蘇曉梅，張丹參,2

（1.河北醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院藥理學(xué)教研室，河北 石家莊 050000；2.河北科技大學(xué)化學(xué)與制藥工程學(xué)院，河北 石家莊 050000）

腦卒中是引發(fā)死亡和身體殘疾的主要原因，缺血性腦卒中（ischemic stroke，IS）約占腦卒中發(fā)病率的80%。IS的主要治療方法是通過溶栓或機(jī)械取栓實(shí)現(xiàn)快速再通。組織型纖溶酶原激活劑是1996年以來美國食品藥品監(jiān)督管理局唯一批準(zhǔn)的治療急性IS的有效藥物，但由于治療窗狹窄，應(yīng)用受限［1］，且即使在有效時(shí)間內(nèi)再通后，梗死面積也常由于缺血再灌注（ischemia/reperfusion，I/R）損傷而繼續(xù)增大［2］，開發(fā)新的治療方法勢在必行。

線粒體是細(xì)胞有氧呼吸的主要場所，是細(xì)胞內(nèi)的能量工廠，可通過調(diào)節(jié)鈣信號、細(xì)胞代謝和細(xì)胞凋亡維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)。線粒體發(fā)生功能障礙后可參與腦缺血的發(fā)病機(jī)制，導(dǎo)致IS后神經(jīng)元損傷和細(xì)胞死亡［3］，修復(fù)線粒體功能可阻斷上述損傷過程。研究表明，在IS后，星形膠質(zhì)細(xì)胞（astrocyte，AST）可感知應(yīng)激，并將線粒體作為“help-me”信號轉(zhuǎn)移到臨近的損傷神經(jīng)元中［4］。然而，細(xì)胞間釋放和進(jìn)入的潛在機(jī)制仍有待確定。將細(xì)胞間線粒體轉(zhuǎn)移到受損細(xì)胞是治療IS的新方法，可改善受損神經(jīng)元的細(xì)胞生存狀態(tài)、神經(jīng)突再生以及其他功能特性［5］。其中，介導(dǎo)細(xì)胞間線粒體轉(zhuǎn)移的方法包括形成細(xì)胞間隧道納米管（tunneling nanotubes，TNT）或細(xì)胞外囊泡（extracellular vesicles，EV）、縫隙連接蛋白43（connexin-43，Cx43）、細(xì)胞融合和線粒體擠壓等過程。本文綜述了線粒體功能障礙在IS病理過程中的作用、介導(dǎo)細(xì)胞間線粒體轉(zhuǎn)移的主要機(jī)制以及調(diào)控細(xì)胞間線粒體轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵蛋白，為線粒體功能障礙相關(guān)疾病的治療提供新的潛在靶點(diǎn)和思路。

1 線粒體功能障礙在缺血性腦卒中發(fā)病中的作用

線粒體在細(xì)胞中發(fā)揮重要作用，包括產(chǎn)生ATP、維持氧化還原平衡和調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡等［6］。IS引起大腦氧和葡萄糖缺乏，觸發(fā)一系列破壞神經(jīng)元的細(xì)胞和分子過程，其中斷會導(dǎo)致神經(jīng)元線粒體穩(wěn)態(tài)受損［7］。腦缺血首先誘導(dǎo)基質(zhì)Ca2+超載，氧化應(yīng)激升高，隨后線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔（mitochondrial permeablity transition pore，MPTP）開放［8］；MPTP的開放使線粒體通透性增加，允許溶質(zhì)如水、大分子和離子自由進(jìn)入線粒體基質(zhì)，引起線粒體腫脹，外膜破裂，電子傳遞鏈?zhǔn)軗p，釋放大量活性氧（reac?tive oxygen species，ROS）［9］；ROS的過量產(chǎn)生與神經(jīng)元死亡密切相關(guān)，進(jìn)而導(dǎo)致缺血后腦組織的功能和結(jié)構(gòu)損傷［10］。此外，線粒體通透性升高也會促使膜電位降低，進(jìn)一步加劇線粒體ATP水平降低和細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度升高，加劇神經(jīng)元損傷［11］。因此，改善線粒體功能可能是治療IS的有效策略。

