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海拔高时 线粒体的秘密
发布时间:2024-12-15
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为了解开生理机能是如何适应缺氧条件的,科学家分析了这些成员在攀登珠峰的过程中肌肉细胞发生的变化,尤其是细胞的“动力室”线粒体。当我们吸入空气时,氧气进入我们的气管到达肺部,并由此进入血液;心脏再将血液送到全身各处,使氧气抵达每一个细胞。每个细胞含有数百个线粒体,它们也是氧气的最终消费者:线粒体利用氧气把糖和脂肪等有机物转化成能量,这些能量能够维持我们的身体器官正常工作。比如肌肉细胞中,线粒体以三磷酸腺苷(ATP)的形式提供肌肉收缩所需的能量;耐力运动可以提升肌肉细胞中线粒体的数量,使跑步者能跑更远的距离。因此,线粒体也许是这次研究的一个“突破口”。

早在1986年,来自瑞士伯尔尼大学的汉斯·霍普勒(Hans Hoppeler)博士就发现,在没有使用氧气瓶攀登到海拔8500米高的攀登者中,他们体内肌肉体积的减少与肌肉细胞中线粒体体积密度的降低有关。霍普勒认为,这不仅仅是能量不足造成的,而是一系列的因素导致的。这种情况也出现在医院中的缺氧患者身上,通常还与慢性肺部疾病有联系。

考德威尔极限珠峰探险的调查结果则更加详细。丹尼·莱维特(Denny Levett)博士从研究小组的17名成员的大腿上提取了微小的肌肉细胞样本。这些样品被迅速冷冻并送到剑桥大学和伯尔尼分校,一同送去的还有他们之前在伦敦测试的对照样本。科学家用高分辨率显微镜仔细观察了这些样本,发现他们的肌肉细胞中线粒体的体积密度也降低了20%,这和霍普勒的结论一致。

不过,这次调查还发现了更多的东西:细胞内不同位置的线粒体体积密度下降得并不一样。CXE成员之一安德鲁·穆拉(Andrew Murray)博士给出了一些解释:“我们分别观察了在肌肉细胞的中心位置和细胞膜旁的两群线粒体,它们都使用氧气来制造三磷酸腺苷,但这些三磷酸腺苷(能量)被消耗的途径却不相同。比如,细胞膜旁的线粒体失去了约70%,而靠近细胞中心的线粒体只失去了约15%。这个惊人的发现说明,当供氧受限时,肌肉细胞对于那些需要消耗能量的功能,会先暂停一部分,从而保证其他部分能正常运行。”