DOI: https://doi.org/10.3389/fmolb.2026.1774015
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41836871
تاريخ النشر: 2026-02-26
المؤلف: Yu Liu وآخرون
الموضوع الرئيسي: وظيفة الميتوكوندريا والمرض
نظرة عامة
تسلط المراجعة الضوء على إمكانيات الحمض النووي الميتوكوندري الخالي من الخلايا (cf-mtDNA) كعلامة حيوية غير جراحية لتشخيص الأمراض وتوقعها، مع الاعتراف بعدم الفهم الكامل لأصوله البيولوجية. تقدم نظرة شاملة على الخصائص الجزيئية وآليات الإفراز والتطبيقات التشخيصية لـ cf-mtDNA. يؤكد المؤلفون على أهمية توحيد طرق الكشف لتسهيل الترجمة السريرية لهذه العلامة الحيوية.
في الختام، أظهر الحمض النووي الميتوكوندري مزدوج الشريطة المتداول في سوائل الجسم إمكانيات تشخيصية وتنبؤية كبيرة، تنشأ بشكل أساسي من الإجهاد التأكسدي الخلوي، وعطل الميتوكوندريا، والإفراز الذاتي. ومع ذلك، لكي يتم اعتماد cf-mtDNA على نطاق واسع في البيئات السريرية، هناك حاجة ملحة لتوحيد صارم للمتغيرات ما قبل التحليل، لا سيما في التعامل مع العينات وطرق استخراج cf-DNA، لضمان القابلية للتكرار وتمكين المقارنات ذات المعنى عبر الدراسات.
نقاش
تسلط قسم النقاش في ورقة البحث الضوء على الأدوار المتعددة للحمض النووي الميتوكوندري الحر المتداول (cf-mtDNA) في العمليات الخلوية، والالتهاب، والشيخوخة، ومرض المنشأ. أثناء موت الخلايا، يمكن أن يتم إفراز mtDNA بشكل نشط أو سلبي إلى السيتوبلازم ومن ثم إلى البيئة خارج الخلوية، حيث يعمل كنوع من الأنماط الجزيئية المرتبطة بالضرر (DAMP) التي تحفز الاستجابات الالتهابية. يتأثر هذا الإفراز بالإجهاد الخلوي وعطل الميتوكوندريا، مع لعب آليات مثل الميتوفاجي دورًا حاسمًا في تدهور الميتوكوندريا التالفة والإفراج المحتمل لـ mtDNA إلى الدورة الدموية.
يستكشف القسم أيضًا تداعيات cf-mtDNA في الشيخوخة والالتهاب المعقم، مؤكدًا على دوره في حالات الالتهاب المزمن المرتبطة بالشيخوخة. يناقش كيف يساهم الإجهاد التأكسدي في تلف mtDNA وإفرازه، رابطًا بين عطل الميتوكوندريا والاستجابات الالتهابية الجهازية. بالإضافة إلى ذلك، تشير الورقة إلى أن التمارين يمكن أن تعدل ديناميات cf-mtDNA، مما يعكس تحسين كفاءة الميتوكوندريا. يتم التأكيد على الإمكانيات التشخيصية لـ cf-mtDNA في السرطان، مع أدلة تشير إلى أنه يمكن أن يعمل كعلامة حيوية غير جراحية لمجموعة متنوعة من الأورام. بشكل عام، يتم وضع cf-mtDNA كوسيط مهم يربط بين صحة الميتوكوندريا والالتهاب الجهازى والمرض، مع تداعيات لاستراتيجيات علاجية مستقبلية والتشخيصات السريرية.
DOI: https://doi.org/10.3389/fmolb.2026.1774015
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41836871
Publication Date: 2026-02-26
Author(s): Yu Liu et al.
Primary Topic: Mitochondrial Function and Pathology
Overview
The review highlights the potential of cell-free mitochondrial DNA (cf-mtDNA) as a non-invasive biomarker for disease diagnosis and prognosis, while acknowledging the incomplete understanding of its biological origins. It provides a comprehensive overview of the molecular characteristics, mechanisms of release, and diagnostic applications of cf-mtDNA. The authors emphasize the importance of standardizing detection methods to facilitate the clinical translation of this biomarker.
In conclusion, circulating double-stranded mtDNA in bodily fluids has shown significant diagnostic and prognostic potential, primarily arising from cellular oxidative stress, mitochondrial dysfunction, and autophagic secretion. However, for cf-mtDNA to be widely adopted in clinical settings, there is a critical need for rigorous standardization of preanalytical variables, particularly in sample handling and cf-DNA extraction methods, to ensure reproducibility and enable meaningful comparisons across studies.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the multifaceted roles of circulating free mitochondrial DNA (cf-mtDNA) in cellular processes, inflammation, aging, and disease pathogenesis. During cell death, mtDNA can be released actively or passively into the cytoplasm and subsequently into the extracellular environment, where it acts as a damage-associated molecular pattern (DAMP) that triggers inflammatory responses. This release is influenced by cellular stress and mitochondrial dysfunction, with mechanisms such as mitophagy playing a critical role in the degradation of damaged mitochondria and the potential release of mtDNA into circulation.
The section further explores the implications of cf-mtDNA in aging and sterile inflammation, emphasizing its role in chronic inflammatory states associated with aging. It discusses how oxidative stress contributes to mtDNA damage and release, linking mitochondrial dysfunction to systemic inflammatory responses. Additionally, the paper notes that exercise can modulate cf-mtDNA dynamics, potentially reflecting improved mitochondrial efficiency. The diagnostic potential of cf-mtDNA in cancer is underscored, with evidence suggesting that it can serve as a non-invasive biomarker for various malignancies. Overall, cf-mtDNA is positioned as a significant mediator connecting mitochondrial health to systemic inflammation and disease, with implications for future therapeutic strategies and clinical diagnostics.