2 細(xì)胞間線粒體轉(zhuǎn)移

線粒體是電子傳遞鏈消耗氧氣并產(chǎn)生ATP的能量核心，為細(xì)胞和組織提供生命活動(dòng)所必需的能量。長期以來的觀點(diǎn)都認(rèn)為線粒體終生保留在細(xì)胞內(nèi)，是從母體遺傳的［12］。但在某些情況下，線粒體可釋放到細(xì)胞外，在細(xì)胞間進(jìn)行轉(zhuǎn)移［13］。多種細(xì)胞具有供出或接收其他細(xì)胞（包括淋巴、神經(jīng)元或心肌細(xì)胞等）線粒體的能力［14］。細(xì)胞器交換是一種特殊的細(xì)胞間通訊形式，它允許單向或雙向運(yùn)輸小分子或離子及細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)，包括線粒體、溶酶體、內(nèi)體小泡和質(zhì)膜組件等［15］。研究表明，線粒體從一個(gè)細(xì)胞轉(zhuǎn)移到另一細(xì)胞是一種保護(hù)機(jī)制，負(fù)責(zé)將受損細(xì)胞從線粒體功能障礙中拯救出來，以應(yīng)對應(yīng)激［16］。補(bǔ)充受體細(xì)胞中受損線粒體的方法很多，共孵育是最簡單的方法，不同細(xì)胞系的轉(zhuǎn)移效率不同；顯微注射和其他侵入性技術(shù)如納米刀也可向人體細(xì)胞注射線粒體并快速替換其內(nèi)源性的固有線粒體DNA（mitochondrial DNA，mtDNA），但其效率比共孵育方法低［17］。為促進(jìn)線粒體內(nèi)化進(jìn)入受體細(xì)胞，其他技術(shù)也已開發(fā)出來，如將線粒體與細(xì)胞穿透肽Pep-1結(jié)合，用線粒體外膜轉(zhuǎn)位酶磁珠標(biāo)記線粒體，以及通過MitoCeption技術(shù)增加線粒體攝取等［18-20］。

通過內(nèi)源性或外源性線粒體轉(zhuǎn)移可維持受損細(xì)胞中的線粒體功能，這在帕金森病、脊髓損傷和腦卒中模型中得到證實(shí)，強(qiáng)調(diào)了線粒體轉(zhuǎn)移治療在中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后功能恢復(fù)中的有效性［21］。線粒體轉(zhuǎn)移提供了一種有利于腦卒中后神經(jīng)元存活和再生的治療新模式。由于線粒體內(nèi)化進(jìn)入病變組織的有效性取決于線粒體細(xì)胞器的數(shù)量、質(zhì)量及其合適的輸運(yùn)方式，因此線粒體治療的療效在患者之間可能存在差異。如將線粒體轉(zhuǎn)移應(yīng)用于臨床，需要更好地了解線粒體傳遞和細(xì)胞攝取的機(jī)制。

在神經(jīng)元中，線粒體集中于突觸前神經(jīng)末梢，轉(zhuǎn)運(yùn)到胞體距離較遠(yuǎn)，因而缺血后胞體自身的線粒體不能迅速得到補(bǔ)充?？梢姡窠?jīng)元正常功能的發(fā)揮對線粒體尤為依賴，細(xì)胞外線粒體轉(zhuǎn)移為保護(hù)神經(jīng)元開辟了一條新途徑。神經(jīng)元中存在一系列與線粒體相關(guān)的調(diào)控信號，在它們的調(diào)控下，線粒體通過適時(shí)適度的動(dòng)力學(xué)變化以響應(yīng)神經(jīng)元在不同時(shí)期和不同區(qū)域的能量需求，影響神經(jīng)元的存活［22］。Huang等［23］通過原位注射或系統(tǒng)給藥轉(zhuǎn)移外源性線粒體，用溴尿苷（BrdU）預(yù)先標(biāo)記線粒體追蹤其分布，發(fā)現(xiàn)其被神經(jīng)元、AST和小膠質(zhì)細(xì)胞攝取，如阻斷供體線粒體的電子傳遞，其對神經(jīng)元的保護(hù)作用明顯減弱。在體實(shí)驗(yàn)中，原位注射線粒體可減輕大腦中動(dòng)脈阻塞（middle cerebral artery oc?clusion，MCAO）模型中大鼠的腦梗死體積，并改善其運(yùn)動(dòng)功能。此外，若通過側(cè)腦室注射肌肉來源的自體線粒體，可減弱細(xì)胞氧化應(yīng)激和凋亡，減輕反應(yīng)性AST增生，促進(jìn)神經(jīng)發(fā)生，逆轉(zhuǎn)IS后的神經(jīng)功能損傷［24］，表明外源性線粒體轉(zhuǎn)移是保護(hù)損傷神經(jīng)元的有效措施。

