近年来，与mtDNA突变相关的研究日新月异。mtDNA突变之所以能引起人们的广泛关注，是因为①mtDNA突变已经成为人类遗传性疾病的重要病因；②mtDNA突变（如序列多态性）可以作为人类起源进化和迁徙规律的研究；③体细胞mtDNA突变很可能在衰老进程和肿瘤发展中发挥关键作用。然而，至今为止人们还没能从分子水平上阐明mtDNA突变的致病机制；也无法根治mtDNA疾病；对于体细胞mtDNA突变在衰老和癌症中的作用仍然众说纷纭。可以预见，未来一段时期的研究还将围绕着这些难题继续展开。
（一）mtDNA损伤与疾病
1. mtDNA损伤与衰老 20世纪80年代以来有许多学者从事线粒体DNA突变和衰老关系的研究，他们发现mtDNA突变随年龄增加而增加。在大脑中mtDNA突变积累主要集中在黑质区和脊髓灰质区，小脑中相对较少，这表明mtDNA突变优先集中在神经元，而不是神经胶质细胞。应用PCR方法检测正常成人的心和脑组织mtDNA突变，发现mtDNA有少量特异性缺失，而胎儿的心脏和脑组织中没有发现这类mtDNA缺失，这提示随着年龄的增长可能伴有mtDNA损伤。
还有实验证明，在老年大鼠的mtDNA积累了各种重排。所以人们认为衰老可能是由于异常mtDNA积累的结果。此外，在mtDNA缺失所致的疾病中，大多数在成年期才表现出症状，且随年龄增长症状逐渐加重。这是由于mtDNA突变的积累，使线粒体氧化磷酸化的能力逐渐降低，从而使细胞产生ATP越来越少之故。
2. mtDNA损伤与心血管疾病 目前的研究已经表明，一些心血管疾病的确与mtDNA突变有密切联系，如原发性心肌病、心力衰竭、冠心病、高血压等，在冠心病患者中，因冠状动脉狭窄造成心肌细胞缺血和反复发生低血氧，心肌细胞产生大量的氧自由基，而mtDNA由于裸露在外，更易受到伤害，而且不易恢复，因此会造成不可逆的损害，心肌细胞就会出现永久性的功能障碍。而对原发性高血压的研究显示，高血压患者比正常人有着更高的mtDNA变异频率和密度，并且有更高的错义突变和碱基颠换率，即使无mtDNA的基因突变，也存在功能的改变，而且患者具有一定的家族群聚倾向。
多数的心血管疾病都是由于缺血、缺氧引起器官的进一步病变。线粒体是能量代谢的主要场所，而嵴膜和基质又是线粒体能量代谢的场所，在缺血、缺氧时，线粒体的改变主要是嵴的变化。
3. mtDNA损伤与Alzheimer（AD）病 线粒体损害时产生氧应激，而氧应激又加速线粒体的损害作用。AD患者组织中氧化磷酸化酶系（OXPHOS）及ATP合成酶的活性改变，而mtDNA缺少组蛋白的保护，易受活性氧（ROS）的侵害，ROS诱导的mtDNA损害包括单链及双链的断裂、碱基缺失及突变。
4. mtDNA与肿瘤 肿瘤细胞具有大量的DNA改变，由于mtDNA特殊的结构特点和极高的突变率，近年来，人们开始关注mtDNA的改变在肿瘤发生和治疗中的作用。这些改变主要有：
（1）mtDNA结构的改变：近2/3的肿瘤细胞显示线粒体基因序列的异常，包括碱基的易位、缺失和插入，但还未发现复杂的重排。mtDNA具有遗传异质性，当发生突变时，细胞内同时存在野生型和突变型两种mtDNA，mtDNA缺失突变的表型表达具有阈值效应，当发生突变的mtDNA积累到阈值以上，就可造成氧化磷酸化与呼吸链有关的酶（如细胞色素C氧化酶）的活性部分或全部丧失，而这又进一步加重了mtDNA的损伤。
（2）mtDNA拷贝数的改变：由于mtDNA的D-绞链区的突变可能影响mtDNA的复制速度，因而会改变它的拷贝数。Boultwood等在用探针原位杂交法检测白血病患者和正常人的外周血或骨髓细胞mtDNA时发现，所有急性白血病和8/9的慢性白血病患者的mtDNA拷贝数明显增加。
（3）mtDNA的核内整合：在细胞内外环境有害因素增加时，mtDNA可能会整合到核基因组中，而如果该整合刚好发生在癌基因或抑癌基因上，使癌基因激活或抑癌基因失活，则可能会导致癌症的发生。Shay等在对HeLa TG细胞的研究中，发现了整合在核基因组Cmyc基因位点中的细胞色素C氧化酶亚单位Ⅲ，产生的融合mtRNA同时具有C-myc和细胞色素C氧化酶亚单位Ⅲ的遗传信息。
目前已知，与mtDNA损伤有关的肿瘤有膀胱癌、乳腺癌、结肠癌、肾癌、肝癌、肺癌、胃癌等。但对它们的研究还只处于起步阶段，还没有得到mtDNA与细胞癌变直接相关的证据，mtDNA在肿瘤发病以及诊断中的作用等问题还值得进一步探讨研究。
（二）靶点治疗及其意义
线粒体作为一种重要的细胞器，它的功能的维持是细胞生存的基本条件，而对于线粒体的研究使人们认识到，线粒体在许多疾病的发生发展中都有着举足轻重的作用。
mtDNA编码的每一个亚单位都是线粒体完成正常的氧化磷酸化过程所必需的，因此，线粒体基因组的完整性对于生物体的损伤修复十分重要。长期以来，人们一直认为线粒体中不存在DNA的修复。但近年来在线粒体提取物中却检测到了修复因子，其中大多数是参与清除DNA中单个突变碱基的碱基切除修复途径（BER）的酶，提示线粒体中存在DNA修复。研究这些酶对于揭示线粒体DNA的修复机制具有重要的意义。关于线粒体修复的研究已经形成了一个十分活跃的领域。这方面的研究，拓展了人们对线粒体DNA损伤和自我修复认识的深度和广度。现在有必要通过实验来揭示线粒体mtDNA修复机制在相关疾病过程中的意义，并在此基础上，通过健脾益气中药对线粒体DNA修复酶的干预，来提高相关疾病的治疗效果，并找到中药的作用靶点以证明了中药改善症状的优越性，为今后进一步研究打下了基础。
线粒体结构复杂，敏感多变。细胞内、外环境因素的变化，可引起它的结构和功能异常，从而引起其他细胞器及整个细胞的变化，所以线粒体可作为疾病诊断敏感的指标。mtDNA的结构特点决定了它是致癌剂的重要靶点，找到mtDNA与这些疾病的确切关系，研究mtDNA在这些疾病中的健脾药物靶点，寻找健脾药物治疗的方法及疗效评价，都必将使“中医脾—线粒体相关”理论在许多领域有更广阔的研究和应用前景，使“中医脾—线粒体相关”理论更好地为广大患者服务。
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