Chinese Journal of Tissue Engineering Research ›› 2025, Vol. 29 ›› Issue (25): 5443-5453.doi: 10.12307/2025.515
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Li Xingfu1, 2, Zhou Guangqian1, Lu Wei1, 2
Received:
2024-05-20
Accepted:
2024-06-12
Online:
2025-09-08
Published:
2024-12-28
Contact:
Lu Wei, PhD, Chief physician, Guangdong Key Laboratory for Biomedical Measurements and Ultrasound Imaging, National-Regional Key Technology Engineering Laboratory for Medical Ultrasound, School of Biomedical Engineering, Shenzhen University Medical School, Shenzhen 518060, Guangdong Province, China; Department of Sports Medicine, Shenzhen Second People’s Hospital, Shenzhen 518035, Guangdong Province, China
About author:
Li Xingfu, MD, Physician, Guangdong Key Laboratory for Biomedical Measurements and Ultrasound Imaging, National-Regional Key Technology Engineering Laboratory for Medical Ultrasound, School of Biomedical Engineering, Shenzhen University Medical School, Shenzhen 518060, Guangdong Province, China; Department of Sports Medicine, Shenzhen Second People’s Hospital, Shenzhen 518035, Guangdong Province, China; Zhou Guangqian, PhD, Professor, Guangdong Key Laboratory for Biomedical Measurements and Ultrasound Imaging, National-Regional Key Technology Engineering Laboratory for Medical Ultrasound, School of Biomedical Engineering, Shenzhen University Medical School, Shenzhen 518060, Guangdong Province, China
Supported by:
CLC Number:
Li Xingfu, Zhou Guangqian, Lu Wei. Main pathways, roles, and regulatory mechanisms of intercellular mitochondrial transfer[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2025, 29(25): 5443-5453.
