Митохондриальное здоровье что это
Активность митохондрий – залог вашего здоровья!
Наверняка каждый из нас без труда вспомнит схематическую картинку из школьного учебника биологии, которая изображает клетку и ее содержимое. Большое круглое ядро в центре и множество различных более мелких органелл, расположенных вокруг. Но если вы в дальнейшем не связали свою жизнь с биологией или медициной, то вряд ли вспомните названия этих органелл. Кроме, уверены, одной – митохондрии. Эдакие толстенькие сардельки, пассивно плавающие в клетке. Ну, по крайней мере, так считалось ранее и именно об этом рассказывали учителя в школе. Однако, как выяснилось, митохондрии ведут куда более активную и насыщенную жизнь, и от их здоровья зависит намного больше, чем мы считали еще недавно.
Как человечество «знакомилось» с собственными митохондриями
В изучении этих органелл можно с некоторыми условностями выделить четыре этапа:
Что такое митохондриальная динамика и зачем она нужна?
Само открытие этой интенсивной активности митохондрий резко изменило наше представление о работе этих органелл. Ученые сразу же задались двумя вопросами: за счет чего происходят все эти изменения и что они дают? Ответ на первый вопрос частично уже получен – за слияние, деление и другие процессы, происходящие с митохондриями отвечают сложные биохимические механизмы и, в частности, целое семейство специальных белков-динаминов.
Куда более интересным представляются исследования, посвященные поиску ответа на второй вопрос: раз это все с митохондриями происходит, то ведь явно неспроста! В этом просто обязан быть какой-то глубокий биологический смысл. Какой?
Один из эффектов, которые дает митохондриальная динамика, лежит на поверхности. Именно с ее помощью регулируется форма и размеры митохондрий. Так, например, уже известно, что если клетка испытывает стресс (скажем, при кислородном голодании или при избытке свободных радикалов), то митохондрии в ней начинают делиться и становиться все мельче. А если клетке в данный момент времени требуется повышенный приток энергии, то ее митохондрии способны сливаться в длинные и сложные нитеобразные структуры, образуя, так называемую, «энергетическую сеть».
Не только форма, но и качество!
Однако роль митохондриальной динамики в изменениях формы и размера этих органелл – еще не самое интересное! Исследования последних лет убедительно продемонстрировали, что слияние и деление митохондрий эффективно поддерживает их качество.
Поясним чуть подробнее. Митохондрии – это постоянно работающие органеллы, выполняющие огромное количество важнейших функций, от которых зависит состояние как отдельной клетки, так и всего организма. Однако, в силу такой высокой активности, митохондрии также подвержены и высокому риску повреждений. Ученые давно выделили целый список факторов, которые негативно отражаются на здоровье митохондрий. Это могут быть как внутренние причины, например, оксидативный стресс, так и внешние – скажем, пищевые интоксикации, неблагоприятные экологические условия, вредные привычки и многое другое.
Наиболее уязвимы к повреждениям те части митохондрий, которые работают наиболее интенсивно. В первую очередь, к ним относятся внутренние и внешние мембраны, а также расположенные на них ферментные белковые комплексы. Это именно те структуры, на которых и происходят процессы внутриклеточного дыхания, а значит и выработка всей необходимой нам для жизни энергии. Соответственно, чем выше уровень таких повреждений, тем больше энергетический дефицит в клетке, в органе и во всем нашем теле. Вдобавок, еще одной структурой, которая подвержена повреждениям, является митохондриальная ДНК. А ведь именно от нее зависит правильность создания многих из вышеупомянутых белков-ферментов, нужных для выработки энергии.
Но какую роль тут играет митохондриальная динамика? Определяющую! Как доказали современные исследователи, именно в процессе слияния и деления митохондрий происходит обновление и восстановление всех тех структур, о которых мы упомянули. Ученые назвали это красивым словом «рекомбинация». Смысл этого термина в том, что при слиянии и делении митохондрий поврежденные участки мембран и ДНК, а также окисленные свободными радикалами белковые комплексы изымаются из общей структуры органеллы. И в дальнейшем митохондрия заново достраивает новые, целые и, что самое главное, полноценно функционирующие участки.
Митофагия – все ненужное в переработку!
