有一位患者（仅知其代号为“MBM”），当医生第一次见到她时，她年仅7岁。她原来总是夜间盗汗，如今过度出汗使她一天要换数次衣服。而且总是感到口渴、疲劳，虽然胃口很好可体重却一直下降。十二年后，在她19岁时，医生让她住院治疗，认为她患有某种特殊的代谢疾病。经过积极的药物治疗，症状获得改善，但并没有维持多长时间，第二年医生切除了她大部分甲状腺。当她35岁时，变得憔悴、虚弱，并且一直脱发，医生开始检查其所有器官来寻找病因。
医生最终发现了问题所在：MBM的线粒体（为细胞活动提供能量的细胞器）出了毛病。正是由于线粒体，我们午餐所吃的三明治才能转化成能量供给我们的心脏和大脑。不知什么原因导致MBM细胞中的线粒体失去控制，体积扩大、数量激增。这种损伤是“首例自发性线粒体酶合成功能不足。”患者MBM的病症很特别，因此《临床研究》杂志对其进行了报道。这是1962年的事。
现在，科学家怀疑数百万人可能患有线粒体疾病，不过更微妙，更不易察觉。证据显示，线粒体机能失常可能解释老年痴呆症、帕金森氏症、糖尿病、心血管疾病、肥胖、癌症和其他老年病。由于线粒体在体内的核心作用，有人认为线粒体甚至可能是衰老的生物中心：如果你活的够长，你的细胞可能会经历能源危机。比弗顿（Beaverton）俄勒冈州健康科学大学的Hemachandra Reddy坚信线粒体新陈代谢是老化的关键 。
在科学家怀疑线粒体在常规疾病中所起作用以前，线粒体已具有一些生物名望。专家相信，这种时而管状、时而豆状的结构体是十亿多年前被一种单细胞生物吞噬的一种远古细菌所残留的。动物细胞中，线粒体是细胞核外唯一拥有自身DNA的细胞成分，而DNA几乎由母代整个遗传至子代。加州大学欧文分校的Douglas Wallace自称为“线粒体狂”，他利用线粒体DNA变体勾勒出一个全人类家族树，用来追溯远古人类从非洲的迁徙。
然而，这些日子Wallace开始考虑生命的问题。他认为所有这些无人能解决的疾病，通过研究线粒体可能获得解决。这将是疾病研究的新视角。直到最近，人们仍觉得线粒体非常神秘，而且理所当然认为它不属于主流医学部分。对线粒体的怀疑主要局限在少数与细胞器遗传缺陷有关的脑部和肌肉疾病。
今年国立卫生研究院留出研究资金鼓励更多的线粒体研究，这项举措将进一步将线粒体研究推向主流医学，该项资助政策希望改善人们对线粒体在人类健康和疾病方面的了解。科学家已发现线粒体缺陷与老年痴呆症、帕金森病、心脏衰竭和其他老年疾病间存在联系。
能量的价值
至少30年前，科学家就已提出线粒体可能与衰老机制有关，如今，随着逐渐发现线粒体并非只为细胞提供能量，科学家的研究兴趣再度燃起。线粒体的主要作用确实是提供能量：它们合成细胞能源---三磷酸腺苷分子（ATP）。不过这些能源工厂同时也影响其他功能，比如预防自由基带来的氧化损伤、协助细胞内化学物质交换，以及触发失效或老化细胞的自然死亡。尽管如此，仍有怀疑论者指出，尚无足够证据确定线粒体与疾病间到底是何关系。
长久以来，科学家一直怀疑自由基损伤是导致衰老的罪魁，而且线粒体既是细胞内自由基的主要来源，也是防御自由基的主要屏障。巴尔的摩国家老年实验室神经科学研究实验室主任 Mark Mattson称，当人逐渐衰老，无效线粒体数量就会逐渐增多。随着时间推移，线粒体基因变异逐渐累积。这样那样的变异可能导致线粒体效率降低，消耗同等葡萄糖的产能量下降----就象能效差的汽车，同等汽油行驶路程变短。最终细胞越来越无法清除这些失效线粒体，随着年龄增长，身体机能越来越差，这也称为线粒体老化理论。
Mattson指出唯一一个已知延长寿命的方法（至少动物经验如此），就是通过限制热量摄入。研究发现饲食极低热量饮食的小鼠比饲食其他饮食的小鼠寿命要长。因为这种说法尚未证实，Mattson称这类饮食限制可能会明显影响线粒体，使线粒体处于应激压力之下。这种压力迫使线粒体提升效率，产生更多能量。轻度饥饿，使线粒体功能维持更久，而且产生的自由基似乎也更少。
为了确定衰老线粒体的效能，西雅图华盛顿大学医学中心的研究人员对取自衰老肌肉细胞的线粒体效能进行研究。研究人员对合成ATP（能量分子）的能力，以及耗氧量进行检测。食物在体内转化成葡萄糖分子；线粒体利用氧将葡萄糖转化成ATP。科学家在2007年的《美国科学院院刊》上报道称，衰老肌肉细胞合成ATP比较困难。
西雅图研究员David Marcinek称，衰老肌肉细胞的线粒体功能下降。消耗同等氧分子合成ATP变少。
Mattson认为，人类衰老取决于线粒体的衰老，其他研究人员对此持怀疑态度。基于此观点，对线粒体的轻微应激压力可以使葡萄糖利用率提高，不管这种压力来自于热量限制还是其他方式。这种压力同样也使细胞合成蛋白质保护线粒体免受自由基损伤。而且Mattson指出，其他能量需求增加的情况（如身体和心理活动）似乎同样会加强线粒体功能。
