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范明基/阻粒線體缺失 減緩失智症?

2015-08-11 08:35聯合報 范明基

台灣離「四季如春」愈來愈遠了,年初乾旱,六、七月酷熱。除了擔憂氣候趨勢,我能做的只有少在日正當中出門,盡量躲在冷氣房,期盼台電員工想方設法,讓各式發電廠不故障,不要限電。

人類累積智慧,將地球各式能量轉換成電力,形塑現代社會各種面貌。只是電的運作特性和現狀無虞供應,讓大家輕忽發電廠的重要性。

同樣地,我們能思考、運動、創作、工作、遊戲人間,也需要「ATP(腺苷三磷酸)」源源不斷供應。酵素(具催化能力的蛋白質)利用ATP轉換成ADP(腺苷二磷酸)時釋出能量,推動細胞中各項反應。ATP在細胞裡的功能,就像電在現代社會的作用。

粒線體 細胞發電廠

細胞內需有發電廠,利用養分分解時釋出能量加上氧氣,以轉換低能量的ADP成高能量的ATP和釋出二氧化碳。這樣的發電廠在真核細胞內,叫做粒線體。粒線體是有三層脂質膜的胞器,每一層膜,以及膜與膜之間,嵌有由細胞質運送的各種蛋白質,形成生產線,逐步量產ATP。

一個經常需要修理的發電廠,不僅讓社會斷電,過程中甚或排放有害物質。粒線體也是如此。粒線體若不能有效率運作,不僅未產生足夠ATP,還會釋放自由基,提高氧化壓力,使細胞內各式蛋白質結構和功能損毀。

許多肌肉、內分泌、視網膜病變,都因為有缺陷的粒線體造成。

失智症 疑與粒線體有關

由於神經細胞耗用能量高,許多神經系統疾病,禍首也是粒線體。去年十月「細胞新陳代謝」期刊就報導了失智症和粒線體缺失的關聯性。

失智症成因一直是神經科學家研究重點,其中發現是隨年齡增加,愈來愈多貝他類澱粉胜肽形成聚合體,累積在神經細胞內外,逐漸使大腦皮層和海馬迴的神經細胞死亡,產生失智症病徵。

最近研究顯示,貝他類澱粉胜肽也會累積在失智症病人的粒線體,降低粒線體產生能量和去除氧化壓力的效率。

在「細胞新陳代謝」的文章中,德國費堡大學教授克里斯梅辛格(Chris Meisinger)團隊以酵母菌的粒線體為材料,在體外建構出檢測系統,可呈現即將嵌入粒線體的蛋白質,稱為初級蛋白質。

初級蛋白質前端帶有會被引導至粒線體的胜肽標誌序列,當到達粒線體正確膜層時,這個胜肽標誌序列會被MPP蛋白質水解酵素剪掉,形成具活性、分子量稍小的成熟粒線體蛋白質,胜肽標誌序列更進一步被分解成胺基酸。

貝他類澱粉胜肽 拖垮粒線體

利用檢測系統,他們發現粒線體累積貝他類澱粉胜肽,分解效率下降,也使MPP蛋白質水解酵素作用下降,後果就是成熟粒線體蛋白質形成變緩,粒線體整體功能就有缺陷。

作者進一步推測,年紀增長後,貝他類澱粉胜肽先在粒線體少量累積,使水解酵素功能下降,讓更多貝他類澱粉胜肽累積於粒線體,形成惡性循環。

未來的科學家要是能阻止或干擾此循環發生,是否會減輕或延緩失智症的發生呢?

(作者范明基為陽明大學生命科學院院長)


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