ミトコンドリアと病気の関係は、1975年に当時エール大学のダグラス・ウォレスらがミトコンドリアDNAと遺伝子疾患の関連性を報告したことから明らかになり始めたとされる。 1990年代には、ミトコンドリアDNAの変異が他の様々な疾患と関連することが研究者によって明らかにされた。 5,000人に1人は何らかのミトコンドリア病が遺伝し、その結果、糖尿病、視力・聴力障害、学習障害などの障害が引き起こされる可能性があるのだ。 しかし、ここ10年ほどで、科学者たちは、特にストレス、不安、うつ病に関して、ミトコンドリアが精神衛生や健康に及ぼす影響について真剣に調査するようになりました」
Sandi の研究は、ミトコンドリアが脳の特定の経路の動作を変えるかもしれないという直感から始まりました。 脳は体重の2％しかないのに、体に取り入れる酸素の20％を消費しています。 サンディは、重要な神経回路における細胞エネルギー生産の不足が、不安を感じやすい人に見られる全体的な意欲や自尊心の欠如を説明するかもしれないと仮定した。
サンディが社会的階層を確立するためにラットを競争に参加させたところ、不安の少ない動物ほど優位な地位を獲得しやすいことがわかった。 さらに研究を進めると、これらの不安の少ない動物は、意欲的な行動や努力の生産に不可欠な脳の一部である側坐核のミトコンドリア機能が高いことがわかりました
多くの研究室での他の研究は、ストレスとミトコンドリアの間のさらなる関係を掘り起こしました。 2018年、ピカードと今年初めに亡くなったストレス研究のパイオニア、ブルース・マキューエンは、ミトコンドリアと不安に関する23の研究のメタアナリシスを発表した：19は「心理的ストレスのミトコンドリアへの著しい悪影響」を示し、他の4でもストレスに応じてミトコンドリアのサイズや機能に変化があると指摘されたのだ。
ベルリン自然史博物館のAnke Hoffmannとミュンヘンのマックスプランク精神医学研究所のDietmar Spenglerによる2018年の総説は、ミトコンドリアが初期生命ストレスに対する脳の構造と機能の反応を仲介し、”プログラミングプロセスにおける細胞内基板 “として機能できる証拠をまとめました。 ミトコンドリア機能と精神的健康の間の関連についての実験的証拠はまだ暫定的であり、重要な限界を持っていますが、それは、科学者がより深く調べることを確信させるのに十分強いものです。 ピカードの最良の推測は、ストレスの引き金で副腎の細胞がコルチゾールというホルモンを放出するときに始まるというものだ。 副腎の細胞では、ミトコンドリアが別の小器官である小胞体の助けを借りて、コレステロールをコルチゾールに変換し、ホルモンを合成する。 コルチゾールはその後、血液に乗って全身をめぐる。 特殊な受容体がコルチゾールを細胞の核に運び、そこで約1,000の遺伝子を活性化して、細胞が「闘争または逃走」反応に備えられるようにする。 しかし、受容体は、入ってきたコルチゾールの一部をミトコンドリアに運び、そこでミトコンドリアDNAと相互作用して、エネルギー生産をより効率的にします。
事実上、副腎のミトコンドリアがストレスホルモンを生成し、それが体中の他のミトコンドリアに移動して、統合されたストレス反応がもたらされることになるのです。 「ミトコンドリアがこれらのシグナルに反応して調整するとき、豆のような形から細長いスパゲッティ状の構造へと形を変えたり、分裂したり、互いに融合したりする可能性がある」と、ピカード氏は述べました。 こうした融合や分裂のプロセスを阻害すると、細胞はダメージを受け、死に至ることもある。 Picard 氏は、この崩壊を社会的孤立になぞらえています。ミトコンドリアが互いに会話できないと、より悪化します。
ストレスが脳細胞のミトコンドリアにどのように影響するかを判断するには、動物を犠牲にすることがよくありますが、これは明らかに人間では論外です。 それでも、人間でこの問題を探る方法を見つけた数少ない研究は、関連性の兆候を発見しています。
1つは、ピカールの研究室の博士研究員であるキャロライン・トランプが率いた、2019年の『Psychoneuroendocrinology』誌での研究でした。 彼女とピッツバーグ大学の共同研究者であるアナ・マーズランドとブレット・カウフマンは、健康な中年成人の小さなサンプルを調べ、急性心理ストレスと、細胞外に浮かぶミトコンドリアDNAの短いセグメントの急激な急増との間に関連があることを発見したのです。 このようなミトコンドリアDNAの断片は、通常、傷害や疾病に関連する損傷事象の際に放出される。 その効果は、女性よりも男性でより顕著でした。
そのようなストレス関連のミトコンドリア損傷がどのように起こるかを特定することは、現在進行中の作業です。 1つの可能性の高い説明は、ストレスに反応したミトコンドリアによる過活動が、細胞にとって有害な活性酸素と呼ばれる分子をより多く発生させるというものだと、サンディ氏は述べました(
)。