中药成份不清楚常常是一些人怀疑中医学的原因之一。近来查阅了一些中药的功效以及四性、五味、归经问题。联系目前医学和生命科学中对许多体质问题、线粒体疾病问题、自汗盗汗的主要原因问题、限制饮食如何促进健康和延长动物的寿命问题、体力锻炼为何只能提高平均寿命而不能延长最大寿命等诸多问题。好象领悟到某种感觉，觉得中医药在很多年来就凭实践经验而被应用于对人体生理的重要调理之中。 现在知道，线粒体功能的强弱决定着人的体质。线粒体功能弱的人会表现出气虚症，若线粒体中解偶联蛋白异常会电子传递过程的氧化作用与生成 ATP 的磷酸化过程偶联的失常，就容易出现自汗盗汗并肌肉无力，或某些脏器官的功能减弱。而补气的中药几乎都入肺、脾二经，都对线粒体的有氧氧化过程有所调理，并促进食物的消化吸收和血糖的利用。现在知道线粒体不但与 ATP 的产生密切相关，而且还知道线粒体与细胞凋亡及细胞的其他命运也有着密切的关系。百岁以上长寿老人的线粒体 DNA 总有某些单核苷酸多态性方面的独特之处。线粒体 DNA 的一些多态性特征、中性突变及有害突变都会影响人及动物的健康状况和寿命。而人体除成熟红细胞等少数类型的细胞之外，每个细胞中都有数百至数千个线粒体，而线粒体 DNA 的基因型常常在一个细胞中就有所不同。许多因素，包括中药，就可以调整细胞中不同基因型的线粒体比例，从而影响人及动物的健康和寿命。 但是，中药的成份一般都不十分清楚。可以我想人们每时每刻都在呼吸的空气、天天喝的水、经常接受的太阳光、天天吃的食物，等等，自古以来有谁先把它们的成份抗清楚之后再去用呢？只要证明它们对我们有好处，先用着又何妨？
记得听李忌老师有关 AMPK 的报告时，脑子子突然闪现 ATP 的供应者——线粒体。当时，并未太在意，昨天浏览自闭症的相关内容时，又想起线粒体。 原来线粒体疾病（ MD ）与人类精神病有种一定的联系 。 正常的线粒体结构 ： 线粒体是独特的细胞器，它可以通过氧化葡萄糖和脂肪酸使 ADP 转化为大部分哺乳动物细胞的能量载体 ATP 。 一种关键的中间产物乙酰辅酶 a 来自于葡萄糖和脂肪酸的氧化以及进一步的三羧酸循环。三羧酸循环会产生还原性黄素腺嘌呤二核苷酸和还原性烟酰胺腺嘌呤二核苷酸。他们能够将能量传递到线粒体电子传递链的一系列反应，称为氧化磷酸化。线粒体有两层膜组成，一个是内膜，一个是外膜。电子传递链定位于线粒体内膜，由五种酶复合物（复合物Ⅰ——Ⅴ）和两个电子载体（辅酶和细胞色素 C ）。 在哺乳细胞中，线粒体是唯一的含有自身基因组的细胞器。电子传递链由线粒体 DNA 和核 DNA 共同编码。线粒体 DNA 含有 37 个基因，这些基因编码复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ的 13 个亚基以及线粒体 DNA 转录、翻译为电子传递链复合物的组件。其余的电子传递链上的复合物亚基由 850 多个核 DNA 编码。核 DNA 也编码参与糖和脂肪酸氧化的线粒体酶。因此，不管是线粒体 DNA 还是核 DNA ，任一基因组突变，都会损伤线粒体功能和电子传递链缺陷。 那么为什么线粒体功能与神经的发育有着密切的联系呢？ 每个细胞内线粒体的数量都要依靠细胞的能量需要。低能量的细胞例如皮肤细胞有很少的线粒体，而高能量需求的细胞，比如肌肉、肝脏、脑血管上皮和 GI 细胞，都有许多线粒体。神经的突触是高能量消耗区 40 ，因此它特别依赖于线粒体功能 41 。线粒体聚集在轴突和树突的节点上，因为这个部位对 ATP 的而产生，钙的动态平衡以及突触可塑性有重要的作用。线粒体功能障碍可能会导致突触的神经递质释放 减少 ， and neurons that have high firing rates, such as GABAergic interneurons, may be the most adversely affected. （不知如何翻译） 线粒体在脂代谢、信号和修复上也有重要的作用。 后来与舍友谈到线粒体功能障碍与人类健康和疾病 ，原来线粒体功能障碍可以划分为原发性或继发性 。原发性线粒体功能障碍一般指的是直接参与 ATP 产生的线粒体系统功能的基因缺陷引起的，而继发性的线粒体功能障碍指的是其他的损伤线粒体产生 ATP 能力的代谢或遗传异常。例如，环境毒素产生的代谢物或者其他代谢系统功能障碍产生的代谢物，特别是不能参与 ATP 产生的代谢物，能够干扰线粒体生成 ATP 的能力，导致继发性线粒体功能障碍。 其他报道引起继发性线粒体功能障碍的包括：某种药物；肠道短链脂肪酸，例如丙酸高浓度的肿瘤坏死因子 - α脑叶酸缺乏；营养不良 血红素，，或者离子缺陷；一氧化氮升高；谷胱甘肽缺乏； 氧化应激； 或者暴露于环境毒素例如重金属；化学物， PCB 或者农药。有些个体发现了和线粒体疾病一致的状况，但是没有基因缺陷和 / 或不满足线粒体疾病的标准。可能这些个体有继发性功能障碍，或可能有不确定的基因异常。 谈 来谈去，舍友提出一个过去见过的开放性问题：生物进化过程中，先有线粒体，还是先有叶绿体？ （理由说的通即可 ） 我第一感觉是先有线粒体， 但是总得说出一些道理（科学需要实证）。于是我就撇啦， 线粒体是独特的细胞器，在哺乳细胞中，线粒体是唯一的含有自身基因组的细胞器，后来舍友补充道从进化论的角度来看，动物都有线粒体，没有叶绿体，但是有线粒体植物都有叶绿体。听来听去，还是感觉“先有鸡还是先有蛋的问题”？ 但是，令人惊奇的是鸡、蛋问题有文献说能证明： 考古学家先是用恐龙化石蛋，证明先有的鸡 。位于加拿大阿尔伯塔省的皇家泰瑞尔博物馆恐龙馆馆长弗朗索瓦说：“这个巢穴有着恐龙和鸟类的共有特征，通过对这个巢穴的深入研究，可以帮助我们解决一个古老的难题：到底是先有蛋还是先有鸡。”来自加拿大卡尔加里大学专门研究恐龙繁殖的古生物学家达拉·泽勒尼茨基 (Darla Zelenitsky) 表示：“直到现在先有蛋还是先有鸡的问题还没有能够得到解答。但是随着研究的深入，谜底逐渐清晰：恐龙首先建造了类似鸟窝的巢穴，产下了类似鸟蛋的蛋，然后恐龙再进化成鸟类（鸡也属于鸟类的一种），这很明确，蛋先于鸡之间就存在了。鸡是由这些产下了类似鸡蛋的肉食恐龙进化而成。”哈哈（感觉有点搞笑）！ 2010 年又有科学家证明： 先有鸡还是先有蛋？ 这是一个经典且常被提起的问题，也是持续数百年的终极哲学与科学之谜。现在，借助先进的运算技术，英国科学家终于揭开这个谜团 —— 答案是先有鸡后有蛋。研究人员发现，鸡蛋的构造取决于在母鸡卵巢中发现的一种蛋白，所以，鸡蛋只有在母鸡体内的时候才存在。