根据发表在《自然》杂志上的研究结果，西北大学医学院的研究人员发现，线粒体调节肺上皮细胞发育的基本细胞信号，而肺上皮细胞对氧气和二氧化碳的交换至关重要，可以避免呼吸衰竭。
“在过去的20年里，我们一直认为线粒体不仅仅是产生ATP;它们通过产生信号(包括代谢物)来控制细胞的状态和功能，从而控制生理学。如果这些信号受到干扰，就会导致疾病。这项研究有力地证明了这一原理，并强调了线粒体信号在决定细胞命运中的作用，”肺和重症监护室、生物化学和分子遗传学医学教授、该研究的资深作者David W. Cugell医学博士Navdeep Chandel说。
SeungHye Han，医学博士，公共卫生硕士，肺科和重症监护科医学助理教授，是这项研究的主要作者。
线粒体被广泛认为是细胞的“发电站”，因为它们在产生ATP(细胞的能量来源)方面发挥着作用。以前人们认为，线粒体功能障碍导致疾病的原因仅仅是细胞能量产生减少。
然而，Chandel和Han的最新发现表明，线粒体的功能不仅仅是产生ATP，还包括控制肺泡上皮2型细胞的细胞命运，这些细胞部分充当干细胞，也调节肺部的气体交换。
在目前的研究中，研究人员使用基因敲除技术删除妊娠小鼠肺上皮细胞中的线粒体电子传递链复合体I亚基，称为Ndufs2。接下来，利用单细胞RNA测序，研究小组观察到线粒体涉及综合应激反应(ISR)，这是一种被激活的细胞功能，用于应对代谢压力或蛋白质毒性，或错误折叠蛋白质的积累。
当线粒体发生功能障碍时，ISR增加了出生后小鼠肺泡上皮细胞的激活并抑制了其分化，最终导致小鼠呼吸衰竭。有趣的是，研究小组还注意到，没有功能性线粒体的细胞并没有死亡，而是处于细胞分化停滞的状态，这在各种肺部疾病中都很常见。
“我们现在正在研究线粒体ISR信号可能在损伤后的肺修复过程中被破坏，从而导致肺纤维化或长期病毒性肺炎等肺部疾病。如果这是真的，它可能为治疗涉及肺损伤和修复的疾病的线粒体依赖的ISR信号开辟新的途径，”韩说。
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