德州農(nóng)工（Texas A&M）大學(xué)的科學(xué)家們現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)了鈣、心臟能量生產(chǎn)和心磷脂（一種脂肪）之間的新聯(lián)系。這一發(fā)現(xiàn)有助于解釋罕見遺傳性疾病Barth綜合征的心臟缺陷。

Barth綜合征是一種罕見的遺傳病，幾乎只發(fā)生在男孩身上。受影響的兒童從小就患有心臟和肌肉無力。在這種使人衰弱的疾病中，患者無法進(jìn)行日常活動(dòng)，如步行和跑步。

患有Barth綜合征的人有一種基因缺陷，會(huì)干擾他們身體產(chǎn)生心磷脂的能力。顧名思義，心磷脂大量存在于心臟肌肉中。

在肌肉細(xì)胞中，心磷脂存在于線粒體中，它們從我們吃的食物中產(chǎn)生生物能量。心磷脂和其他脂質(zhì)構(gòu)成線粒體的膜“皮膚”，但心磷脂似乎是一個(gè)特別重要的組成部分。缺乏心磷脂會(huì)破壞線粒體以三磷酸腺苷（ATP）形式產(chǎn)生能量的能力。

心磷脂、能量和鈣之間的聯(lián)系

當(dāng)細(xì)胞需要能量爆發(fā)時(shí)，它們利用鈣作為信號(hào)，促使線粒體加速能量生產(chǎn)。鈣離子通過線粒體膜上的一個(gè)特殊通道進(jìn)入線粒體。由于鈣通道與心磷脂和其他脂質(zhì)存在于同一個(gè)膜中，Gohil和他的團(tuán)隊(duì)想知道脂質(zhì)對(duì)通道有什么影響。

“我們知道這個(gè)通道位于線粒體膜上，所以我們問，膜中的脂質(zhì)會(huì)影響這個(gè)通道的功能嗎？”Gohil說。

面包酵母有助于研究Barth綜合征的能量生成

Gohil實(shí)驗(yàn)室之前已經(jīng)找到了一種方法，使酵母線粒體缺乏各種脂類，包括心磷脂。酵母菌的線粒體在許多方面與人類的線粒體非常相似，但它們?nèi)狈︹}通道。

該研究的主要作者、Gohil實(shí)驗(yàn)室的研究生Sagnika Ghosh對(duì)酵母線粒體進(jìn)行了基因改造，使其包含人體鈣通道。然后，她檢查了當(dāng)細(xì)胞膜的脂質(zhì)成分發(fā)生變化時(shí)，鈣轉(zhuǎn)運(yùn)會(huì)發(fā)生什么變化。

Gohil說：“我們發(fā)現(xiàn)在含有低量心磷脂的線粒體膜中，比如在Barth綜合征患者中看到的數(shù)量，鈣通道并不穩(wěn)定。”

患者樣本中的確認(rèn)

接下來，研究小組從Barth綜合征患者身上獲取細(xì)胞和心臟組織樣本。證實(shí)了他們?cè)诮湍笇?shí)驗(yàn)中看到的情況也發(fā)生在病人的樣本中。由于線粒體鈣通道不穩(wěn)定，Barth綜合征患者的線粒體對(duì)鈣的通透性比健康細(xì)胞低得多。

因此，當(dāng)病人的細(xì)胞需要能量爆發(fā)時(shí)，向線粒體發(fā)送鈣信號(hào)可能不會(huì)像在健康細(xì)胞中那樣增加能量的產(chǎn)生。

“從一個(gè)基本的科學(xué)問題開始，我們的工作發(fā)現(xiàn)了一個(gè)與人類健康有關(guān)的現(xiàn)象，”Gohil說。“在這種遺傳性疾病中，鈣攝取的缺陷反過來會(huì)影響能量的產(chǎn)生。我們?cè)诮湍钢杏^察到的情況在人類細(xì)胞中也是如此�！�

下一步是什么？

Gohil的實(shí)驗(yàn)室最近從Barth綜合征基金會(huì)獲得了研究資金，以進(jìn)一步調(diào)查這些發(fā)現(xiàn)。研究小組將使用Barth綜合征患者細(xì)胞來描述鈣信號(hào)在疾病癥狀中的作用。