中，冲刺间歇运动可诱导骨骼肌线粒体应激并激活UPRmt，中等强度持续运动则主要促进经典线粒体生物发生。

线粒体渗漏所引发的免疫信号依然存在，但代谢信号被抑制后，SASP基因不再容易被激活。

一条可改变炎症基因可及性的线粒体通路，有望成为新靶点，在不杀伤有害衰老细胞的前提下抑制其危害。

但这项研究表明，在线粒体内，镁含量过高非但不是能量燃料，反而会像“刹车”一样抑制代谢。

而过表达则增加线粒体含量和生物能量容量，促进树突棘形成。

Galganski等人（2025）的最新研究表明，八周耐力训练增加大脑NRF2表达和谷胱甘肽还原酶活性，与线粒体适应标志物（Tfam、Vdac1）的增加相平行。

运动促进健康的分子密码：从一块肌肉的“线粒体应激”到全身的“持续保护”运动促进健康的分子密码：从一块肌肉的“线粒体应激”到全身的“持续保护”精选

3.5功能冗余上述因子汇聚于重叠的线粒体保护通路。

两者共同推动线粒体未折叠蛋白反应，修复线粒体蛋白质稳态，增强抗氧化能力，并促进线粒体因子和线粒体代谢物的合成与释放。

理论基石：细胞非自主信号的三大特征1.1空间传播一个组织里的轻度线粒体扰动，可以保护从未直接受到刺激的远端组织。

结语从线虫神经元中一个线粒体基因的敲低，到人类骨骼肌中大量线粒体的同步应激，核心逻辑在不同物种间保留：局部的、可控的线粒体应激，可通过多种分子信号转化为全身的保护性适应。

运动促进线粒体分裂、融合和线粒体自噬（mitophagy），优化线粒体网络功能并增强细胞应激韧性。

”马蒂尼博士指出，“我们发现，功能异常的线粒体可以通过调控炎症基因的表观遗传开关来促进炎症。

线粒体ROS激活RABGTPase促进囊泡释放，ISRmt的ATF4臂上调囊泡运输和胞吐相关基因。

最新发表在中国体育科学会会刊《运动医学与健康科学（英文）》（SportsMedicineandHealthScience,SMHS），来自弗吉尼亚理工大学Carilion生物医学研究所颜镇（ZhenYan）教授团队的综述，提出了一个整合性假说：运动通过激活神经元内的能量感应信号网络（AMPK-SIRT1-PGC-1α轴），促进线粒体重塑和氧化还原平衡，同时诱导外周组织释放"运动因子"（exerkines），二者协同增强突触可塑性，从而改善认知功能。