最近的一项调查揭示了钠在线粒体功能中的重要性，为更多关于复合体 I 疾病和各种神经元疾病之间联系的研究铺平了道路。位于 Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC) 的 GENOXPHOS（氧化磷酸化系统的功能遗传学）团队已确定钠在产生细胞能量中的重要作用。该研究由 GENOPHOS 团队负责人何塞·安东尼奥·恩里克斯博士主导，得到了马德里自治大学、Hospital Doce de Octubre 生物医学研究所、加州大学洛杉矶分校大卫·格芬医学院以及专注于衰弱和健康老龄化（CIBERFES）和心血管疾病（CIBERCV）的西班牙研究网络的研究人员的贡献。
发表在《细胞》期刊上的研究结果表明，呼吸复合体 I，即线粒体电子传输链中的初始酶，具有未被识别的钠离子转运能力，这对有效的细胞能量产生至关重要。
这一新活动提供了关于莱伯遗传性视神经病（LHON）这一神经退行性疾病的分子理解。LHON 于 1988 年首次被识别，与线粒体 DNA 缺陷相关，是全球最常见的母系遗传病。这项研究揭示，LHON 中的遗传性视神经病是由复合体 I 在钠和质子转运中的特定损伤导致的。
根据化学渗透假说，线粒体中 ATP 的生成——细胞的主要能量来源，主要通过内线粒体膜上的质子电化学梯度驱动。该假说由彼得·米切尔于 1961 年提出，并在 1978 年获得诺贝尔奖。然而，自其问世以来，该模型基本保持不变。然而，最近研究的结果表明，钠离子转运也参与其中，这是一个之前未被考虑的概念。
在 CNIC 科学家何塞·安东尼奥·恩里克斯和巴勃罗·赫尔南桑兹的指导下，研究团队采用了一系列突变体和遗传模型来证明线粒体复合体 I 用钠离子替代质子，从而创造出一个钠离子梯度，以补充质子梯度。这个钠梯度可以占到线粒体膜电位的一半，这对于 ATP 的生产至关重要。
恩里克斯博士表示：“当我们在小鼠中去除复合体 I 时，钠和质子的转运活动减弱，但当我们去除复合体 III 或 IV 时，这一活动仍然存在。这证明了钠-质子转运直接受到复合体 I 功能障碍的影响。”通过实验，科学家们表明，复合体 I 的两个角色（氢化酶活性和钠-质子转运）虽然独立运作，但对细胞功能都至关重要。
巴勃罗·赫尔南桑兹指出：“我们的发现表明，线粒体维持着一个对其运作和应对细胞压力至关重要的钠离子储备。”恩里克斯博士强调，调节这种钠机制是哺乳动物生物学的一个关键方面。
关于 LHON 的潜在治疗，恩里克斯博士提到，尽管有药物能够模拟钠在分离线粒体内膜上的转运，但由于在细胞膜水平上的钠转运会引发毒性副作用，其临床应用受到限制。“当前的目标是开发专门针对线粒体而不影响其他细胞区的药物，”恩里克斯博士解释道。
研究人员还推测，钠-质子转运的问题可能与其他更常见的神经退行性疾病如帕金森病有关，因为已观察到复合体 I 的参与。
