粒線體疾病

粒線體與老化

生長與老化是一體兩面的事,小時候身體為了要趕快生長,所以體內許多反應都為了要趕快”長大”,但是隨著年紀越大,部分物質反而對老化有加速的功能,而且一些維持年輕的物質就會慢慢地下降。粒線體內的酵素活性就是隨著年齡上升,反而下降了,而且經過不斷的”長大”,粒線體內自己的DNA也很容易突變(粒線體DNA的突變機率,是細胞核內DNA的10倍),一旦粒線體內酵素來不及修復這些DNA,突變就被累積下來,達到一定程度,粒線體就無法正常的工作。發電廠不工作能量無法產生,氧化自由基也會大量上升,破壞細胞內正常的物質。「老化」就像溫水煮青蛙一樣,不像疾病快速造成細胞的破壞,是自發性而且必然地,但是提早預防這些破壞、保護粒線體減少損傷,就可以減少破壞、延緩老化。

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【圖】粒線體損傷及缺失與疾病發生的發生

退化性神經性疾病

退化性神經性疾病主要中樞神經系統的病變,造成的運動失能及記憶喪失等病徵。除了先天性基因異常的造成神經病變外,退化性神經性疾病在老年人中最容易發生,老化是這類疾病最大的危險因子,與健康的老化不同,更激烈更具破壞性。在老化身體機能都下降時,神經細胞內的粒線體被大量的氧化自由基破壞,累積大量的粒線體無法自行修復,神經細胞又無法清除這些壞掉的粒線體,於是粒線體功能喪失下,導致神經細胞死亡。因為神經細胞不易複製與再生的特性,一旦死亡後就可能造成永久性的傷害。其中阿茲海默症、帕金森氏症、亨丁頓氏舞蹈症與肌萎縮側索硬化症等,都是粒線體損傷所造成退化性神經性疾病。

心血管疾病

粒線體受損而且沒有立即修復時,首要影響就是能量生成減少,而且粒線體也會生成大量的自由基,這對工作量很大的心臟組織馬上就造成衝擊。心臟病的病人身上發現,粒線體的活性下降,導致能量產生效率降低,使心室不正長的肥大,收縮功能喪失,最終導致心衰竭。同時,在高血壓狀態中,心肌細胞內的粒線體數量也會減少,也一樣造成粒線體活性下降等問題。在心肌梗塞然後血液再回流後,也會造成心肌細胞的粒線體脆弱損傷,易產生大量的自由基,且誘發心肌細胞死亡。粒線體大量產生具破壞性的自由基,也會氧化血液中的壞的低密度膽固醇,加劇對血管壁的破壞,增加粥狀動脈硬化的發生。

代謝疾病

第二型糖尿病的發生也與粒線體的功能失調有關,因為胰臟細胞內的粒線體受損,讓胰臟無法正常分泌胰島素,再者肌肉、肝臟、脂肪細胞內粒線體偵測能量的功能壞了,造成細胞內儲存與代謝葡萄糖的能力降低,使得血液中的葡萄糖含量一直在高濃度的狀態,而造成糖尿病。

免疫系統

免疫系統是人體對抗外來入侵物的防線,當病原菌通過皮膚與黏膜的屏障時,體內還有免疫細胞可以保護身體對抗外來的攻擊,這群免疫細胞可分為兩大群,為「先天性免疫反應」與「適應性免疫反應」兩道防線。巨噬細胞自然殺手細胞主要參與非專一性的先天性免疫反應,粒線體的角色在這些免疫細胞中相當重要,當巨噬細胞發現外來物時需要大量的能量供給,能夠快速移動靠近病原菌,將它們吞噬然後清除。在巨噬細胞在吞噬殺菌的過程中,也需要粒線體提供具有殺菌功能的自由基,將病原清除。自然殺手細胞也需要細胞內粒線體提供大量的能量,延長細胞壽命,對抗及清除受感染的細胞。在時間上,參與先天性免疫反應的細胞接下來,就是啟動「適應性免疫」,包括T細胞與B細胞的活化。健康的粒線體可幫助T細胞分化、增生,啟動專一性細胞毒殺作用,也讓B細胞分化成熟,產生抗體。所以維持健康的粒線體功能,就可避免免疫系統的功能下降,以利對抗病原入侵。

肺部疾病

肺部與支氣管是身體內容易接觸到外界污染的器官,不管事對抗外界的病毒或細菌,甚至於空氣中污染的懸浮粒子PM2.5都是需要經過呼吸道,這些汙染物就容易造成肺部組織的傷害,特別是造成肺部細胞內的粒腺體DNA損傷,產生大量的氧化自由基,促使一連串的發炎反應,使肺部持續處於慢性發炎狀態,可能造成氣喘、慢性阻塞性肺病、肺部纖維化等疾病。特別的是,抽菸的人也很容易造成粒線體產生大量的氧化自由基,長期之下對肺部也會造成相當的破壞。相對於慢性的肺部疾病,在急性肺損傷、急性呼吸道狹窄中,因為肺部細胞內的粒線體嚴重損傷,很快地損傷的粒腺體就誘導肺部細胞快速死亡,馬上肺部氣體交換功能就喪失,無法呼吸。急性肺損傷、急性呼吸道狹窄病人致死率相當高,而且目前也無有效的治療藥物出現。