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线粒体受损的人类细胞会加快新陈代谢，以提高短期存活率，但代价是:衰老更快。
图片:由罕见的基因突变引起的线粒体缺陷会导致人类细胞增加新陈代谢。尽管这有助于短期生存，但代价高昂:细胞老化速度急剧加快。高代谢也可能是大多数细胞随着年龄增长而退化的关键原因。
来源:哥伦比亚大学欧文医学中心(马丁·皮卡德)
为什么细胞，以及人类会衰老? 答案可能与线粒体有很大关系，线粒体是为细胞提供能量的细胞器。尽管这一观点并不新鲜，但在人类细胞中一直缺乏直接证据。
由哥伦比亚大学研究人员领导的一个研究小组发现，线粒体受损的人类细胞的反应是加速运转，消耗更多能量。尽管这种被称为“超代谢”的适应增强了细胞的短期生存，但它也付出了高昂的代价:细胞衰老的速度急剧增加。
“这些发现是在患有罕见线粒体疾病的患者的细胞中发现的，但它们也可能与影响线粒体的其他疾病有关，包括神经退行性疾病、炎症和感染，此外，随着年龄的增长，过度代谢可能是大多数细胞退化的关键原因。”
一般认为，线粒体缺陷(损害食物来源转化为可用的能量)会迫使细胞减缓代谢速率以努力保存能量。然而，通过分析线粒体疾病患者细胞的代谢活动和能量消耗，研究人员发现线粒体受损的细胞能量消耗增加了一倍。此外，重新分析来自数百名不同线粒体疾病患者的数据表明，线粒体缺陷也增加了整个身体层面的生活能量成本。
虽然这种能量促进细胞运行，但它也会降低细胞的端粒(保护染色体末端的帽子)，并激活应激反应和炎症。净效应加速了生物老化。
“当细胞消耗更多的能量来制造蛋白质和其他短期生存所必需的物质时，它们可能会从确保长期生存的过程中窃取资源，比如维持端粒，”文章一作Gabriel Sturm说。
这种高代谢状态可以解释为什么线粒体疾病患者会出现疲劳和运动不耐受等症状。“为了弥补细胞消耗的额外能量，你的身体会‘告诉’你不要过度劳累，以保存能量。随着人们年龄的增长和活力的减弱，我们可能会看到同样的动态。”
这项研究并没有为目前无法治疗的线粒体疾病患者指出任何新的治疗方法，但它确实加强了目前对患者多运动的建议。 Sturm说:“这似乎违反直觉，因为如果你越活跃，你就会消耗更多的能量，可能会使你的症状更严重。但众所周知，锻炼可以提高机体的效率。例如，一个跑步的人比不运动的人消耗更少的能量来维持基本的身体活动。”
提高机体效率可以降低细胞的能量消耗，改善疲劳和其他症状，这可能在一定程度上解释了运动对线粒体疾病患者和其他健康人群的健康益处。
在寻找线粒体疾病的新疗法时，研究人员应该关注高代谢。“尽管线粒体缺陷确实会损害细胞产生能量的能力，但能量缺乏可能不是疾病的主要引发因素。我们的研究表明，这些缺陷会增加能源消耗。为了改善治疗效果，我们可能需要针对高代谢。我们需要更多的研究来确定这是否有效。”
高代谢在其他疾病中也很常见。如果增加细胞能量消耗在推动衰老过程中起因果作用，那么针对高代谢可能是改善疲劳、提高人们生活质量，甚至减缓生物衰老的一种方法。
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