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细胞之间线粒体转移的途径主要包括隧道纳米管、缝隙连接、细胞融合及微囊泡。自从发现以上4种线粒体转移途径,众多学者就致力于研究线粒体转移的调控机制,在过去的十余年间发现细胞锚定蛋白、小分子GTP蛋白家族、细胞动力学相关蛋白、细胞活性酶及细胞信号通路等参与调控细胞之间线粒体的转移,多数学者认为隧道纳米管在线粒体Rho GTP酶1、缝隙连接蛋白43、环状ADP核糖水解酶及氧化应激环境等因素的调控下转移线粒体,缝隙连接在缝隙连接蛋白43、缝隙连接蛋白32、全反式维甲酸及钙离子等因素的调控下转移线粒体,细胞融合在线虫发育融合蛋白1、肌动蛋白结合蛋白、纤维状肌动蛋白及鸟苷三磷酸酶激活蛋白1等因素的调控下转移线粒体,微囊泡在环状ADP核糖水解酶、抑制蛋白结构域蛋白1 、内涵体分选复合物及可溶性N-乙基顺丁烯二酰亚胺敏感融合蛋白受体等因素的调控下转移线粒体。文章总结了细胞之间线粒体转移的调控机制研究时间脉络,见图3。另外,文章总结了细胞之间线粒体转移的主要途径和调控机制,见图4。"
2.1 细胞接触状态下线粒体转移的作用及分子调控机制 在体内外环境中,细胞之间存在线粒体转移现象,线粒体转移是细胞之间物质交换和信息交流的重要方式。在接触状态下细胞可通过隧道纳米管、缝隙连接及细胞融合完成线粒体转移。供体细胞线粒体转移可改善宿主细胞线粒体功能,减轻氧化应激损伤,挽救宿主细胞命运。 2.1.1 细胞通过隧道纳米管转移线粒体的作用及分子调控机制 隧道纳米管是基于细胞骨架形成的细胞之间管道样结构,主要介导细胞间物质交换,包括脂质、核酸、蛋白质甚至细胞器等,在人体病理生理过程中发挥重要作用[13]。许多研究已经证实,隧道纳米管是细胞之间线粒体转移的重要途径,在线粒体供体细胞调控宿主细胞生物学行为过程中发挥巨大作用,而隧道纳米管的形成受到氧化应激环境、线粒体Rho GTP酶、缝隙连接蛋白和环状ADP核糖水解酶等因素的影响。 在干细胞研究领域,AHMAD等[9]发现多能间充质干细胞通过隧道纳米管将线粒体转移到神经细胞,线粒体Rho GTP酶1可促进隧道纳米管形成,并将驱动蛋白家族成员5(kinesin family member 5,KIF 5)与线粒体连接,促进多能间充质干细胞线粒体转移到神经细胞。ZHANG等[14]发现间充质干细胞通过隧道纳米管将线粒体转移到急性肺损伤模型的肺血管内皮细胞,可有效改善肺血管的通透性并减轻肺水肿。LIN等[15]发现间充质干细胞通过隧道纳米管将线粒体转移到氧化应激损伤的血管内皮细胞,而阻断隧道纳米管形成会损害血管内皮细胞,并且发现人工移植间充质干细胞线粒体到血管内皮细胞可短暂地增强能量合成并促进功能性血管生成,但人工移植线粒体没有整合到内皮细胞线粒体网络,而是在内化后引发了线粒体自噬。JIANG等[16]发现间充质干细胞通过隧道纳米管将线粒体转移到各种眼部细胞(包括角膜内皮、视网膜色素上皮和光感受器细胞),可有效减轻眼部细胞的氧化应激损伤,并发现线粒体转移效率与隧道纳米管数量呈正相关,而鱼藤酮诱导的氧化应激可提高线粒体的转移效率。SAGAR等[17]发现间充质干细胞通过隧道纳米管转移线粒体到小鼠呼吸道上皮细胞,可改善上皮细胞线粒体功能并减轻哮喘炎症反应,同时降低Th细胞因子分泌水平。目前国内研究也支持间充质干细胞通过线粒体转移保护损伤的宿主细胞,而隧道纳米管是间充质干细胞线粒体转移的重要途径[18]。