他指出其他数条证据证明线粒体与衰老之间的联系。比如，敲除PolgA基因（编码对线粒体DNA复制至关重要的一种酶）的小鼠，衰老速度加快，出现掉毛、体重下降、脊柱弯曲。《科学》杂志发表的一份更新的研究中，Wallace及其同事报告称，小鼠线粒体基因变异导致心脏衰竭（一种随年龄增长而越来越多发的疾病），即使细胞核DNA未受任何影响亦如此。
脑死亡
如果是线粒体导致衰老，那么它们也可能与某些最常见的老年疾病有关。线粒体在体内分布并不均匀。细胞所含线粒体数量（数十个或者数千个）取决于细胞的能量需求量。毫无疑问，受线粒体影响最大的疾病病灶都是消耗大量能量而线粒体数量不足的组织。能量消耗极大的器官就是大脑，大约消耗身体所需能量的20%。
在12月份的《神经分子医学》杂志中，Reddy认为老年痴呆症是一种线粒体疾病。首次发现老年痴呆症的病灶脑细胞似乎在疾病早期就遭受自由基损害。研究发现老年痴呆患者脑部线粒体合成酶数量下降。同时，在老年痴呆症患者大脑中发现一种淀粉样-β蛋白的毒性蛋白，似乎与线粒体蛋白有关。
10月《自然-医学》杂志上的一项研究调查了淀粉样-β蛋白和线粒体之间的联系。来自哥伦比亚大学医学中心的科学家对线粒体利用的一种分子--亲环素D（Cyp D）（似乎在老年痴呆患者脑细胞死亡中起用）功能进行限制。该研究以及其他Cyp D缺失小鼠模型试验都证明，淀粉样-β蛋白和Cyp D都可能与老年痴呆症有关，两者共同作用导致线粒体破裂，并将毒性成分释放到细胞。如果没有Cyp D，淀粉样-β蛋白并不具有如此破坏性，而且在没有Cyp D情况下，具有老年痴呆症状的小鼠学习和记忆力都获得改善。
其他科学家相信，另一种与衰老有关的脑部疾病---帕金森病，也与线粒体有关。纽约市Weill Cornell医学院的Claire Henchcliffe称，如果线粒体功能不足，最先出现的就是能量供应不足。而这可能会使细胞死亡阈值重置。
11月份的《自然-神经临床应用》杂志中，Henchcliffe提出证据，证明线粒体与帕金森病之间的联系。研究的关键点：认为与帕金森病编码蛋白有关的基因与线粒体活动有关。Henchcliffe认为这些基因似乎与线粒体间存在功能联系。她同时指出，研究发现，帕金森病已死脑细胞中的主要线粒体基因和蛋白都减少/耗尽。不过她亦指出，并非每位帕金森病患者都存在线粒体缺陷，这说明了该疾病的复杂性以及寻找合适个体疗法的必要性。
能量缺乏的背后
虽然线粒体专家对神经学问题具有浓厚兴趣，不过研究范围却几乎扩展到每一类重大人类疾病。Wallace并不仅仅研究神经退化及心脏疾病，同时也研究糖尿病和肥胖（这两类疾病最终可归结为能量平衡和能量贮存问题）。其他研究人员研究癌症和肌肉问题。Wallace认为研究范围如此之广并不值得惊讶，因为线粒体对于每个细胞都很重要。因为能量是生命必须的。去年夏天，Wallace在《遗传学》杂志发表了一篇评论，指出亚洲医学的观念也许是对的，其治疗目标直接针对生命体的神秘能量—“气”。他指出，当线粒体无法满足身体能量需求时，就会出现细胞死亡、组织老化、器官衰退。
但是什么导致线粒体失效呢？有些可能属于正常损耗。线粒体DNA复制次数远大于细胞核DNA。线粒体遗传物质更容易受到损伤，而且更难修复。很多情况下，线粒体可能受到环境的影响。帕金森研究人员用MPTP做例子，MPTP是上世纪70年代合成海洛因中的副产品。注射含有MPTP的海洛因的吸毒者，很多出现急性帕金森症状，包括震颤和僵直。进一步研究发现，MPTP能导致脑部黑质（分泌多巴胺，帕金森病患者会出现黑质多巴胺能神经元缺失）出现神经损伤，而且能破坏线粒体功能。另一种损坏线粒体的化学物质--杀虫剂鱼藤酮，也会导致试验动物出现帕金森综合症状。
Henchcliffe 指出，目前尚无法确定导致帕金森病的所有环境因素。虽然鱼藤酮和MPTP的例子说明线粒体可能容易遭受环境影响，而与影响来源无关。去年《Molecular Nutrition & Food Research》杂志发表的另一篇论文指出，药物治疗（包括一些最常见的药物，如阿司匹林和降胆固醇药物）都可能损伤线粒体。
一旦科学家找出线粒体致病原因，就有希望预防或者修复这类损伤。对于那些先天性线粒体疾病，医生并无良策，只能缓解症状。不过正在进行的一些关于老年疾病的临床试验中，有一项研究旨在考察对线粒体进行高剂量抗氧化剂（辅酶Q-10）治疗是否能减缓帕金森患者的疾病进程。
对于患者MBM，即便医生找到了病源，但研究人员仍无法预知她能生存多久，也无法预知其病情如何发展。没有人知道她会死于什么症状，不过可能有一天，科学家会找到令她生存下去的方法。（丁香）