2.1 AST線粒體轉(zhuǎn)移治療缺血性腦卒中損傷的神經(jīng)元

在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，AST與神經(jīng)元之間存在廣泛而復(fù)雜的信息傳遞，以直接、相互作用的方式與神經(jīng)元發(fā)生聯(lián)系，在神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育、突觸傳遞、調(diào)控信息處理與信號傳遞、離子平衡、調(diào)節(jié)神經(jīng)和突觸的可塑性等方面均發(fā)揮重要作用［25］。Hayakawa等［4］報(bào)道，AST可直接為神經(jīng)元提供功能性線粒體，將神經(jīng)元從缺血性損傷中拯救出來，表明線粒體的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移過程并不局限于細(xì)胞內(nèi)，而是包含了細(xì)胞間相互作用，該作用體現(xiàn)在以下2方面：①在細(xì)胞水平上的氧糖剝奪（oxygen glucose deprivation，OGD）模型中，用熒光染料MitoTracker Red CMXRos熒光標(biāo)記AST培養(yǎng)液（astrocyte-conditioned medium，ACM）中的線粒體，再將ACM與損傷后的神經(jīng)元共孵育后，即可在神經(jīng)元內(nèi)檢測到AST線粒體，表明AST可將健康線粒體轉(zhuǎn)移給鄰近神經(jīng)元，使損傷后的神經(jīng)元ATP水平得以恢復(fù)，細(xì)胞存活率及細(xì)胞可塑性增強(qiáng)；但若從ACM中去除細(xì)胞外線粒體，則該神經(jīng)保護(hù)作用消失。②在MCAO動(dòng)物模型造模3 d后，在梗死區(qū)周圍皮質(zhì)直接注射來源于AST的線粒體，可在神經(jīng)元中發(fā)現(xiàn)該線粒體，并可通過增加磷酸化蛋白激酶B和Bcl-xL的水平而增加神經(jīng)元的存活率。上述結(jié)果表明，AST可以通過轉(zhuǎn)移正常線粒體來拯救腦卒中后受損的神經(jīng)元。此外，神經(jīng)元還可釋放受損線粒體并將其轉(zhuǎn)移至AST，進(jìn)行處置和再循環(huán)［26］。

2.2 干細(xì)胞作為線粒體供體治療缺血性腦卒中

線粒體從AST向損傷神經(jīng)元的內(nèi)源性轉(zhuǎn)移是短暫的，不足以產(chǎn)生強(qiáng)而穩(wěn)定的神經(jīng)保護(hù)作用，如無外源性治療干預(yù)，AST的線粒體轉(zhuǎn)移不能終止腦卒中引發(fā)的繼發(fā)性細(xì)胞死亡。因此，利用干細(xì)胞治療線粒體功能障礙相關(guān)疾病，在腦卒中研究領(lǐng)域引起了極大的興趣，以干細(xì)胞為基礎(chǔ)的線粒體轉(zhuǎn)移是提供正常線粒體的有效方法［27］。多項(xiàng)研究將干細(xì)胞作為線粒體供體，將線粒體從人干細(xì)胞轉(zhuǎn)移到線粒體受損的細(xì)胞，可恢復(fù)無功能線粒體的哺乳動(dòng)物細(xì)胞的有氧呼吸［28］。在MCAO模型大鼠中，給予間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stem cell，MSC），使線粒體從MSC轉(zhuǎn)移至損傷神經(jīng)元，減少腦梗體積，改善神經(jīng)學(xué)指標(biāo)［31］。此外，在魚藤酮誘導(dǎo)的體外帕金森病模型中，多能干細(xì)胞（induced pluripotent stem cells，iPSC）衍生的AST可自發(fā)將功能性線粒體釋放到培養(yǎng)基中，顯著逆轉(zhuǎn)魚藤酮誘導(dǎo)多巴胺能神經(jīng)元退行性病變和軸突縮短，表明iPSC衍生的AST可作為損傷多巴胺能神經(jīng)元的線粒體供體，減弱其病理反應(yīng)，挽救多巴胺能神經(jīng)元變性［32］。因此，可利用干細(xì)胞作為線粒體供體進(jìn)行線粒體轉(zhuǎn)移，以治療腦卒中或其他線粒體功能障礙疾病。