Митохондриальная динамика обеспечивает обновление и восстановление внутренней структуры митохондрий за счет одного удивительного факта: сегрегации поврежденных участков. Это означает, что если мы проследим за несколькими похожими и частично поврежденными митохондриями, и отметим, что они сначала сливались, а потом делились, то, очевидно, что на выходе мы также увидим некоторое число этих органелл. Однако, они уже не будут «равномерно одинаковыми». Значительная часть из них будет обладать функционально полноценными мембранами, белками и ДНК. А большинство поврежденных участков будет сосредоточено всего в нескольких новообразованных митохондриях. То есть, дефектные структуры, не подлежащие восстановлению, каким-то образом выделяются и «сбрасываются» всего в несколько дефектных же органелл. Факт того, что это работает именно так, подтвержден исследованиями. Однако, механизм этой сегрегации пока еще непонятен современной науке.
И вот тут внимательный читатель спросит: а что же происходит с теми митохондриями, которые «собрали» в себе большинство поврежденных участков? Здесь включается еще один механизм, относящийся к митохондриальной динамике – митофагия. Такая митохондрия аккуратно разрушается специальными органеллами клетки, ее содержимое разбирается до молекулярного уровня, а потом эти «кирпичики» используются для построения других внутриклеточных структур.
Митохондриальная динамика и наше здоровье
Согласно современным воззрениям в цитологии и биохимии, правильная и активная митохондриальная динамика важна не только для состояния конкретной клетки, но и для нормальной работы всего нашего организма. Так, например, было доказано, что нарушения процессов слияния или деления митохондрий играют роль в развитии таких заболеваний, как:
Вдобавок, как мы сказали выше, одна из неотъемлемых частей митохондриальной динамики – это митофагия, то есть процесс разрушения митохондрий. И именно митофагия, как выяснили ученые, играет важную роль в запуске апоптоза – контролируемой клеточной гибели. Подчеркнем: контролируемой, то есть, необходимой для обновления тканей нашего организма.
Более того, апоптоз представляет собой важнейший инструмент нашей внутренней защиты от онкологических заболеваний. Когда клетка мутирует и превращается в злокачественную, сложный биохимический механизм контроля должен отследить эти изменения и запустить процесс масштабной митофагии. В результате клетка в норме должна погибнуть, что предотвратит развитие полноценного злокачественного новообразования. Если же митохондриальная динамика нарушена, то риск развития раковой опухоли существенно увеличивается.
Можно ли как-то поддержать митохондриальную динамику?
Да, можно. Более того, для этого сегодня уже имеются способы и средства, имеющие научно подтвержденную эффективность. Так, к примеру, было продемонстрировано, что натуральным стимулятором митохондриальной динамики является вещество под названием уролитин А.
При исследовании возможностей уролитина А по обновлению и восстановлению митохондриального пула клеток ученые сначала столкнулись с затруднением. Дело в том, что это вещество не встречается в готовом виде в природе. И здесь был найден изящный выход: использование наших внутренних симбионтов – кишечной микрофлоры.
Именно на этом новаторском принципе основаны современные средства для поддержания митохондриального здоровья. Таким средством, например, является функциональный продукт здорового питания T8 Mit Up, который выпускает компания VILAVI INT LTD. Основой активной формулы T8 Mit Up служат соединения, относящиеся к классу эллаготаннинов. Попадая в желудок, они под действием желудочного сока распадаются с образованием эллаговой кислоты. Далее она транспортируется в кишечник, где становится питательным субстратом, который перерабатывает наша микрофлора. Одним из продуктов этой переработки и становится уролитин А.
Молекулы этого соединения имеют небольшие размеры, а потому они легко всасываются в кровь и разносятся по всему организму. Попадая в клетки, уролитин А стимулирует процессы слияния и деления митохондрий, а также увеличивает скорость митофагии. Как было показано в ряде экспериментов, приток уролитина А и активация им митохондриальной динамики усиливали выработку энергии в клетках, увеличивали продолжительность жизни модельных организмов, а также улучшали их физические и когнитивные функции.
Что еще поможет защитить наши митохондрии?