以上研究说明,间充质干细胞通过隧道纳米管将自身线粒体转移到损伤宿主细胞,可改善宿主细胞线粒体功能,降低氧化应激水平,进而减轻组织损伤。 在肿瘤细胞研究领域,GOLIWAS等[7]发现癌症相关成纤维细胞通过隧道纳米管将线粒体转移转移到乳腺癌细胞并增强其迁移能力。AMIN等[19]发现大鼠嗜铬细胞瘤PC12细胞之间存在隧道纳米管,可作为物质交换通道参与质膜囊泡和细胞器的选择性转移;而WANG等[20]发现嗜铬细胞瘤PC12细胞可通过隧道纳米管将线粒体转移到应激损伤细胞并逆转其早期凋亡状态,还发现隧道纳米管是由应激细胞产生,且线粒体转移方向是从健康细胞到应激损伤细胞。WANG等[21]发现白血病细胞通过隧道纳米管将自身线粒体转移到间充质干细胞,进而避免氧化应激损伤,但间充质干细胞的氧化应激水平显著升高。TISHCHENKO等[22]发现缝隙连接蛋白43表达缺失引起乳腺癌细胞系中隧道纳米管长度和数量的显著减少,提示缝隙连接蛋白43在隧道纳米管形成过程中起到重要调控作用。以上研究说明线粒体转移同样可以挽救肿瘤细胞命运,从而对人体造成不良影响。因此,在调控线粒体转移治疗临床疾病时要根据具体情况采用针对性策略。 在心血管细胞研究领域,KOYANAGI等[23]发现心肌细胞通过隧道纳米管将功能障碍线粒体转移到内皮祖细胞的现象,避免心肌细胞受到氧化应激损伤,由此可见线粒体转移也是损伤细胞自我保护的重要机制。在基质细胞研究领域,SAITO等[24]发现骨髓基质细胞通过隧道纳米管将线粒体转移到急性髓性白血病细胞,有效增强了急性髓性白血病细胞的能量代谢水平。BURT等[25]发现间充质基质细胞系HS27a细胞通过隧道纳米管将线粒体转移到急性淋巴细胞白血病细胞,可减轻急性淋巴细胞白血病细胞应激损伤。BOISE等[26]发现骨髓基质细胞通过隧道纳米管将线粒体转移到骨髓瘤细胞并促进其增殖,而隧道纳米管转移线粒体依赖骨髓瘤细胞表面环状ADP核糖水解酶的表达,NI等[27]的研究结果也印证了这一观点。以上研究说明,各类基质细胞可以通过隧道纳米管转移线粒体到肿瘤细胞,导致肿瘤细胞活力增强。针对基质细胞线粒体转移对肿瘤细胞的保护作用,阻断隧道纳米管可能有助于肿瘤疾病的治疗。 总之,隧道纳米管是细胞之间线粒体转移的重要途径,可有效降低宿主细胞的氧化应激水平,改善线粒体功能,挽救细胞命运。损伤细胞也可以通过隧道纳米管转移功能障碍的线粒体进行自我保护。线粒体转移对机体生理功能的影响具有双向性,正常线粒体转移到正常组织的受损细胞可有效改善其线粒体功能并减轻组织损伤,而正常线粒体转移到肿瘤组织可增强肿瘤细胞的抗药性和迁移能力。因此,在调控细胞之间线粒体转移治疗疾病时要根据组织情况决定调控策略。隧道纳米管的形成受到氧化应激环境、线粒体Rho GTP酶1、缝隙连接蛋白43及环状ADP核糖水解酶等因素的影响,所以调控细胞之间线粒体转移可将以上因素作为调控靶点。 2.1.2 细胞通过缝隙连接转移线粒体的作用及分子调控机制 缝隙连接是由连接子蛋白复合物形成的细胞膜阵列嵌入通道,具有传递细胞信号的功能,参与多种离子、蛋白分子及细胞器的转运[28]。许多研究已经证实,细胞相互接触时通过缝隙连接转移线粒体能够改变宿主细胞的生物学行为,在调控机体病理生理过程中发挥巨大作用,而缝隙连接的形成受到缝隙连接蛋白、钙离子及缝隙连接增效/抑制剂等因素的影响。 在肿瘤细胞研究领域,ZAMPIERI等[29]认为缝隙连接参与肿瘤细胞和正常细胞之间的线粒体转移,正常细胞通过缝隙连接转移线粒体影响肿瘤细胞迁移、侵袭和治疗抵抗等生物学行为。SINGH等[30]发现缝隙连接参与白血病细胞和正常细胞之间的线粒体转移,影响骨髓抑制后的再生造血;转移的线粒体可提高造血细胞能量合成,增强造血细胞活力,有助于改善肿瘤化疗预后。