3 介導(dǎo)細(xì)胞間線粒體轉(zhuǎn)移的主要機(jī)制

多種信號分子可參與細(xì)胞間線粒體轉(zhuǎn)移，影響細(xì)胞間線粒體轉(zhuǎn)移的機(jī)制包括形成TNT、EV、Cx43、細(xì)胞融合以及線粒體擠壓等過程。TNT和Cx43通過膜管結(jié)構(gòu)維持2個(gè)連接細(xì)胞之間進(jìn)行通信，而EV則允許2個(gè)分離細(xì)胞之間進(jìn)行信息傳遞，確保長距離通訊［33］。事實(shí)上，細(xì)胞間線粒體轉(zhuǎn)移提供了一種細(xì)胞間信號傳遞的新模式，它可在體內(nèi)發(fā)生，并在各種病理?xiàng)l件下發(fā)揮作用，恢復(fù)受損細(xì)胞功能［34］。因此，靶向線粒體轉(zhuǎn)移有望成為治療線粒體功能障礙疾病的新方法。

3.1 隧道納米管

在體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，不同類型細(xì)胞間都會形成TNT，其可促進(jìn)細(xì)胞器、膜囊泡、小分子可溶性細(xì)胞質(zhì)和膜分子的選擇性交換。建立納米管首先要形成一個(gè)類似于偽足狀的膜突起，在到達(dá)受體細(xì)胞后收縮，留一個(gè)與底物分離的超細(xì)結(jié)構(gòu)，TNT對于有效的線粒體轉(zhuǎn)移至關(guān)重要，若用化學(xué)抑制劑或機(jī)械應(yīng)激抑制TNT的形成則可減少線粒體交換［35］。線粒體通過TNT的轉(zhuǎn)移通常是單向的，從啟動(dòng)TNT形成的細(xì)胞到受體細(xì)胞［36］。然而，也有少數(shù)雙向轉(zhuǎn)移的報(bào)道［37］。

線粒體損傷是基于TNT線粒體轉(zhuǎn)移的主要觸發(fā)因素。線粒體功能完全缺失后（包括mtDNA損耗或加入線粒體抑制劑），激活線粒體轉(zhuǎn)移。在I/R損傷中，MSC通過TNT樣結(jié)構(gòu)將線粒體轉(zhuǎn)移至損傷內(nèi)皮細(xì)胞，并通過搶救有氧呼吸抑制內(nèi)皮細(xì)胞凋亡［38］；同樣，MSC可通過TNT結(jié)構(gòu)將線粒體轉(zhuǎn)移至I/R損傷后的心肌細(xì)胞，改善細(xì)胞存活率［39］。而在大腸桿菌性肺炎模型中，線粒體通過TNT在MSC和先天免疫細(xì)胞之間進(jìn)行轉(zhuǎn)移，可增強(qiáng)肺泡巨噬細(xì)胞吞噬入侵細(xì)菌的能力［40］。其他有利于TNT形成的條件是血清饑餓或過氧化氫誘導(dǎo)及刺激海馬AST和神經(jīng)元中P53和納米管的形成［41］。同樣，高血糖或酸化的培養(yǎng)基以及刺激上皮細(xì)胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)化的細(xì)胞因子，會通過TNT的形成增加線粒體轉(zhuǎn)移［42］。