这种蛋白称为 ovocledidin-17( 简称 OC-17) ，是加速蛋壳发育的催化剂，而蛋壳是保护蛋黄与蛋白所不可或缺的因素，可以让鸡胚胎在里面充分发育。谢菲尔德大学和华威大学的科学家利用一台超级电脑 “ 放大 ” 鸡蛋形成过程。这台超级电脑名为 “HECToR” ，放在爱丁堡。结果表明，没有 OC-17 蛋白，鸡蛋的外表部分就无法结晶，形成蛋壳。这种蛋白将碳酸钙转换为构成蛋壳的方解石晶体。方解石晶体发现于许多骨骼和蛋壳内，但母鸡形成方解石晶体的速度比任何物种都快 —— 每 24 小时生成 6 克蛋壳。谢菲尔德大学工程材料系的柯林 - 弗里曼博士说： “ 有人长期以来就怀疑先有蛋，但我们现在掌握的科学证据证明，其实是先有鸡。科学家在以前就发现了 OC-17 蛋白，它与鸡蛋形成有关，但在展开细致研究后，我们可以了解到 OC-17 蛋白其实还控制着鸡蛋形成过程。这是一个非常有趣的发现，各种鸟似乎都具有可从事相同工作的蛋白。 ” 呵呵，从先有叶绿体还是线粒体，到先有鸡还是蛋？够能扯吧 呵呵你有 ONE 说 ONE ，有 ONE 说万，有万说 ONE ，有万说万！
Telomere dysfunction induces metabolic and mitochondrial compromise Nature Volume:470 , Pages: 359–365 Date published: (17 February 2011) 端粒在体细胞中的逐渐缩短和线粒体DNA突变造成活性氧自由基的过多产生，以及代谢活性的降低及紊乱，是目前被广泛接受的生物个体衰老的理论。以下这篇文章也许把这三个方面有机的结合起来了。 Telomere dysfunction activates p53-mediated cellular growth arrest, senescence and apoptosis to drive progressive atrophy and functional decline in high-turnover tissues. The broader adverse impact of telomere dysfunction across many tissues including more quiescent systems prompted transcriptomic network analyses to identify common mechanisms operative in haematopoietic stem cells, heart and liver. These unbiased studies revealed profound repression of peroxisome proliferator-activated receptor gamma, coactivator 1 alpha and beta ( PGC-1 α and PGC-1β , also known as Ppargc1a and Ppargc1b , respectively) and the downstream network in mice null for either telomerase reverse transcriptase ( Tert ) or telomerase RNA component ( Terc ) genes. Consistent with PGCs as master regulators of mitochondrial physiology and metabolism , telomere dysfunction is associated with impaired mitochondrial biogenesis and function, decreased gluconeogenesis, cardiomyopathy, and increased reactive oxygen species. In the setting of telomere dysfunction, enforced Tert or PGC-1 α expression or germline deletion of p53 (also known as Trp53 ) substantially restores PGC network expression, mitochondrial respiration, cardiac function and gluconeogenesis.The authorsdemonstrated that telomere dysfunction activates p53 which in turn binds and represses PGC-1 α and PGC-1β promoters, thereby forging a direct link between telomere and mitochondrial biology. The authors proposed that this telomere–p53–PGC axis contributes to organ and metabolic failure and to diminishing organismal fitness in the setting of telomere dysfunction.
两栖动物线粒体基因组重排概述 熊荣川 邓欢欢 译 脊椎动物线粒体基因的排列通常较为保守。从硬骨鱼类到真兽亚纲哺乳动物，所有 37 个基因以相同的顺序排列，但是也有一些类群的线粒体基因有重排现象（例如在 有袋目哺乳动物、鸟类、爬行类、圆口类及鱼类）。然而，对于两栖动物，线粒体基因的重排在很多类群内都有发现。例如，在美国南部一些相互亲缘关系很近的蚓螈类就观察到重排的 tRNA 。在有尾目，基因或者控制区的重排及复制出现在无肺螈科。在无尾目，较原始的类群（古蛙亚目）的线粒体基因排列和典型的脊椎动物一致。然而，系统树上聚在无尾目（新蛙亚目）下的树蛙科和蛙科的物种，其基因排列和经典排列有差异。在大多数的新蛙亚目类群中， 4 个 tRNA 从传统上的位置转座到了 12S rRNA 的上游形成 LTPF tRNA 基因簇。另外，进一步的基因重排在新蛙亚目的一个重要支系蛙总科中被报道。蛙科中目前已有 6 个物种的线粒体基因组报道；除了黑斑蛙外，另外 5 种有区别于彼此的重排。尤其是马达加斯加蛙类（曼蛙属 Mantella ）表现出了高度重排。