Carmen Sandi는 처음에 그녀가 직면 한 회의론을 회상합니다. 로잔에있는 스위스 연방 기술 연구소 (Swiss Federal Institute of Technology)의 행동 신경 과학자 인 그녀는 비판적 신경 회로 내부에서 진행되는 일이 불안한 행동, 뇌 세포를 넘어서서 그들 사이의 시냅스 연결을 설명 할 수 있다는 직감을 따랐다. 그녀가 2013 년에 시작한 실험에 따르면 불안 관련 행동과 관련된 뉴런은 이상을 보여 주었다.
이러한 결과는 미토콘드리아가 동물의 스트레스 관련 증상에 관여 할 수 있음을 시사했습니다. 그러나 그 아이디어는 당시 많은 신경 과학자들이 보유한 뇌의“시냅 토 중심”비전과 상반되었다. 그녀의 동료들은 Sandi의 증거를 믿기 어렵다는 것을 알았습니다. 적어도 쥐에서는 불안한 사람들에게 주요 뉴런 내부의 미토콘드리아가 중요 할 수 있다는 것을 믿기가 어렵습니다.
Sandi는“데이터를 제시 할 때마다‘매우 흥미 롭지 만 잘못되었습니다.’라고 Sandi는 말했습니다.
그러나 지난 10 년 동안 점점 더 많은 과학자들이 그녀와 합류하여 미토콘드리아가 우리의 일반적인 신체적 복지뿐만 아니라 우리의 정신 건강에 근본적 일 수 있는지 궁금해했습니다. 특히, 그들은 미토콘드리아가 우리가 스트레스와 불안과 우울증과 같은 조건에 어떻게 반응하는지에 영향을 미치는지 여부를 탐구했습니다.
지금까지의 많은 증거는 예비이지만, 상당한 연결을 가리 킵니다. 미토콘드리아는 스트레스 반응의 존재의 중심 인 것 같습니다. 이 연구에 참여한 일부 연구자들에게 스트레스 반응은 신체 전체의 미토콘드리아에 의해 신경 학적 처리와 상호 작용하는 일종의 조정 된 작용처럼 보입니다.
뉴욕에있는 컬럼비아 대학교 어빙 의료 센터의 마틴 피카드 (Martin Picard)는“미토콘드리아가 과소 평가 된 것 같습니다. "그들은 셀의 최고 경영자입니다." 이제 과학자들은 미래의 요법에 오르간 넬의 중요성이 무엇인지 탐구 할 수 있습니다.
미토콘드리아 및 정신 건강
미토콘드리아는 대부분의 대사 과정에 대한 화학 연료 인 아데노신 트리 포스페이트 또는 ATP를 제조하는 복합체 (진핵 생물) 세포 내부의 작은 구조이다. 캐나다 빅토리아 대학교 (University of Victoria)의 연구 부사장 인 Lisa Kalynchuk는“ATP는 살아있는 세포가 살아있는 일을 할 수있는 에너지입니다. 소기관은 고대 침략자 - 약 20 억 년 전에 숙주 세포에 통합되어 에너지 생산에 특화된 공생 박테리아의 잔재입니다. 미토콘드리아는 여전히 37 개의 유전자 만 있더라도 살아있는 박테리아보다 유전자 물질이 적지 만 여전히 소량의 DNA를 가지고 있습니다.
미토콘드리아와 질병의 관계는 1975 년에 더글러스 월리스와 그의 동료들과 Yale University에서 미토콘드리아 DNA와 유전 적 장애 사이의 연관성을 설명했을 때 명백해지기 시작했습니다. 1990 년대에 연구원들은 미토콘드리아 DNA의 돌연변이의 효과를 다양한 다른 조건과 연결시켰다. 5,000 명 중 1 명은 당뇨병, 시력 및 청각 문제, 학습 어려움 및 기타 장애를 포함하여 어떤 종류의 유전 된 미토콘드리아 질환을 가지고 있습니다. 그러나 지난 10 년 동안 만 과학자들은 정신 건강과 복지에 미토콘드리아의 영향, 특히 스트레스, 불안 및 우울증에있어 미토콘드리아의 영향을 진지하게 탐구했습니다.
.Sandi의 작업은 미토콘드리아가 선택된 뇌 경로의 작동을 바꿀 수있는 직관에서 비롯되었습니다. 뇌가 체중의 2%만을 차지하더라도 우리의 뇌는 우리 몸이 취하는 산소의 20%를 섭취합니다. 그녀는 중요한 신경 회로에서 세포 에너지 생산의 부족으로 불안하기 쉬운 사람들에게서 볼 수있는 동기 부족과 자존감의 전반적인 부족을 설명 할 수 있다고 가정했다.