3.2 細(xì)胞外囊泡

幾乎每種細(xì)胞均可在細(xì)胞外培養(yǎng)基中分泌不同類型的囊泡，大小在40～1000 nm之間，稱為EV。EV是由細(xì)胞脫落的含有膜的囊泡，包含蛋白質(zhì)、脂類和核苷酸，在細(xì)胞間通訊中發(fā)揮重要作用。根據(jù)起源、大小和分子組成，EV可分為微泡、外泌體和凋亡小體。EV是細(xì)胞間通訊的工具，存在于許多生理和病理過程，可作為健康和疾病的生物標(biāo)志物［43］。不同EV中裝載的線粒體蛋白和mtDNA雖尚不清楚，但已在其中檢測到線粒體成分。較大的EV可包含完整的線粒體顆粒和mtDNA，這在MSC中可見，并參與其細(xì)胞間線粒體轉(zhuǎn)移。研究發(fā)現(xiàn)，MSC可脫落EV，包括外泌體（直徑50～100 nm）和微囊泡（直徑0.1～1 mm），進(jìn)入細(xì)胞外空間，進(jìn)行線粒體吞噬和運(yùn)送微RNA（microRNA，miRNA）［44］。此外，在AST中也出現(xiàn)EV，從AST釋放的EV含有線粒體，可在OGD或IS時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)至損傷神經(jīng)元，發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用［4］。迄今，游離mtDNA跨線粒體內(nèi)膜和外膜的細(xì)胞間轉(zhuǎn)移機(jī)制仍不清楚，而在細(xì)胞間線粒體轉(zhuǎn)移過程中，最可能通過EV介導(dǎo)整個(gè)線粒體顆粒進(jìn)行轉(zhuǎn)移，恢復(fù)線粒體功能。

3.3 細(xì)胞融合

細(xì)胞融合是2個(gè)獨(dú)立細(xì)胞通過融合細(xì)胞膜共享細(xì)胞器和胞質(zhì)化合物的過程。永久性細(xì)胞融合使得細(xì)胞共享細(xì)胞質(zhì)并具有獨(dú)特核型，而部分細(xì)胞融合則允許短暫而直接的細(xì)胞間通訊，并交換多種蛋白質(zhì)復(fù)合物和細(xì)胞器（包括線粒體）。據(jù)報(bào)道，成熟干細(xì)胞和胚胎干細(xì)胞可與心肌細(xì)胞、肝細(xì)胞和神經(jīng)元融合，有助于細(xì)胞的分化和可塑性維持［45］。損傷和炎癥可促進(jìn)靶器官的細(xì)胞融合，髓細(xì)胞和淋巴細(xì)胞在損傷或炎癥反應(yīng)時(shí)可與不同組織融合［46］；采用干細(xì)胞治療心肌梗死時(shí)，干細(xì)胞與心肌細(xì)胞之間可發(fā)生部分或整體的細(xì)胞融合，恢復(fù)線粒體功能并促進(jìn)心肌細(xì)胞再生［47］。Acquistapace等［48］將人脂肪干細(xì)胞與小鼠心肌細(xì)胞共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞間形成F肌動(dòng)蛋白連接，表明線粒體可通過部分細(xì)胞融合參與細(xì)胞功能恢復(fù)過程［49］。將MSC與線粒體疾病患者的皮膚成纖維細(xì)胞共培養(yǎng)，觀察到皮膚成纖維細(xì)胞異常的線粒體形態(tài)從裂變狀態(tài)被拯救到融合狀態(tài)，線粒體功能恢復(fù)［50］。

3.4 縫隙連接蛋白43

連接蛋白在低聚化后形成縫隙連接，允許細(xì)胞連接和轉(zhuǎn)移小分子細(xì)胞成分，其中Cx43在調(diào)節(jié)細(xì)胞間線粒體轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮重要作用，其以Ca2+依賴的方式，通過形成TNT和EV調(diào)控細(xì)胞間線粒體從MSC轉(zhuǎn)移到脂多糖損傷的肺泡上皮細(xì)胞，恢復(fù)肺泡生物能，從而保護(hù)急性肺損傷［51］。此外，縫隙連接可介導(dǎo)線粒體微粒與質(zhì)膜連接，形成通道，小分子物質(zhì)可通過由Cx43組成的連接蛋白半通道，擴(kuò)散進(jìn)入受損的神經(jīng)元［52］。