新蛙类线粒体基因大小从 16kbp ( Microhyla heymonsi ) 到 23kbp ( Mantella madagascariensis ) 不等。 新蛙类线粒体 DNA 大小的多变主要是由 D-loop 的不同长度引起的，它通常包含有较长较多的重复序列。这些基因重排的例子使得新蛙类成为研究脊椎动物线粒体不稳定机制的一个极好模型。 原文 ( Igawa et al., 2008 ) ： Mitochondrial gene arrangements are generally conserved in vertebrates. All 37 genes are arranged in the same relative order in almost all vertebrate species from teleost fishes to eutherian mammals ( Anderson et al., 1981; Roe et al., 1985; Tzeng et al., 1992; Boore, 1999 ), though some taxa has rearranged mt gene orders . As for amphibians, however, mitochondrial gene rearrangements have been found in a number of taxa. For example, tRNA gene rearrangements were observed within closely related South American caecilians ( San Mauro et al., 2006 ). In Caudata, gene rearrangements and duplication of genes or control regions were also found in mtDNAs of plethodontid salamanders ( Mueller and Boore, 2005 ). In anurans, the mt gene arrangements of basal groups (archaeobatrachians) are completely identical to those of typical vertebrates ( Roe et al., 1985; San Mauro et al., 2004; Gissiet al., 2006 ). However, in hyloid and ranoid frogs in the phylogenetically nested anuran group (suborder Neobatrachia), the gene arrangement diverged from the typical one. In most neobatrachian mtDNAs, four tRNA genes translocated from typical positions, and these tRNA genes formed a cluster upstream of the 12S rRNA gene (LTPF tRNA cluster; Sumida et al., 2001; Zhang et al., 2005a ). In addition, further gene rearrangements have been reported in a major neobatrachian clade, the epifamily Ranoidae. Within Ranoidae, complete mtDNA sequences of six species have been reported so far ( Sumida et al., 2001; Sano et al., 2004, 2005; Zhang et al., 2005b; Liu et al., 2005; Kurabayashi et al., 2006 ) and five of these except R. nigromaculata possess additional rearrangements that are different from each other. Especially, mtDNAs of genus Madagascan frogs (genus Mantella ) show extended rearrangements ( Kurabayashi et al., 2006 ). In addition, the neobatrachian mt genomes vary in length ranging from about 16 kbp ( Microhyla heymonsi ) to 23 kbp ( Mantella madagascariensis ). The size variations of neobatrachian mtDNA are mainly caused by length differences of D-loops, which usually contain long and many repeated sequences. These many instances of gene rearrangements make neobatrachian frogs an excellent model for examining the mechanisms of such vertebrate mitochondrial instability. 参考文献： Igawa Takeshi, Kurabayashi Atsushi, Usuki Chisako, Fujii Tamotsu,Sumida Masayuki (2008). "Complete mitochondrial genomes of three neobatrachian anurans: A case study of divergence time estimation using different data and calibration settings." Gene 407 (1-2): 116-129.
