摘要：线粒体作为细胞的高效能量工厂，主要通过氧化磷酸化过程产生三磷酸腺苷（ATP）。在衰老的哺乳动物大脑中，线粒体代谢开始中断，对神经元和电路功能产生广泛影响。在衰老过程中，OXPHOS通路的降解可导致氧化应激和线粒体损伤。然而，OXPHOS活性降低并损害线粒体效率

一项发表在最新Science期刊上的突破性研究揭示了线粒体在衰老大脑中认知功能衰退中的关键作用。

线粒体作为细胞的高效能量工厂，主要通过氧化磷酸化过程产生三磷酸腺苷（ATP）。在衰老的哺乳动物大脑中，线粒体代谢开始中断，对神经元和电路功能产生广泛影响。在衰老过程中，OXPHOS通路的降解可导致氧化应激和线粒体损伤。然而，OXPHOS活性降低并损害线粒体效率的过程仍不清楚。

近期《Science》杂志发表了Wenwen Li等人的最新研究成果：神经元兴奋会增加线粒体基因转录，而这一过程在小鼠中随着年龄的增长而减弱。值得注意的是，线粒体中兴奋-转录偶联的恢复改善了记忆功能，确定了逆转与年龄相关的认知衰退的潜在途径。

想想在早高峰时间去一家最喜欢的咖啡店的经历吧。为了应对不断增长的需求，咖啡师开设了额外的收银台。但是，想象一下，如果一个或多个寄存器失败会发生什么：订单备份，人们迟到或空手而归，因为商店无法扩展其运营以支持增加的需求。在网络高度活跃的时期，神经元也同样会扩展资源。突触可塑性和体内平衡是学习和记忆的两种基本机制，它们显著增加了代谢需求。无法校准大脑能量以满足这种需求可能会破坏这些关键功能。在衰老的大脑中，能量学和认知都可能受损，但目前尚不清楚衰老如何限制大脑能量学的动态调节，从而影响认知。

线粒体，被誉为“细胞的高效能量工厂”，通过氧化磷酸化过程产生三磷酸腺苷（ATP），为细胞活动提供能量。然而，在衰老的哺乳动物大脑中，线粒体代谢开始中断，对神经元和电路功能产生广泛影响。研究团队发现，随着年龄的增长，线粒体中兴奋-转录偶联（E-TC）的效率降低，导致氧化应激和线粒体损伤，进而影响记忆功能。

研究中，Li及其同事通过创新的实验方法，开发了一种线粒体靶向钙传感器，记录了年轻和年老小鼠在须刺激期间线粒体钙的流入。结果显示，老年小鼠中线粒体钙流入减弱，揭示了衰老过程中线粒体能量和神经元活动之间的不匹配。

此外，研究还发现，线粒体转录因子CREB的活性依赖性参与调节突触内稳态，这对于维持神经元活动水平稳定至关重要。抑制线粒体CREB活性会导致线粒体基因表达降低，影响突触强度和兴奋性，从而损害神经元在动态范围内维持突触强度的能力。

这项研究提高了我们对衰老大脑中线粒体生物学的理解，为与线粒体功能障碍相关的神经认知障碍，如阿尔茨海默氏症和帕金森病，提供了新的治疗目标。研究还激发了关于E-TC如何推广到非神经元细胞类型并与其他代谢途径相互作用的问题，为未来的研究开辟了新的方向。

参考文献

Boosting neuronal activity-driven mitochondrial DNA transcription improves cognition in aged mice

来源：人工智能学家