Несложно заметить, что эффективность выработки уролитина А зависит еще и от здоровья сапрофитной микрофлоры кишечника. Именно поэтому наибольшую эффективность T8 Mit Up покажет при комплексном использовании с еще одним продуктом компании VILAVI – метабиотиком T8 Mobio. О том, чем полезен это средство нового поколения для поддержания здоровья микробиоты, вы можете подробнее узнать из ранее опубликованной нами статьи.
Кроме того, следует обязательно упомянуть о том, что в состав T8 Mit Up входят не только эллаготаннины, но и комплекс SibXP, включающий полипреноловые спирты, клеточный сок пихты и хвойную пасту CGNC. Эти вещества обладают выраженной антиоксидантной активностью. А как мы уже упоминали ранее, именно оксидативный стресс и является одной из самых частых причин повреждения митохондрий. Таким образом получается, что T8 Mit Up действует сразу по двум направлениям:
Когда стимуляция митохондриальной динамики будет особенно полезной?
Прежде всего, такая необходимость возникает у тех, кто подвергается повышенному риску повреждения митохондрий. К сожалению, сегодня к этой группе можно отнести практически всех жителей мегаполисов. Ведь на них нередко действуют один или даже несколько таких факторов, как:
Все перечисленные факторы ухудшают работу митохондриального пула клеток. А это в конечном итоге приводит к энергетическому истощению организма и, более того, может становиться причиной развития множества заболеваний. В то же время слияние, деление и митофагия – основной механизм обновления и восстановления митохондрий. А потому периодический прием таких продуктов, как T8 Mit Up – эффективный и современный метод, обеспечивающий поддержание митохондриального здоровья.
Митохондриальное здоровье что это
— органеллы, которые находятся в каждой клетке нашего организма (кроме зрелых эритроцитов) и отвечают за производство энергии. Эти органеллы стали частью клетки около 2 млрд лет назад, когда археи установили симбиотические взаимоотношения с альфа-протеобактериями. Поэтому митохондрии — полуавтономные органеллы, так как они имеют собственный наследственный материал в виде кольцевой молекулы ДНК и окружены двумя мембранами.
Роль митохондрий в клетке не сводится к созданию АТФ («энергетической валюты» клетки) в процессе окислительного фосфорилирования, протекающего на внутренней мембране. Они — ключевые игроки в жизни и смерти клетки.
— это комплекс мероприятий, направленных на улучшение митохондриальной функции не только при МХ заболеваниях, но и при возраст-зависимых заболеваниях.
Термин «митохондриальная медицина» возник изначально в связи с наследственными митохондриальными заболеваниями. Сейчас понятие этого термина расширилось и на возрастную дисфункцию митохондрий.
В клетке находится большое количество митохондрий, только часть из которых могут быть дисфункциональными. Для того чтобы в клетке нарушилась митохондриальная функция, количество «больных» митохондрий должно преодолеть некоторую пороговую черту.
Считается, что для нарушения работы клетки (ткани) «нерабочими» должно быть около 60-80% митохондрий. До этого накопление дисфункциональных митохондрий остается бессимптомным, а значит, окно возможностей терапии сужается.
Между тем, маркеры для диагностики митохондриальной дисфункции существуют — есть ряд маркеров-кандидатов. Разрабатываются новые методики для диагностики работы митохондрий.
Все существующие и потенциальные маркеры диагностики митохондриальной дисфункции можно подразделить на группы.
Косвенно свидетельствует о нарушении работы дыхательной цепи. К этой группе методов относятся методики, входящие в гайдлайны диагностики митохондриальных заболеваний (ref), — определение уровня лактата, пирувата, их соотношения; количественное определение аминокислот, органических кислот и ацилкарнитинов), измерение ферментов — креатинкиназы, цитрат-синтазы, сукцинат-дегидрогеназы, цитрохром-с-оксидазы.
Данные методы достаточно удобны, однако, обладают невысокой специфичностью.
Также к этой группе методов относятся более новые подходы: метаболомика, определение сывороточных цитокинов и микроРНК.
Важная группа маркеров, так как нарушение генетического аппарата митохондрий является не только следствием нарушения работы митохондрий, но и причиной их дисфункции. Показано возраст-зависимое накопление генетических нарушений митохондрий. Для некоторых субстратов показана хорошая корреляция с возрастом.