使用线粒体基因组信息探讨现生两栖动物的起源和系统进化 熊荣川 邓欢欢 译 摘要： 建立现生两栖动物（滑体两栖动物）和它们古代的近缘物种的关系对我们认识早期四足动物的进化非常必要。然而，它们之间的系统发育关系仍然没有得到解决，因为现生两栖动物形态高度特化而且化石相当稀少。古生物学家还不确定滑体两栖动物是单系还是复系，也不确定哪一类古代两栖动物是它们最近的祖先。为了解决这个问题， 8 个现生两栖动物的线粒体基因组测序完成并将它们和之前发表的序列进行比对。对核苷酸序列作全面的分子系统分析得到一棵高解析度的系统进化树，且和传统的蛙蟾类假设保持一致。通过单独使用分子钟推断分子进化支序的时间信息，我们给出了滑体两栖动物进化的第一个时间尺度，推断其在大约 3300 万前出现。通过拟合分子钟时间和化石时间，我们认为滑体动物起源于古代 temnospondyl 两栖动物的假设比其它假设更为可信。而且，在这一时间尺度下，讨论了现生两栖动物的可能起源中心： (i) 现生蛙类（新蛙类群）可能起源于非洲 - 印度大陆； (ii) 有尾目可能起源于东亚； (iii) 古代无足目可能起源于三叠纪泛大陆的热带森林地区。一个精确的系统发育树及其相关分化时间对指导搜寻缺失的化石有所帮助，而且也能促进两栖动物进化的比较研究。 关键词：两栖动物 线粒体基因组 分子时间推定 系统进化 时间尺度 原文： Mitogenomic Perspectives on the Origin and Phylogeny of Living Amphibians Abstract.— Establishing the relationships among modern amphibians (lissamphibians) and their ancient relatives is necessary for our understanding of early tetrapod evolution. However, the phylogeny is still intractable because of the highly specialized anatomy and poor fossil record of lissamphibians. Paleobiologists are still not sure whether lissamphibians are monophyletic or polyphyletic, and which ancient group (temnospondyls or lepospondyls) is most closely related to them. In an attempt to address these problems, eight mitochondrial genomes of living amphibians were determined and compared with previously published amphibian sequences. A comprehensive molecular phylogenetic analysis of nucleotide sequences yields a highly resolved tree congruent with the traditional hypotheses ( Batrachia ). By using a molecular clock–independent approach for inferring dating information from molecular phylogenies, we present here the first molecular timescale for lissamphibian evolution, which suggests that lissamphibians first emerged about 330 million years ago. By observing the fit between molecular and fossil times, we suggest that the temnospondyl-origin hypothesis for lissamphibians is more credible than other hypotheses. Moreover, under this timescale, the potential geographic origins of the main living amphibian groups are discussed: (i) advanced frogs (neobatrachians) may possess an Africa-India origin; (ii) salamanders may have originated in east Asia; (iii) the tropic forest of the Triassic Pangaea may be the place of origin for the ancient caecilians. An accurate phylogeny with divergence times can be also helpful to direct the search for “missing” fossils, and can benefit comparative studies of amphibian evolution. ( Zhang et al., 2005 ) 参考文献： Zhang Peng, Zhou Hui, Chen Yue-Qin, Liu Yi-Fei,Qu Liang-Hu (2005). "Mitogenomic Perspectives on the Origin and Phylogeny of Living Amphibians." Systematic Biology 54 (3): 391-400.
标签: 线粒体
