萤火虫揭示了线粒体的功能

微小的工厂漂浮在我们的细胞内，并为它们提供所需的几乎所有能量：线粒体。随着年龄的增长，它们的功效会下降，而且当我们面对多种疾病(例如糖尿病，癌症或帕金森氏病)时，它们的功效也会降低。这就是为什么科学家对其工作方式越来越感兴趣的原因。在EPFL，一个团队开发了一种协议来测量其在活体动物中的活动。在《自然化学生物学》中进行了描述，该方法依赖于负责萤火虫生物发光的分子。从最真实的意义上讲，这项研究揭示了线粒体如何发挥作用。

线粒体几乎像细胞内的细胞。像它们的宿主一样，它们具有保护其遗传物质的膜，最重要的是，可以过滤与外界的交换。在差分电荷的内部和线粒体的外部之间，称为“膜电位，”允许某些分子穿过去，而其它ramain在海湾。

在用过的电池的两极之间，线粒体的膜电位有时会下降。对于科学家来说，这是其功能受损的明确线索。

我们知道如何测量培养细胞上的现象。但是直到现在，您还不能在活体动物上真正看到它。EPFL教授，文章的主要作者埃琳娜·古恩(Elena Goun)解释说：“细胞培养在研究与线粒体有关的疾病方面不是很有效，癌症或糖尿病涉及各种类型细胞之间的复杂交换，因此我们需要动物模型。”

埃琳娜·古恩(Elena Goun)和她的同事们找到了一种研究活小鼠中这种现象的方法。他们使用经过基因改造的动物来表达萤光素酶，萤光素酶与另一种称为萤光素的化合物结合后会发光。这就是萤火虫有时照亮我们夏日夜晚的方式。

科学家已经开发出两个分子，当将它们注入啮齿动物时，它们会进入线粒体，从而激活化学反应。然后，线粒体产生荧光素并将其向外弹出。萤光素与萤光素酶在小鼠细胞中结合并产生光。

“在一个完全黑暗的房间里，您可以看到老鼠像萤火虫一样发光。”埃琳娜·古恩(Elena Goun)说。

研究人员只需要测量光强度就可以清楚地了解线粒体的功能。当它们的功能降低时，其膜中的化学化合物就会减少。荧光素的产生减少，因此发光度也降低。

为了证明其方法的潜力，研究人员进行了几次实验。例如，他们观察到较老的啮齿动物产生的光要少得多。光线的下降反映了线粒体活性的下降，其膜电位远低于年轻的啮齿动物。我们知道，年龄会导致线粒体活性降低，但这是首次在活体动物中直接精确测量该现象。

该小组还测试了一种已知能使线粒体恢复活力的化学物质：烟酰胺核糖苷。该分子是无毒的，可以作为饮食补充品商购获得。给予该化合物的小鼠产生更多的光，这表明线粒体活性增加。

研究人员还能够在癌症动物模型中测量相同的现象。这可能对抗癌药物研究有很大帮助。此外，他们还成功地证明了对富含线粒体的棕色脂肪组织细胞中线粒体膜电位的监测。它的刺激可以帮助治愈某些形式的肥胖症。

Elena Goun描述的方法主要用于希望更好地了解线粒体作用并且需要动物模型的科学家。应用范围很广：糖尿病，肿瘤，衰老，营养，神经发生性疾病……“我们的过程可以测量不同程度的线粒体活性，而不仅仅是开/关信号，” Elena Goun解释说。“它非常灵敏(价格远远超过PET扫描)，价格合理且易于实施。

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