3.5 線粒體擠壓

線粒體擠壓是線粒體轉(zhuǎn)移的另一種機(jī)制，在特定條件下細(xì)胞中可釋放線粒體或線粒體成分。如在ROS大量產(chǎn)生的情況下，HeLa細(xì)胞可擠壓釋放出線粒體碎片［53］。線粒體擠壓不僅在體外發(fā)生，在體內(nèi)也可發(fā)生，如血小板擠壓包裹于微粒和游離細(xì)胞器中的功能性線粒體，以此增強(qiáng)炎癥反應(yīng)［54］。此外，用抗FAST抗體處理小鼠肝細(xì)胞，在竇周間隙和血清中檢測到線粒體，表明發(fā)生線粒體擠壓［55］。

4 調(diào)控細(xì)胞間線粒體轉(zhuǎn)移的潛在靶蛋白

細(xì)胞應(yīng)激是誘導(dǎo)細(xì)胞器轉(zhuǎn)移的必要條件，因?yàn)楫?dāng)線粒體功能相對完善時(shí)，線粒體轉(zhuǎn)移很少發(fā)生，而在線粒體功能幾乎完全缺失（如mtDNA缺失或使用線粒體抑制劑處理的情況下）才會觸發(fā)線粒體轉(zhuǎn)移［56-57］。線粒體轉(zhuǎn)移是受損細(xì)胞應(yīng)激的后續(xù)反應(yīng)，旨在推動(dòng)體內(nèi)組織修復(fù)，改善細(xì)胞功能［58］。此外，啟動(dòng)細(xì)胞間功能線粒體轉(zhuǎn)移與細(xì)胞損傷程度有關(guān)，細(xì)胞內(nèi)具有觸發(fā)線粒體轉(zhuǎn)移的機(jī)制，以響應(yīng)來自受體細(xì)胞的損傷信號，明確調(diào)控線粒體轉(zhuǎn)移的潛在靶點(diǎn)將有助于闡明線粒體轉(zhuǎn)移機(jī)制，用于線粒體恢復(fù)治療。

4.1 線粒體損傷相關(guān)分子（damage?associated molecules，DAM）

理論上，細(xì)胞接收到來自受體細(xì)胞的環(huán)境信號，可導(dǎo)致受體細(xì)胞中功能障礙線粒體的氧化應(yīng)激，觸發(fā)線粒體轉(zhuǎn)移。在細(xì)胞應(yīng)激時(shí)，細(xì)胞內(nèi)釋放DAM（包括受損的線粒體、mtDNA和受損細(xì)胞釋放的線粒體產(chǎn)物）到細(xì)胞外作為機(jī)體的應(yīng)激信號［59-60］。Mahrouf-Yorgov等［61］發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞在應(yīng)激時(shí)發(fā)生線粒體功能障礙，并釋放mtDNA；當(dāng)MSC與受到過氧化氫刺激的心肌細(xì)胞或內(nèi)皮細(xì)胞共培養(yǎng)時(shí)，MSC吞噬并降解mtDNA，刺激線粒體產(chǎn)生能量，促進(jìn)MSC的線粒體轉(zhuǎn)移。此外，細(xì)胞在氧化應(yīng)激和炎癥狀態(tài)下也會釋放ROS，觸發(fā)線粒體轉(zhuǎn)移，促進(jìn)受損細(xì)胞和MSC之間的交互作用；ROS清除劑則可阻斷損傷細(xì)胞釋放mtDNA。