以上研究说明,缝隙连接参与下的线粒体转移在肿瘤发展过程中针对不同肿瘤类型发挥不同作用,需要辨证地看待线粒体转移对机体病理生理的影响。 在干细胞研究领域,ISLAM等[10]发现骨髓间充质干细胞通过缝隙连接将线粒体转移到肺泡上皮细胞,可有效降低上皮细胞的氧化应激水平,抑制炎性反应;骨髓间充质干细胞更易黏附在肺泡上皮的Cx43高表达区,提示缝隙连接蛋白43可能影响缝隙连接形成;负载钙离子螯合剂的骨髓间充质干细胞更易附着在肺泡上并与肺泡上皮细胞形成缝隙连接,提示缝隙连接具有钙离子依赖性。LI等[31] 研究发现骨髓间充质干细胞通过缝隙连接将自身线粒体转移到损伤的运动神经元细胞,可有效改善能量供给,减少神经元细胞凋亡;全反式维甲酸(缝隙连接增效剂)促进线粒体从骨髓间充质干细胞转移到神经元,而18β-甘草次酸(缝隙连接抑制剂)抑制线粒体转移;骨髓间充质干细胞表达缝隙连接蛋白43,而运动神经元细胞表达缝隙连接蛋白32,提示骨髓间充质干细胞可能依靠缝隙连接蛋白43和缝隙连接蛋白32形成的异型缝隙连接转移线粒体到运动神经元细胞。ANDREW等[32]发现骨髓间充质干细胞依靠非缝隙连接蛋白43向支气管上皮细胞转移线粒体,这与ISLAM等[10]发现的骨髓间充质干细胞依靠缝隙连接蛋白43向肺泡上皮细胞转移线粒体的现象相悖;支气管上皮细胞不能向骨髓间充质干细胞转移线粒体,提示骨髓间充质干细胞通过缝隙连接转移线粒体具有单向性。国内学者认为缝隙连接蛋白43通过直接构成缝隙连接参与人体病理生理过程,应该特别关注缝隙连接蛋白43结构功能的完整性[33]。另外,有研究表明体内环境下细胞通过缝隙连接转移线粒体有助于维持机体内环境稳定[34-35]。以上研究说明,干细胞通过缝隙连接将线粒体转移到受损宿主细胞可有效改善宿主细胞的线粒体功能,进而减轻组织损伤。因此,在干细胞治疗过程中,促进缝隙连接形成或许可以提高干细胞的治疗效果。 总之,缝隙连接是细胞之间线粒体转移的重要途径,可有效改善宿主细胞线粒体功能,影响宿主细胞的命运。缝隙连接参与的线粒体转移对肿瘤病理发展的影响具有两面性,在调控线粒体转移治疗肿瘤时要根据组织类型决定调控策略。干细胞通过缝隙连接转移线粒体修复组织损伤是干细胞发挥保护作用的重要途径,促进干细胞与损伤细胞之间形成缝隙连接可能提高干细胞治疗效率。缝隙连接的形成受到缝隙连接蛋白43、缝隙连接蛋白32、钙离子、全反式维甲酸和18β-甘草次酸等因素的影响,研究者们或许可将以上因素作为调控线粒体转移的靶点,应用于临床疾病治疗。 2.1.3 细胞通过细胞融合转移线粒体的作用及分子调控机制 细胞融合是两个独立细胞发生细胞膜融合,共享细胞器和胞内化合物,而细胞核均保持独立完整的过程。细胞部分融合时可发生短暂直接的细胞间通讯和多种细胞器交换,包括线粒体转移[36]。虽然有研究发现细胞融合过程中存在线粒体转移现象,但是在细胞融合状态下难以准确检测线粒体转移的作用。另外,许多研究者普遍认为细胞融合过程主要受到细胞动力学相关蛋白的调控。 在胚胎细胞研究领域,YANG等[11]研究发现线虫发育融合蛋白1通过肌动蛋白结合蛋白(spectraplakin/VAB-10A)与肌动蛋白细胞骨架连接,促进胚胎细胞融合;与肌动蛋白结合蛋白交联的肌动蛋白可以招募融合素到细胞融合位点,有助于细胞融合;线虫发育融合蛋白1在体外环境下可促进肌动蛋白结合蛋白与纤维状肌动蛋白结合,而在线虫发育融合蛋白1或肌动蛋白结合蛋白突变体中,纤维状肌动蛋白动力学性能降低,不利于细胞融合。WHITLOCK等[37]发现降低磷脂酰丝氨酸和磷脂酰丝氨酸识别蛋白的表达水平可抑制胚胎细胞融合过程。以上研究说明,细胞动力学相关蛋白参与下的细胞融合在机体生长发育过程中发挥重要作用。 