线粒体被称为“细胞的发电站”，因为它们是ATP的主要来源，ATP是一种化学能量的载体分子，在许多代谢反应中用途广泛。ATP是由线粒体膜内的电子传递链(ETC)产生的。简而言之，ETC由一系列提供和接受电子的蛋白质复合物组成。然而，尽管线粒体对细胞的能量供应很有用，但它们也有黑暗的一面。在ETC中，电子从一个络合物传递到另一个络合物，一些电子可以逃逸并转移到分子氧(O)中₂)，从而转化为自由基，即超氧阴离子(O₂•^{- - - - - -})，这一过程被称为电子泄漏。这个自由基是本身相当无害，但可以转化为高度危险和破坏性的分子，如羟基自由基(•OH)和过氧亚硝酸盐(ONOO)^{- - - - - -}）.后一种化合物是由O相互作用形成的₂•^{- - - - - -}一氧化氮(NO)是一种由NO合成酶产生的信号分子自由基。过氧亚硝酸盐的进一步代谢导致其他自由基，包括•OH，•NO₂和碳酸盐自由基(CO)_3.•^{- - - - - -})，由过亚硝酸盐-一氧化碳形成₂加合物。次级的、高度活性的自由基危及线粒体的功能状态。一个关键参数是•NO的可用性，它是过量形成的，例如，在炎症或神经元过度兴奋的条件下。线粒体的损伤对细胞是致命的，因为这可能导致细胞凋亡，一种程序性细胞死亡的形式。如果细胞没有死亡，它们可以通过自噬消除受损的线粒体。因此，神经元周围的线粒体可能会被耗尽，突触附近线粒体的减少会损害神经元间的通讯。与此同时，许多已知的疾病中线粒体功能障碍是至关重要的，这导致了“疾病发电站”的属性。看看•OH、•NO、•NO的作用₂，及一氧化碳_3.•^{- - - - - -}揭示了它们以多种方式与ETC相互作用，或者通过氧化和硝化ETC复合物的蛋白质，过氧化内膜中的脂质，或者通过将含氮化合物与复合物中的铁原子结合。因此，电子通量被部分阻断，由于局部瓶颈，更多的电子从ETC中泄漏出来，产生更多的超氧阴离子，从而促进自由基生成增加和进行性损伤的恶性循环。褪黑素，作为松果体的激素被发现，已被证明具有许多保护作用。它与线粒体的关系比以前认为的要深刻得多。它最近被证明是在线粒体中形成的，线粒体中也含有褪黑激素受体。褪黑素在这些细胞器中的形成具有普遍的相关性，特别是褪黑素不仅在松果体中合成，而且在许多器官中，也许几乎所有器官中都有。肾上腺外褪黑素的数量比松果体中的褪黑素多出几个数量级，但通常很少释放到血液循环中。褪黑素的线粒体保护作用是多种多样的，可以被视为一个完整的防御武器库。褪黑素下调神经元、星形胶质细胞和免疫细胞(包括脑小胶质细胞)中NO合成酶的活性，从而降低NO水平及其有害产物的产生。它还通过调节电子通量和防止延长线粒体通透性过渡孔的开放时间来减少电子泄漏。 It scavenges free radicals of high reactivity, increases levels of antioxidants such as reduced glutathione (GSH) and activities of antioxidant enzymes, and it can also prevent apoptosis.

Rudiger Hardeland
德国哥廷根大学JFB动物与人类学研究所

出版

褪黑素和电子传递链。
Hardeland R
Cell Mol Life science . 2017年11月

离线阅读:

相关文章:

	线粒体如何“感知”并对氧气的变化做出反应……线粒体——细胞内细胞器——是我们生物体的“发电站”，是主要的氧传感器，发挥信号作用，调节氧气消耗和氧气速率。
	慢性…引起的线粒体代谢改变氟化物在自然界中广泛存在，并已在世界范围内成功地用于控制龋齿。此外，对牙齿和……的发育也有有益的影响。
	线粒体DNA突变的类型比他们的…线粒体存在于大多数细胞中，在细胞和有机体能量的产生中起着重要作用，并有助于细胞/离子的稳态。线粒体拥有它们的…
	默本概念解释了为什么氧气被迫切需要来…默本概念(源自“暗燃”，表示一种受限制的不受控制的氧化过程)为氧气为何对生命秩序的即时维持如此重要提供了切实的理论依据。它假设以氧为中心的扩散…
	MoS2/h-BN/WSe2的最佳光电性能随着下一代半导体光电器件向小型化、高性能、高集成化方向发展，传统的块状材料正面临着巨大的挑战。石墨烯的发现开启了…
	加强《巴黎协定》供给侧气候变化…为了实现《巴黎协定》将全球变暖控制在2摄氏度以下的目标，世界上大部分的石油、天然气和煤炭储量必须永久留在……