4.2 線粒體Rho GTP酶1（mitochondrial Rho GTPase1，Miro1）

Miro1是線粒體外膜上與微管中線粒體運(yùn)動(dòng)相關(guān)的鈣敏感銜接蛋白，與驅(qū)動(dòng)蛋白/動(dòng)力蛋白適配器蛋白結(jié)合，促進(jìn)線粒體通過TNT在2個(gè)細(xì)胞之間進(jìn)行遷移。此外，通過調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架運(yùn)動(dòng)蛋白可控制線粒體的運(yùn)動(dòng)速度，在TNT依賴性細(xì)胞間線粒體轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用［62］。研究表明，Miro1可參與TNT介導(dǎo)的線粒體轉(zhuǎn)移［63］，促進(jìn)AST的線粒體轉(zhuǎn)移到神經(jīng)元中［64］。在MSC和肺泡上皮細(xì)胞共培養(yǎng)系統(tǒng)中，Miro1的過表達(dá)可促進(jìn)線粒體從MSC轉(zhuǎn)移到上皮細(xì)胞，增強(qiáng)了MSC對上皮細(xì)胞的修復(fù)能力。此外，ROS的產(chǎn)生可通過Miro1影響線粒體運(yùn)動(dòng)［65］。過表達(dá)的Miro1也可相應(yīng)提高與ROS水平升高相關(guān)的缺血損傷后的神經(jīng)恢復(fù)作用［66］。在人急性髓系白血病中，ROS驅(qū)動(dòng)TNT形成，并通過NADPH氧化酶-2調(diào)控線粒體從骨髓基質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)移到白血病母細(xì)胞中［67］；在蒽環(huán)類藥物誘導(dǎo)的心肌病過程中，iPSC中Miro1的表達(dá)高于MSC，使得線粒體轉(zhuǎn)移更高效。相反，用RNA干擾技術(shù)敲除Miro1，則線粒體的轉(zhuǎn)移效率降低。上述研究提示，Miro1在線粒體轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮重要作用。

4.3 CD38

除來自受損細(xì)胞的信號外，細(xì)胞的內(nèi)在信號也有助于線粒體轉(zhuǎn)移。據(jù)報(bào)道，CD38可催化線粒體膜中環(huán)狀A(yù)DP核糖（cyclic ADP ribose，cADPR）的合成，從而調(diào)動(dòng)Ca2+來觸發(fā)多種細(xì)胞反應(yīng)［68］，如在AST中，CD38催化NAD+轉(zhuǎn)化為cADPR，隨后CD38將其泵入細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，產(chǎn)生細(xì)胞內(nèi)游離Ca2+。當(dāng)皮質(zhì)或海馬AST與神經(jīng)元共培養(yǎng)時(shí)，無論是在質(zhì)膜上還是在細(xì)胞內(nèi)，AST細(xì)胞中的CD38均顯著過表達(dá)。經(jīng)研究證實(shí)，神經(jīng)元釋放的谷氨酸可誘導(dǎo)AST中CD38過表達(dá)，進(jìn)一步增加了AST和神經(jīng)元之間雙向通訊的復(fù)雜性［69］。研究表明，CD38-cADPR信號可介導(dǎo)線粒體在不同細(xì)胞間轉(zhuǎn)移，如線粒體從骨髓基質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)移到多發(fā)性骨髓瘤細(xì)胞［70］以及調(diào)控AST與神經(jīng)元之間的雙向線粒體轉(zhuǎn)移［71］。IS后，線粒體從AST向神經(jīng)細(xì)胞的轉(zhuǎn)移就是由CD38-cADPRCa2+信號通路介導(dǎo)的，通過CD38 siRNA抑制CD38信號可減少AST胞外線粒體轉(zhuǎn)移；若激活A(yù)ST的CD38信號，則可促進(jìn)線粒體從AST釋放［4］。此外，從正常人AST中分離出線粒體，立即與饑餓的人膠質(zhì)瘤細(xì)胞（U87）共孵育，線粒體可從正常人AST轉(zhuǎn)移到U87細(xì)胞，該內(nèi)吞作用是由NAD+-CD38-cADPRCa2+信號通路介導(dǎo)的，可挽救有氧呼吸，增強(qiáng)膠質(zhì)瘤的體內(nèi)外放射敏感性［72］。研究發(fā)現(xiàn)，CD38是通過內(nèi)源性維A酸或外源性維A酸的代謝調(diào)節(jié)物調(diào)節(jié)的，AST中CD38的調(diào)控對圍產(chǎn)期低氧缺血性腦損傷具有神經(jīng)保護(hù)作用［73］。此外，CD38可驅(qū)動(dòng)AST線粒體轉(zhuǎn)移介導(dǎo)Sigma-1受體激活而發(fā)揮抗抑郁類作用［74］。上述結(jié)果表明，正常細(xì)胞可檢測到鄰近應(yīng)激細(xì)胞一定程度的代謝紊亂，幫助恢復(fù)其功能，從而阻止細(xì)胞凋亡的啟動(dòng)［75］。

