For første gang nogensinde er det lykkedes videnskaben at måle med stor nøjagtighed, hvor effektive levende cellers mitokondrier er til blandt andet at danne energi. Til formålet anvender de en naturlig lysteknik, som blandt andet er kendt fra ildfluer.
Forsøg med levende celler designet specielt til at lyse op i mørke har gjort schweiziske forskere i stand til at måle med stor nøjagtighed, hvor effektive mitokondrier er til blandt andet at producere energi.
Mitokondrier er de mikroskopiske kraftværker inde i cellen, som fremstiller den energi, cellen behøver for at fungere normalt. Ved hjælp af en særlig teknik, som forskerne har udviklet med inspiration fra ildfluer, er det lykkedes dem at få celler i levende mus til at afgive lys. Jo kraftigere cellerne lyser, desto bedre fungerer mitokondrierne.
Mitokondriers spændingsforskel styrer deres effekt
Forskerholdet, som er tilknyttet Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, har taget afsæt i det naturlige fænomen, som får blandt andet ildfluer til at blive selvlysende.
For at forstå, hvordan det fungerer, er det vigtigt at vide, at mitokondrier – akkurat som det er tilfældet med de celler, mitokondrierne befinder sig inde i – er omgivet af en membran. Der er en spændingsforskel imellem inder- og ydersiden af membranen, og den forskel er styrende for, hvorfor nogle stoffer kan passere igennem membranen, hvorimod andre ikke kan og derfor bliver inde i mitokondriet.
På helt samme måde som med spændingsforskellen imellem de to poler på et batteri kan spændingsforskellen i mitokondrie-membranen dale. Det betyder, at mitokondriet ikke længere fungerer så godt og producerer minder energi.
Ildflue-forsøg sladrer om mitokondriers tilstand
Her kommer ildfluerne ind i billedet. Når de danner lys, foregår det ved, at insekterne producerer enzymet luciferase, som lyser op, når det går i forbindelse med et andet stof, som hedder luciferin. Med afsæt i denne kemiske reaktion har de schweiziske forskere udviklet to molekyler, som de injicerer i genmanipulerede mus.
Molekylerne trænger ind i mitokondrierne i de levende celler i musene og får disse til at danne luciferin, som passerer ud af mitokondriets membran og ind i selve cellen. Her går det i forbindelse med luciferase, og det får musenes celler til at lyse op.
Ved at måle mængden af lys, som musenes celler danner, kan forskerne få et klart billede af mitokondriernes effektivitet. For hvis der er sket et tab af spænding i membranen, vil færre kemiske stoffer (som eksempelvis de to injicerede stoffer) kunne trænge ind i mitokondriet, og det betyder, at der bliver dannet tilsvarende mindre luciferin. Derved falder lysproduktionen også.
Tab af energi kædes sammen med sygdom
Forskerne har ved hjælp af disse forsøg kunnet konstatere, at ældre mus danner markant mindre lys, hvilket er et tegn på, at deres mitokondrier har forringet effekt.
Det passer godt i tråd med den kendsgerning, at ældre mennesker ikke har samme mængde energi i kroppen som yngre. Anden forskning har ligeledes kædet en række lidelser sammen med et betydeligt fald i mitokondriernes funktionsduelighed.
Med den nye indsigt i mitokondriers virkning og forfald vil det være lettere for videnskaben at udvikle terapier til målrettet at styrke mitokondrierne og dermed forebygge og behandle lidelser og måske endda bremse dele af ældningsprocessen.
Kilde: Nature Chemical Biology, august 2020
