[发明专利]一种用于提高细胞中线粒体活性的方法及装置和应用

说明书

本发明涉及太赫兹技术领域，尤其涉及一种用于提高细胞中线粒体活性的方法及装置和应用。所述方法包括：使用波长为7‑9μm，辐照度为2‑5mw/cmsupgt;2/supgt;的光在25μm‑230μm距离内对细胞进行辐照。在这一辐照条件下，线粒体温度明显上升，进而促使呼吸率上升，驱动ATP的合成和代谢产物的运输，并最终提高细胞的活性。所述装置通过调节辐射源的位置、强度，可选择性地增强特定细胞或组织中线粒体的能量代谢。本发明提供的装置及系统可以显著提高患者细胞内线粒体的温度，进而提高线粒体的活力，起到治疗线粒体疾病的作用，同时不会对细胞造成任何损伤，为线粒体疾病提供了一种新的治疗方法。

技术领域

本发明涉及太赫兹技术领域，尤其涉及一种用于提高细胞中线粒体活性的方法及装置和应用。

背景技术

线粒体是绝大多数真核细胞内存在的一种双层膜结构的细胞器，在人类生长、发育、代谢、衰老、疾病、死亡以及生物进化等许多方面有着重要的作用。线粒体主要进行两个能量转换过程：三羧酸循环和氧化磷酸化。三羧酸循环可以利用糖代谢产生的丙酮酸来还原生成大量的NADH和FADH，氧化磷酸化是通过线粒体呼吸链利用他们提供的H+来还原O₂，生成ATP。线粒体呼吸链是线粒体内进行氧化磷酸化的一组复合物，这些复合物通过氧化还原反应进行电子传递，进而形成足够的质子浓度梯度，然后由复合物Ⅴ(ATP合成酶)生成ATP。

由于各种原因所致的线粒体损伤都可以导致呼吸链的功能障碍，从而影响线粒体功能，使其能量代谢发生异常，导致一系列线粒体疾病。现有技术中的线粒体疾病主要包括：线粒体肌病、线粒体脑病、线粒体心肌病、视神经病、聋病、心血管疾病，代谢疾病(如糖尿病、高胆固醇血症等)，神经退行性疾病(如帕金森病、阿兹海默病等)。传统的药物治疗一直是线粒体疾病治疗的主流，然而到了复杂的细胞环境中，药物的靶向性和药效可能大大降低，且药物的发明发现过程通常漫长而昂贵。有研究发现，温度会对线粒体呼吸链关键代谢酶的活性产生影响，产生ATP的速率也随之发生调控。吸热物种中，物质代谢释放的热量可确保整个生物体内的内部温度稳定，呼吸底物的氧化释放的部分能量驱动ATP的合成和代谢产物的运输。法国科学家Dominique通过自制的温度敏感型荧光探针发现，在38℃的恒定外部温度下，当人类细胞中的呼吸链(RC)完全发挥功能时，线粒体的温度升高了10℃以上。在50℃或略高于50℃时，各种RC酶的活性最大。在此温度下进行测定时，在完整的线粒体中测得的呼吸链(RC)活性可以增加至三倍。

发明内容

为了至少解决现有技术存在的一种问题，本发明提供一种用于提高细胞中线粒体活性的方法及装置和应用。

第一方面，本发明提供一种提高细胞中线粒体活性的方法，包括：

使用波长为7-9μm，辐照度为2-5mw/cm²的光在25μm-230μm距离内对所述细胞进行辐照。

进一步地，所述提高细胞中线粒体活性为提高线粒体温度、提高线粒体的呼吸率、提高细胞的ATP合成能力中的一种或多种。

在现有技术中，太赫兹波科学技术得到了很大发展，已经涉及物理化学、生物医学、航空航天、新波段通讯技术等诸多领域，本发明在实验过程中，偶然发现，线粒体对于太赫兹波段内的7-9μm波长的光有特征吸收，在经过一段时间的辐照后(10s以内)，线粒体温度提高，RC酶活性增强，呼吸率上升，并进一步驱动ATP的合成和代谢产物的运输，并且在持续照射100s后，效果趋于稳定。