Cell│线粒体能量代谢异常在社交障碍类神经疾病中的研究发现

       人类大脑为生命体重要的器官之一，其重量仅为身体总重量的2% ，但是却消耗了身体总能量的五分之一。生物体为了满足脑部的这种高耗能的需求，那么在大脑中的线粒体不得不通过TCA和氧化磷酸化这两个过程，产生大量的ATP，进而用于脑部正常生理功能的消耗。在脑部神经系统中，活跃的神经细胞将充分利用线粒体所产生的这些大量的ATP，来完成一系列生理生化活动，包括neurogenesis, synaptic plasticity, 以及neurot-ransmission等过程。瑞士洛桑大学基础神经科学系的研究者联合多个不同国家的重点科学实验室共同在《Cell》杂志上发表了一篇文章，该文章研究发现具有社交障碍的病态果蝇个体，其脑部线粒体处于过度活跃状态，并伴有非蛋白质氨基酸GABA含量降低的现象，该研究组认为通过研究线粒体的功能特点有可能对治疗社交障碍类神经疾病具有积极作用。

       该研究团队使用O2k细胞能量代谢测量系统证实Cyfip85.1/+果蝇的脑部线粒体处于过度活跃状态。近些年，越来越多的研究证明线粒体在脑功能障碍疾病中具有重要作用，例如自闭症（ADS）、精神分裂症（SCZ）和其他以突触功能障碍为特征的神经类疾病。本研究中，线粒体的功能表现异常在Cyfip85.1/+社交障碍的病态果蝇的脑部体现的尤其明显。

奥地利OROBOROS O2K细胞能量代谢分析仪

       使用O2k高分辨率线粒体呼吸测量系统对Control组和Cyfip85.1/+组果蝇进行线粒体能量代谢过程研究（图A）；该研究样本为单独提取出来的果蝇线粒体，针对线粒体进行了一系列的研究过程，包括了leak呼吸、氧化磷酸化能力、z大呼吸能力、琥珀酸途径、非线粒体耗氧、以及线粒体恢复能力等过程，该研究过程在同一组线粒体中加入了7种试剂，进行了10次滴加，其中FCCP作为解偶联剂，需多次滴加才可见到z大电子传递能力，如图所示，O2k为实时测量模式，可根据样本与试剂的反应情况，选择滴加次数和滴加时机，保证了样本与试剂的进行了完全的反应。结果可见，Cyfip85.1/+组果蝇的线粒体呼吸能力高于正常Control组，则表明Cyfip85.1/+组果蝇的线粒体处于过度活跃状态。

       根据此实验设计方案，分别对两组果蝇的脑部线粒体和身体部分线粒体进行了单独的对比；实验结果显示，两组果蝇的脑部线粒体呼吸能力对比（图B）；两组果蝇的身体线粒体呼吸能力对比（图C）；两组数据结果表明， Cyfip 85.1 /+ 组果蝇的头部线粒体活跃程度明显高于Control组，而身体的线粒体活性在两组之间差别不大，说明 Cyfip 85.1 /+ 组果蝇的头部线粒体过度活跃，而身体部分功能正常。由此可见，具有社交障碍的神经类疾病的果蝇，其头部线粒体功能活跃程度要明显高于其他部位，针对头部线粒体的结构与功能的研究将有可能抑制或治疗神经类疾病。

参考文献：Kanellopoulos AK, Mariano V, Spinazzi M, Woo YJ, McLean C, Pech U, Li KW, Armstrong JD, Giangrande A, Callaerts P, Smit AB, Abrahams BS, Fiala A, Achsel T, Bagni C (2020) Aralar sequesters GABA into hyperactive mitochondria, causing social behavior deficits. Cell 180:1178-97.