Sandi가 사회 계층 구조를 확립하기 위해 쥐를 경쟁에 두었을 때, 그녀는 불안이 적은 동물이 지배적 인 계급을 얻을 가능성이 더 높다는 것을 알았습니다. 추가 연구는이 덜 불안한 동물이 핵 accumbens에서 더 큰 미토콘드리아 기능을 가졌으며, 동기 부여 행동과 노력의 생성에 중요한 뇌의 일부인
.많은 실험실의 다른 연구는 스트레스와 미토콘드리아 사이의 추가 유대를 발굴했습니다. 2018 년에 올해 초 사망 한 피카드와 스트레스 연구 개척자 인 브루스 맥스 웬 (Bruce McEwen)은 미토콘드리아와 불안에 대한 23 개의 연구에 대한 메타 분석을 발표했다.
베를린에있는 자연사 박물관의 Anke Hoffmann의 2018 년 검토 기사와 뮌헨의 Max Planck Institute of Psychiatry의 Dietmar Spengler는 미토콘드리아가 초기 생활 스트레스에 대한 뇌의 구조적 및 기능적 반응을 중재하고“프로그램 과정에서 하위 세포 기질”역할을 할 수 있다는 증거를 요약했습니다. 미토콘드리아 기능과 정신 건강 사이의 연결에 대한 실험적 증거는 여전히 잠정적이며 중요한 한계가 있지만 과학자들이 더 깊게 보이도록 설득하기에 충분히 강합니다.
미토콘드리아의 크로스 토크
조사중인 하나의 미스터리는 스트레스를 받고 미토콘드리아가 발생하는 일에 대한 세부 사항을 둘러싸고 있습니다. Picard의 가장 좋은 추측은 스트레스를 유발할 때 부신의 세포가 호르몬 코티솔을 방출 할 때 시작한다는 것입니다. 이들 세포 내에서, 미토콘드리아는 콜레스테롤을 코르티솔로 전환시킴으로써 호르몬 (다른 소기관의 도움으로 소포체의 도움으로)을 합성한다. 그런 다음 코티솔은 혈액에서 몸 전체를 여행합니다. 특수화 된 수용체는 코티솔을 세포의 핵으로 운반하며, 이는 세포가“싸움 또는 비행”반응을 준비하는 데 도움이되는 약 1,000 개의 유전자를 활성화시킨다. 그러나 수용체는 또한 들어오는 코티솔의 일부를 미토콘드리아로 페리하여 미토콘드리아 DNA와 상호 작용하고 에너지 생산을보다 효율적으로 만듭니다.
.사실상 부신의 미토콘드리아는 스트레스 호르몬을 생성하며 신체 전체의 다른 미토콘드리아로 이동하여 통합 된 스트레스 반응을 가져옵니다. Picard는“이것은 논의되거나 개발되지 않은 장기들 사이에 아름다운 미토콘드리아 크로스 토크를 만듭니다.
미토콘드리아가 이러한 신호에 반응하여 조정함에 따라, 콩 형태에서 길쭉한 스파게티어 구조로 모양을 바꿀 수 있으며, 서로 분리되거나 융합 될 수 있습니다. 이러한 융합 및 핵분열 과정을 방해하면 세포 손상과 사망으로 이어질 수 있습니다. Picard는 이러한 혼란이 사회적 고립에 비유됩니다. 미토콘드리아가 서로 대화 할 수 없을 때 더 나빠집니다.
뇌 세포에서 스트레스가 미토콘드리아에 미치는 영향을 결정하는 데 종종 동물을 희생하는 것이 포함됩니다. 그럼에도 불구하고, 사람들의 문제를 탐구하는 방법을 찾은 소수의 연구는 링크의 징후를 발견했습니다.
하나는 Psychoneuroendocrinology 에 대한 2019 년 연구였습니다 , Picard 's Lab의 박사후 연구원 인 Caroline Trumpff가 이끄는. 피츠버그 대학교의 그녀와 그녀의 공동 작업자 인 Anna Marsland와 Brett Kaufman은 건강한 중년 성인의 작은 샘플을보고 급성 심리적 스트레스와 세포 외부의 미토콘드리아 DNA의 짧은 부문에서 빠른 서지 사이의 연관성을 발견했습니다. 이러한 미토콘드리아 DNA 조각은 일반적으로 부상이나 질병과 관련된 사건 중에 방출됩니다. 그 효과는 여성보다 남성에서 더 두드러졌습니다.
이러한 종류의 스트레스 관련 미토콘드리아 손상이 어떻게 발생하는지 식별하는 것이 진행중인 작업입니다. 스트레스에 반응하여 미토콘드리아에 의한 과잉 행동은 아마도 반응성 산소 종이라고 불리는 분자를 더 많이 생성하게한다는 것입니다.