4.4 腫瘤壞死因子 α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）

應(yīng)激細(xì)胞或?yàn)l死細(xì)胞會釋放線粒體，作為危險(xiǎn)警告信號。當(dāng)受到TNF-α刺激時(shí)，小鼠胚胎成纖維細(xì)胞和肝細(xì)胞通過自身溶酶體外泌作用排出線粒體［55］。在人T淋巴母細(xì)胞白血病細(xì)胞和小鼠成纖維細(xì)胞中，TNF-α誘導(dǎo)壞死，并伴隨著線粒體的胞外釋放。這是一個(gè)激活過程，發(fā)生在細(xì)胞膜破裂之前，線粒體是完整的，并無mtDNA釋放［60］。早期研究表明，TNF-α誘導(dǎo)蛋白2可誘導(dǎo)TNT膜突起形成，上調(diào)TNF-α/NF-κB/TNF-α誘導(dǎo)蛋白2信號通路，進(jìn)一步促進(jìn)TNT的形成［76］。此外，TNF-α可通過上調(diào)谷氨酰胺酶的表達(dá)促進(jìn)AST中EV的釋放，用TNF-α處理小鼠AST后，EV釋放增加并伴隨谷氨酰胺酶蛋白水平上調(diào)，且TNF-α介導(dǎo)的EV釋放增加可被谷氨酰胺酶抑制劑阻斷，表明谷氨酰胺酶是控制AST神經(jīng)炎癥過程中EV釋放的重要調(diào)節(jié)因子［77］。

5 結(jié)語

線粒體功能障礙是IS病理過程中的早期事件，損傷后的線粒體通過增加ROS形成、鈣積累、誘導(dǎo)MPTP開放、控制炎癥和凋亡、激活NLRP3炎癥小體等方式參與細(xì)胞死亡過程［78］。近年來，線粒體轉(zhuǎn)移的研究為細(xì)胞間通訊開辟了一個(gè)全新的視角。研究發(fā)現(xiàn)，線粒體本身可作為“help-me”信號，響應(yīng)多種細(xì)胞外刺激，并招募相鄰細(xì)胞的線粒體來拯救受損細(xì)胞，特別是在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，線粒體集中于神經(jīng)元的軸突末端和樹突狀突起。因此，轉(zhuǎn)移外源性的正常線粒體成為治療損傷神經(jīng)元的有效方法，開啟逆轉(zhuǎn)人類疾病中線粒體功能的新時(shí)代。線粒體轉(zhuǎn)移雖已成功應(yīng)用于心肌I/R損傷的兒科患者［79］，但在臨床上廣泛、安全地實(shí)施線粒體轉(zhuǎn)移仍面臨多種挑戰(zhàn)。首先，病理狀態(tài)下線粒體轉(zhuǎn)移在體內(nèi)、體外都可發(fā)生，然而，線粒體是否可在生理?xiàng)l件下進(jìn)行細(xì)胞間移動(dòng)，以及這種轉(zhuǎn)移的確切作用仍然未知。其次，干細(xì)胞可能是重要的細(xì)胞器供體，因此，成體干細(xì)胞、間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和造血干細(xì)胞有望成為潛在的線粒體供體，未來針對干細(xì)胞動(dòng)力學(xué)調(diào)控機(jī)制的研究是治療線粒體疾病的重點(diǎn)之一。此外，闡明線粒體轉(zhuǎn)移的生理意義需要開發(fā)新的熒光和基因線粒體跟蹤工具，然而利用熒光染料來追蹤線粒體轉(zhuǎn)移，會產(chǎn)生染料泄漏的可能，使得細(xì)胞間線粒體轉(zhuǎn)移可視化成為難點(diǎn)。最后，線粒體從供體細(xì)胞釋放和被受體細(xì)胞識別的機(jī)制尚不明確，闡明細(xì)胞間線粒體轉(zhuǎn)移機(jī)制可為線粒體功能障礙相關(guān)疾病的治療提供新的潛在靶點(diǎn)和思路。