粒線體常被形容為細胞的發電廠，但在大腦中，它們的角色可能比科學家先前所認知的重要性更甚。這些微小的結構為神經元提供能量，使其能夠相互溝通、形成記憶並維持大腦順暢運作。
在一項發表於《Nature Neuroscience》期刊的研究中，來自法國國家健康與醫學研究院（Inserm）及波爾多大學（University of Bordeaux）NeuroCentre Magendie 的研究人員，與加拿大蒙克頓大學（Université de Moncton）的科學家合作，在理解失智症方面取得了重大進展。他們的研究結果顯示，粒線體功能異常與神經退化性疾病相關的認知症狀之間，存在直接的因果關係。
該團隊開發了一種高度特異性的工具，能夠暫時性地提高神經退化性疾病動物模型的粒線體活性。當他們增強大腦的能量機制時，記憶問題得到了改善。
儘管這些發現仍處於早期階段，且僅在動物模型中觀察到，但它們指向了一種引人入勝的可能性：粒線體可能並非在大腦疾病開始後才出現故障。相反地，它們的失效可能助長了失智症發展過程中出現的症狀。
這個想法可能會重塑科學家對未來治療的思考方式。如果腦細胞能量衰竭會導致記憶喪失，那麼恢復粒線體功能或許有一天能成為延緩或減輕症狀的策略。
為何粒線體在大腦中如此重要
粒線體是細胞內一個微小的結構，負責產生正常功能所需的能量。這在大腦中尤其重要，因為大腦消耗了人體大量的能量。
神經元依賴這些能量來相互傳遞訊號。當粒線體活性下降時，神經元可能就沒有足夠的能量正常工作。隨著時間推移，這種能量短缺可能會削弱大腦的溝通能力，並導致記憶和思考問題。
神經退化性疾病涉及神經元功能的逐漸衰退，隨後是腦細胞的死亡。在阿茲海默症中，研究人員長期觀察到粒線體問題與神經元退化同時出現，甚至在細胞死亡之前。然而，直到最近，才難以確定粒線體功能障礙是導致疾病過程的原因，還是僅僅是其結果。
旨在為粒線體充電的工具
為了探究這個問題，研究人員開發了一種能夠暫時性刺激粒線體活性的工具。他們的推理簡單而有力。如果增加粒線體活性可以改善動物的症狀，那麼這將表明粒線體損傷可能發生在神經元喪失之前，並直接導致認知能力下降。
先前研究團隊的工作已經確定了 G 蛋白在調節大腦粒線體活性中的作用，G 蛋白具有在細胞內傳遞資訊的特定功能。在 2025 年的研究中，他們構建了一種稱為 mitoDreadd-Gs 的人工受體。這種受體被設計用於直接在粒線體內部激活 G 蛋白，進而刺激粒線體活性。
當 mitoDreadd-Gs 在大腦中被激活時，粒線體活性恢復到正常水平。在失智症小鼠模型中的記憶表現也得到了改善。
失智症研究可能的新標靶
「這項工作首次建立了粒線體功能障礙與神經退化性疾病相關症狀之間的因果關係，表明受損的粒線體活性可能是神經元退化發生的根源，」Inserm 研究主任兼該研究的共同資深作者 Giovanni Marsicano 解釋道。
這些結果並不意味著治療方法已準備好用於患者。這項工作是在動物模型中進行的，需要更多的研究來確定類似的方法在人類身上是否安全、持久且有效。
儘管如此，這些發現為失智症研究中日益增長的轉變勢頭增添了動力。科學家們越來越關注阿茲海默症的熟悉標誌物，如類澱粉蛋白斑塊和 tau 纏結之外的因素，轉而研究能量生產、代謝、發炎和細胞壓力如何從疾病的早期階段塑造疾病。
近期研究持續加強了這種更廣泛的觀點。一項近期由梅約診所（Mayo Clinic）進行的研究，將細胞能量系統關鍵部分——粒線體複合體 I 的功能紊亂與阿茲海默症的進展和潛在治療反應聯繫起來。之後發表的評論也將粒線體衰竭描述為阿茲海默症生物學的早期且可能的核心特徵，而不僅僅是大腦損傷的晚期後果。
「這些結果需要進一步擴展，但它們使我們能夠更好地理解粒線體在大腦正常功能中的重要作用。最終，我們開發的工具可以幫助我們識別導致失智症的分子和細胞機制，並促進有效治療標靶的開發，」蒙克頓大學教授兼該研究的共同資深作者 É tienne H é bert Chatelain 解釋道。
下一個主要問題是，長期刺激粒線體活性是否能帶來比改善記憶症狀更多的益處。研究人員現在想知道，恢復粒線體功能是否能減緩神經元喪失、延緩疾病進展，或甚至在損傷變得不可逆轉之前預防它。
「我們目前的工作在於嘗試測量持續刺激粒線體活性的效果，以了解它是否會影響神經退化性疾病的症狀，並最終延緩神經元喪失，甚至在恢復粒線體活性後預防它，」Inserm 研究員兼該研究的共同資深作者 Luigi Bellocchio 補充道。
目前，這項發現提供了一個引人注目的訊息：記憶喪失可能不僅與垂死的大腦細胞有關，也與能量耗盡的活神經元有關。透過學習如何為這些微型引擎充電，科學家們可能正在為對抗失智症開闢一條新途徑。