과학자들은 또한 ATP가 관여한다는 데 동의하는 것 같습니다. Picard는“신체가 외부 세계에 민감하고 내부적으로 응답을 장착하는 능력은 모두 에너지 중심입니다. 연구에 따르면 지나치게 스트레스를받은 동물은 감축 된 ATP 생산을 보여줄 수 있으며, 이는 많은 과정, 특히 세포 분열을 손상시킬 수 있습니다. 이것은 특히 기억에 인코딩, 학습, 감정 및 처리 스트레스에 중요한 뇌 구조 인 해마와 관련이 있습니다. 성인 포유류에서도 항상 새로운 뉴런이 생성 될 수 있다는 증거가있는 뇌의 몇 안되는 부분 중 하나입니다.
.그리고 미토콘드리아는 신체에서 어디에나 있지만, 조직 내에서 그들의 구조적 및 기능적 다양성은 조직 내에서 심지어 개별 세포 내에서 심지어 미토콘드리아 손상이 특정 뇌 경로에서 다르게 느껴질 수있는 방법을 제공합니다. . 연구원들은 미토콘드리아가 종종 시냅스 근처와 같은 뉴런 내의 주요 위치에 종종 자신의 기능을 돕기 위해 고정되어 있음을 발견했습니다. 미토콘드리아 효과는 또한 미엘린에서 뉴런을 피하는 oligodendrocytes와 뉴런의 건강을지지하는 성상 세포와 같은 뇌의 비 뉴런 신사 세포를 통해 발휘 될 수 있습니다. 뉴런은 때때로 손상된 미토콘드리아를 성상 세포로 전달하여 손상된 미토콘드리아를 제거하고 성상 세포는 건강한 미토콘드리아를 보냅니다. 스트레스가 핵 축적과 같은 뇌 영역에서 이러한 과정을 방해하면 불안 장애에 영향을 줄 수 있습니다.
개입을 향한
정신과의 분야는 새로운 치료제가 필요하다고, Kalynchuk는 미토콘드리아를 목표로하는 개입은 스트레스, 우울증 및 불안에 취약한 사람들을 돕는 것을 약속 할 수 있습니다. 그녀의 실험실은 Reelin이라는 큰 세포 외 단백질의 잠재적 항우울제 효과를보고 있으며, 이는 세포를 이동시키기위한 스캐 폴드를 제공하고 세포 간 통신을 촉진합니다. 스트레스는 실험실 동물의 릴린 수준을 감소시키고,이 하락은 미토콘드리아 반응에서 비롯된 것으로 보인다. 2020 년 1 월에 발표 된 초기 결과는 Reelin이 수컷 쥐에 대해 테스트되었으며 유망한 것처럼 보였다. Kalynchuk의 그룹은 여성이 다르게 반응하는지에 대해 곧보고 할 것으로 예상합니다.
Sandi의 실험실은 2017 년에 항불안제 디아제팜이 쥐의 미토콘드리아 기능을 증가 시켰다고 밝혔다. 그녀와 그녀의 동료들은 또한 지난 1 월 미토콘드리아 부스팅 보충제 (아세틸 -L- 카르니틴)가 인간의 우울증과 관련된 행동에 취약한 생쥐를 보호한다는 것을 보여 주었다. 그녀는 현재 미토콘드리아 출력을 향상시킬 요법에 대한 추가 전임상 조사에 대해 제약 회사와 협력하고 있으며 미토콘드리아 기능과 관련된 대사 산물에 대한 정보를 수집하고 있습니다.
.Picard는 미토콘드리아를 목표로하는 약물 요법 개발의 가능성에 대해 더 회의적입니다. 대안으로, 그는 운동과 같은 미토콘드리아 기능에 기초한 행동 중재가 갈 수있는 방법 일 수 있다고 제안한다. 그는 운동은“미토콘드리아를 위해 할 수있는 최선의 일”이라고 말한다.
.스트레스는 너무 복잡하여 단일 원인이나 간단한 경로로 감소하기에는 현상이 너무 복잡합니다. Duke University의 분자 생리학 연구소의 Matthew Hirschey는 코티솔이 미토콘드리아와 스트레스 사이의 관계의 주요 동인이며 신진 대사와 관련이 있다고 의심하지만 이러한 메커니즘이 전체 이야기가 아니라는 점을 강조합니다. Hirschey는“미토콘드리아는 적절한 신경 학적 기능에 분명히 중요하다. "그러나 외부 심리적 스트레스 요인이 신경 미토콘드리아 기능에 영향을 미치는 경우 실제로 알려지지 않았다."
그에게, 미토콘드리아의 역할을 불안과 스트레스 생리학의 훨씬 더 큰 퍼즐에서 조각으로 보는 것이 더 중요합니다. 그러나 그것은 점점 더 많은 연구원들에게 활력을 불어 넣은 작품으로, 앞으로 몇 년 동안 열심히 퍼즐을 낼 것입니다.
