细胞通过细胞外囊泡排出线粒体已有些文献报道，然而细胞外囊泡如何线粒体的机制及其生物学作用缺乏深入研究。近日，西湖大学生命科学学院唐鸿云团队与北京大学跨学部生物医学工程系黄小帅团队在Nature Cell Biology杂志上发表文章，报道了一种特异性包裹线粒体的细胞外囊泡，并将该囊泡命名为——线粒体囊（mitopher）。线粒体囊的产生（mitopherogenesis）是精子中线粒体数量调控的主要机制，可调控精子的能动性和可育性。 
线粒体释放到细胞外空间正逐渐成为涉及多种关键过程的基本机制，从维持组织稳态到调节新陈代谢。线粒体可以通过外排方式或通过脱落细胞外囊泡（EVs）的方式来进行输出。Migrasomes和exophers是两种已知的携带线粒体的EVs，它们作为清除不需要的细胞物质的机制。通过形成大的突起产生的EVs（exophers）可以清除线虫神经元和小鼠心肌细胞中的功能失调的线粒体（https://www.exosomemed.com/7895.html）和其他细胞器，以维持细胞稳态。依赖于细胞迁移生成的Migrasomes也可以丢弃受损的线粒体和细胞内囊泡。然而，线粒体的输出过程仍然知之甚少，是否存在其他突出的线粒体输出机制尚待发现。例如，健康线粒体如何被输出仍不清楚，是否存在释放一种特定类型的细胞器（例如线粒体）的过程也不明确。线粒体特异性的释放机制对于细胞至关重要，它允许选择性地清除或交换线粒体，因此探索一个仅携带线粒体的潜在囊泡，并阐明确保货物特异性的机制是重要的。除了维持线粒体的质量外，严密调控细胞内线粒体的数量也至关重要。这一调控通常通过线粒体生物发生和线粒体自噬介导的线粒体去除来实现。关于线粒体含量在雄性配子发育过程中如何精确调控以及其对精子功能的影响，一直是悬而未决的问题。新兴证据表明，精子中线粒体的数量可能需要为雄性生育能力进行调节。例如，一份病例报告显示，一名患有男性不育的患者产生了存在多种缺陷的精子，其中包括数量异常多的线粒体，这暗示存在特定减少线粒体数量的过程。然而，作为主要负责去除线粒体的机制，线粒体自噬在精子中可能不太有效，因为许多动物的雄性配子中缺乏溶酶体，包括线虫和哺乳动物。这些观察结果表明，可能存在另一种未知机制，可以选择性地清除精子中的线粒体，以控制线粒体数量。有趣的是，我们需要调查是否存在一种潜在的线粒体特异性嵌入囊泡的生成，是否与精子中线粒体数量的减少有关。伪彩TEM图像显示雄性秀丽隐杆线虫种系中精子细胞和体细胞性腺细胞之间的细胞外空间中存在线粒体。这篇文章介绍了一种以前未被认知的细胞外囊泡——“线粒体囊”（mitopher）——支持线粒体特异性的输出过程，从而精确调节精子线粒体的数量。研究发现，在秀丽隐杆线虫睾丸中，精子细胞通过线粒体囊发生（mitopherogenesis）将健康的线粒体释放到细胞外空间，每个生成的线粒体仅携带一个线粒体。携带线粒体的EVs（mitophers）与携带细胞器的其他已鉴定的EVs的比较通过透射电子显微镜（TEM）、三维电子显微镜（3D-EM）和时间延迟成像分析，揭示了mitopherogenesis是一种以快速质膜脱落机制特异性分泌线粒体的未知过程。机制分析表明，细胞外蛋白酶作为发育信号触发了来自精子细胞的mitopher生成，其中酪氨酸激酶SPE-8部分介导了这一过程。此外，正常的微丝动力学对于mitopherogenesis是必需的，而肌动蛋白VI对mitopher生成产生负调控作用。从功能上讲，mitopherogenesis调节了精子线粒体数量的精确调节，这似乎对于维持雄性配子的运动能力和生育能力至关重要。总之，mitopherogenesis可能代表了一种通用的机制，用于在发育过程中调节细胞功能的线粒体输出。Liu P, Shi J, Sheng D, Lu W, Guo J, Gao L, Wang X, Wu S, Feng Y, Dong D, Huang X, Tang H. Mitopherogenesis, a form of mitochondria-specific ectocytosis, regulates sperm mitochondrial quantity and fertility. Nat Cell Biol. 2023 Nov;25(11):1625-1636. doi: 10.1038/s41556-023-01264-z. Epub 2023 Nov 9. PMID: 37945830.外泌体资讯网 【Nature Cell Biology】细胞外囊泡调节精子线粒体数量与生育力