在成体细胞研究领域中,SMUROVA等[38]发现表皮细胞顶膜区域富集EFF-1的位置可发生质膜融合,线虫发育融合蛋白1可被动力蛋白和小GTP结合蛋白家族成员5依赖的内吞作用主动清除,而下调动力蛋白和小GTP结合蛋白家族成员5表达水平会导致细胞过度融合。MERLINI等[39]发现由G蛋白偶联受体、大鼠肉瘤蛋白和丝裂原激活蛋白激酶组成的信号通路参与调控细胞融合过程;激活大鼠肉瘤蛋白1可促进细胞融合,而大鼠肉瘤蛋白1活性减弱可抑制细胞融合过程;鸟苷三磷酸酶激活蛋白1可抑制大鼠肉瘤蛋白1的活性,募集到大鼠肉瘤蛋白1位点的鸟苷三磷酸酶激活蛋白1可抑制细胞融合。DUDIN等[40]发现真核细胞的融合过程由G蛋白偶联受体-丝裂原活化蛋白激酶信号级联的富集触发,而自分泌细胞可独立开启细胞融合;在细胞融合过程中,细胞释放信息素聚集在肌动蛋白融合焦点,而信息素受体和丝裂原活化蛋白激酶信号级联同样在肌动蛋白融合焦点富集,进而协同促进细胞融合。WEICHERT等[41]发现麦角甾醇前体与脂肪侧链共轭双键可干扰丝裂原活化蛋白激酶信号级联,影响细胞融合信号传导,破坏细胞通讯协调,抑制细胞融合。ACQUISTAPACE等[42]发现小鼠心肌细胞与人脂肪间充质干细胞共培养时发生异种细胞融合,人脂肪间充质干细胞线粒体可转移到小鼠心肌细胞并参与其能量代谢。WADA等[43]发现在细胞融合过程中利用微流控技术可以定量控制线粒体转移,甚至实现单个线粒体转移,可以精确调节细胞异质性。国内学者认为细胞融合时伴发线粒体挤出可实现细胞之间线粒体转移[44]。以上研究说明,成体细胞融合也受到细胞动力学相关蛋白调控,丝裂原活化蛋白激酶信号通路在细胞融合启动过程中发挥了重要作用。在成体细胞融合过程中,供体细胞线粒体可转移到宿主细胞并参与其能量代谢,而微流控技术可定量控制线粒体转移数量。 总之,细胞之间线粒体转移可通过细胞融合实现,但细胞动力学相关蛋白和丝裂原活化蛋白激酶信号通路调控细胞融合时可发生多种胞质成分转移,其中线粒体转移对融合细胞的影响尚不明确,有待进一步深入研究。 文章总结了细胞接触状态下线粒体转移的作用及分子调控机制,见表 1。"
2.2 细胞非接触状态下线粒体转移的作用及分子调控机制 在体内外环境中,非接触状态下的细胞之间同样存在线粒体转移现象。在非接触状态下,供体细胞可以产生胞外线粒体,依靠微囊泡将线粒体转移到宿主细胞并调控其生物学行为,而微囊泡转运过程受到细胞骨架蛋白、小分子GTP结合蛋白及锚定蛋白等因素的影响。 3.2.1 胞外线粒体的形成、转移及生理作用 胞外囊泡是一种可以包裹蛋白质、脂质和核酸等生物大分子或颗粒物质,并在细胞间转移而不被降解的稳定膜泡结构,主要由细胞(器)膜外凸或内凹形成,可分为凋亡小体(800-5 000 nm)、微囊泡(150-1 000 nm)和外泌体(30-150 nm),其中细胞质膜出芽形成的微囊泡可以包裹线粒体并将其分泌出胞,形成胞外线粒体[45-48]。微囊泡将线粒体转移到宿主细胞后,可以提高宿主细胞增殖活力,减轻氧化应激损伤,抑制细胞衰老凋亡,同时可以介导炎症信号传导,发挥免疫调节作用[49-54]。 许多研究发现干细胞、免疫细胞和血小板等都可以释放包裹线粒体的微囊泡(microparticles contained mitochondria,mitoMPs)。在血细胞研究领域,BOUDREAU等[53]发现活化的血小板可以释放mitoMPs和无囊泡包裹的游离线粒体。WANG等[54]发现血小板线粒体可以调控血小板激活信号影响凝血级联反应,还可以产生氧自由基促进血栓形成。文章推测临床工作中利用富血小板血浆治疗多种组织损伤,其作用原理可能与血小板线粒体功能相关[55]。在免疫细胞研究领域,GAO等[56]发现M1巨噬细胞的炎性线粒体可以通过微囊泡转移到胰腺β细胞并诱导其凋亡。PUHM等[57]发现活化的单核细胞通过微囊泡释放应激线粒体可诱导内皮细胞发生炎症反应,而正常线粒体不会诱发明显炎症反应。以上研究说明,在线粒体移植疗法治疗疾病的过程中,维持供体细胞线粒体质量应该是决定治疗效果的关键。 在干细胞研究领域,IKEDA等[58]发现来源于干细胞的胞外线粒体可以转移到心肌细胞并改善其能量合成,体内注射干细胞线粒体可有效提高缺血心肌的能量合成水平,提示胞外线粒体转移对宿主细胞生物学行为的影响可能是干细胞发挥远程调控作用的重要机制。在呼吸道上皮细胞研究领域,HOUGH等[59]发现从呼吸道上皮细胞中分离的包裹线粒体的微囊泡可以调控细胞内钙离子水平,进而影响气道收缩力,提示包裹线粒体的微囊泡在细胞之间的转移可能改变组织周围的生物力学环境。 在泌尿系统细胞研究领域,DOULAMIS等[60]发现经动脉注射自身无囊泡包裹的游离线粒体对猪肾缺血再灌注损伤具有保护作用,显著增强肾功能,减轻肾脏细胞损害,提示通过人工干预实现细胞非接触状态下的线粒体转移同样可以发挥线粒体保护作用。另外,有些学者认为干细胞通过微囊泡将线粒体转移到免疫细胞可显著增强免疫细胞吞噬活性,发挥免疫调控作用;干细胞通过微囊泡将线粒体转移到损伤的宿主细胞,可有效改善宿主细胞的线粒体功能,减轻组织损伤[61]。近些年,有研究发现在脑损伤小鼠的外周血和蛛网膜下腔出血大鼠的脑脊液中存在无囊泡包裹的游离线粒体,但无囊泡包裹的游离线粒体的形成、转移及生理作用尚不清楚,值得进一步研究[62-63]。 总之,多种细胞可以通过微囊泡将自身线粒体释放出胞形成游离线粒体,而胞外线粒体被宿主细胞摄取后融入其线粒体网络,可影响宿主细胞的生物学行为。因此,微囊泡转移途径使线粒体供体细胞能够发挥远距离调控宿主细胞生物学行为的作用。 2.2.2 线粒体出胞的分子调控机制 真核细胞可以释放胞外线粒体,而线粒体出胞过程作为非接触状态下细胞之间线粒体转移的开端,其分子调控机制尚不完全清楚。在血细胞研究领域,BOUDREAU等[45]发现血小板释放包裹线粒体的微囊泡和无囊泡包裹的游离线粒体受到肌动蛋白直接调控,这与真核细胞中微管-肌动蛋白骨架调控细胞器转运的方式存在差异。以上研究提示人体细胞释放线粒体受到细胞骨架系统和细胞动力学相关蛋白的影响。在肿瘤细胞研究领域,GRIGORIEV等[64]发现小分子GTP结合蛋白家族成员6参与宫颈癌细胞囊泡胞吐过程;小分子GTP结合蛋白家族成员6与微管和驱动蛋白1协同,将囊泡转移到胞外;小分子GTP结合蛋白家族成员6引导囊泡聚集在富含皮质蛋白的质膜位点,促进细胞完成胞吐。因此,小分子GTP结合蛋白家族成员6可能参与调控细胞线粒体的出胞过程。 在衰老细胞研究领域,CHOI等[65]发现衰老细胞囊泡和质膜上的可溶性N-乙基顺丁烯二酰亚胺敏感融合蛋白受体(soluble N-ethyl-maleimide sensitive factor attachment protein receptors,SNAREs)影响囊泡与质膜的锚定过程,而线粒体磷脂酶D(mitochondrial Phospholipase D, MitoPLD)通过调控脂质环境影响囊泡与细胞质膜的融合,提示可溶性N-乙基顺丁烯二酰亚胺敏感融合蛋白受体和线粒体磷脂酶D可能影响微囊泡介导的线粒体出胞过程。在干细胞研究领域,PHINNEY等[66]发现骨髓间充质干细胞释放的包裹线粒体的微囊泡表达囊泡转运所需的肿瘤抑制基因101(tumor suppressor gene 101,TSG101)相关的内涵体分选复合物(endosomal sorting complex,ESCRT)和抑制蛋白结构域蛋白1 (arrestin domain-containing protein 1,ARRDC1),提示内涵体分选复合物和抑制蛋白结构域蛋白1可能参与调控干细胞线粒体出胞,进而影响干细胞的远程调控功能。在神经细胞研究领域,HAYAKAWA等[67]发现星形胶质细胞释放线粒体受到钙依赖的环状ADP核糖水解酶和环状ADP核糖信号通路影响,提示环状ADP核糖水解酶和环状ADP核糖参与调控线粒体出胞过程。近些年,有研究者认为清除受损线粒体才能维持细胞内线粒体网络的正常运行,受损线粒体出胞是维持细胞膜电位和细胞活力所必需的,也是细胞线粒体质量控制的重要途径[68]。 总之,线粒体出胞既是供体细胞发挥远程调控作用的关键,也是氧化应激损伤细胞进行自我保护的方式。另外,在探究干细胞线粒体能否改善宿主细胞线粒体功能时,应当注意检测干细胞的氧化应激水平,避免发生功能障碍的线粒体对实验造成不良影响。 2.2.3 线粒体入胞的分子调控机制 供体细胞通过微囊泡转移线粒体必然经历宿主细胞内吞线粒体的过程,继而实现线粒体入胞并完成线粒体网络整合,最终发挥线粒体转移的作用。细胞内吞作用是细胞质膜变形将胞外物质转移入胞的过程,包括吞噬作用(摄入直径> 1 μm的颗粒物质)、胞饮作用(摄入多数直径< 1 μm溶质或液体)、受体介导的内吞作用(细胞依靠细胞表面的受体特异性地摄取细胞外蛋白或其他化合物)。真核细胞可以内吞胞外线粒体,并且有研究者发现真核细胞通过胞饮作用摄取胞外线粒体[69-70]。胞饮作用是液态物质进入细胞的主动运输形式,根据其产生机制可分为 4种:网格蛋白依赖的内吞、陷穴蛋白依赖的内吞、巨胞饮、网格蛋白和陷穴蛋白非依赖的内吞。然而,线粒体入胞的分子调控机制尚不完全清楚。在心血管细胞研究领域,KITANI等[71]发现异丙基阿米洛利乙酯(ethylisopropyl amiloride,EIPA)作为胞饮特异性抑制剂可以阻断线粒体转移对心肌成纤维细胞的治疗作用,提示胞外线粒体入胞过程与宿主细胞的胞饮作用相关。巨胞饮是依赖肌动蛋白的非受体内吞途径,发生过程中细胞膜出现皱褶并形成直径为0.2-5.0 μm的巨胞饮体,非选择性地内吞细胞外营养物质和液相大分子。KESNER等[72]测定血管内皮细胞巨胞饮和内吞作用抑制剂对线粒体转移的影响,发现细胞松弛素D(肌动蛋白聚合抑制剂)和诺考唑(微管组装抑制剂)可以抑制线粒体转移,而氯丙嗪(网格蛋白介导的抑制剂)不能减少线粒体转移,提示细胞不是通过网格蛋白依赖的内吞作用获得外源性线粒体,而是依靠肌动蛋白和微管介导的巨胞饮。在免疫细胞研究领域,PACAK等[73]发现巨噬细胞与细胞松弛素D预孵育可明显抑制肌动蛋白依赖的内吞作用,而激活肌动蛋白依赖的内吞作用可促进线粒体内化,提示细胞动力学相关蛋白参与调控线粒体入胞过程。在肿瘤细胞研究领域,SUN等[74]发现胶质瘤细胞通过内吞作用获得外源性线粒体,而NAD+-CD38-cADPR-Ca2+信号通路调控细胞骨架重塑和细胞质膜内陷,进而影响线粒体入胞,提示NAD+-CD38-cADPR-Ca2+信号通路在线粒体入胞过程中发挥调控作用。 总之,微囊泡转移线粒体入胞是宿主细胞摄取胞外线粒体的关键步骤,受到细胞动力学相关蛋白、细胞骨架系统及细胞信号传导通路等因素的影响;调控线粒体入胞过程可影响细胞之间线粒体转移的效率,进而影响宿主细胞命运。因此,研究微囊泡转移途径可为探究非接触状态下细胞之间线粒体转移调控机制提供新路径,并为增强线粒体移植疗效提供新策略。 文章总结了细胞非接触状态下线粒体转移的作用及分子调控机制,见表2。"
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