К этой группе методов относят определение количества мтДНК, точечных мутаций, частой делеции (del4977bp)и других делеций, количества внеклеточной мтДНК и метилирования мтДНК.
Количество мтДНК является важным маркером. В статье Nature (2018) использовали линию мышей со встроенной генной конструкцией. У них можно было «включать» истощение мтДНК и «выключать», после чего количество мтДНК восстанавливалось. У мышек при истощении мтДНК наблюдались все внешние признаки старения, — морщинистость кожи и облысение. При этом восстановление мтДНК полностью обращало данные изменения. Помимо этого, возрастные изменения иммунитета сопровождаются снижением активации увеличения копий мтДНК при активации Т-клеток, что показано в работе, сравнивающей иммунный ответ у молодых, пожилых и здоровых долгожителей (O’Hara, 2019). Восстановление копий мтДНК замедляло старение сосудов у мышей по показателям снижения эластичности сонной артерии, скорости пульсовой волны в аорте, содержанию эластина и коллагена (Foote K., 2018).
Частая делеция (4977 bp) является является еще одним интересным генетическим биомаркером, так как ее уровень с возрастом растет, а в митохондрии с делецией не могут функционировать. Накопление этой делеции происходит в тканях с низкой пролиферативной активностью (скелетные мышцы, мозг, сердце), криминалисты используют этот маркер в своей работе для определения возраста (Meissner, 1997), она обнаруживается в коже при фотостарении и даже в волосах. У мышей есть свой аналог частой делеции митохондрий. Этому генетическому повреждению митохондрий посвящена целая теория старения (Dun-XianTan, 2019). Согласно ей, нарастающий уровень врожденного иммунитета направляет свою активность на митохондрии, являющиеся, в некоторой мере, чужеродными агентами. А митохондрии с делецией в этом случае получают селективное преимущество, хотя и являются дисфункциональными.
Часто используется спортсментами, включают оценку аэробной способности митохондрий при помощи физиологии упражнений по показателям: максимальное потребление кислорода (МПК), артерио-венозная разница содержания кислорода. Может также сопровождаться инвазивным измерением различных биомаркеров в крови на различных этапах физической нагрузки.
Метод может использоваться и как подтверждение дисфункции, и как метод терапии, и как метод оценки эффективности терапии. Он является неинвазивным, доступным и чувствительным, хотя и требует специального оборудования и не всегда подходит для всех возрастных групп.
Митохондрии: как позаботиться о них и о своем здоровье?
Крошечные структуры внутри наших клеток связаны с болезнями сердца, старением и депрессией. Вот все, что нужно об этом знать
Примерно 2,5 млрд лет назад на Земле была заключена эпохальная сделка. Как гласит теория симбиогенеза, одноклеточные организмы, тогда еще не умевшие использовать кислород для жизни, приняли в себя бактерии, которые обладали этим ценным навыком, и так обзавелись собственными мини-фабриками по быстрому производству энергии.
Результат этой успешной бизнес-стратегии — наши митохондрии. Хоть эти крошечные органеллы (уменьшительное от «органа») давно живут внутри клеток, занимая около 25% их объема, они, похоже, не забыли о том, что когда-то были бактериями — у них, например, есть собственная ДНК. Стоит помнить об этом и нам, чтобы знать их слабые места и обеспечивать им правильное техобслуживание.
А это важно, потому что митохондрии выполняют много ключевых функций — от снабжения организма энергией до регулирования иммунитета. Именно проблемы с митохондриями многие ученые считают основной причиной старения и развития рака, сердечно-сосудистых заболеваний, диабета и болезней Паркинсона и Альцгеймера. Даже ментальные нарушения, возможно, связаны со сбоями в их работе.
Митохондрии и старение
Главная задача митохондрий — обеспечить организм энергией. Любой фабрике для производства нужно не только оборудование, но и сырье. Для митохондрий это сырье — глюкоза и жиры, которые мы получаем с пищей, и кислород, который мы вдыхаем: митохондрии используют 80% его объема из каждого вдоха.
Клетка перерабатывает сырье (глюкозу и жиры) в понятные для митохондрии метаболиты. Их митохондрия прогоняет с помощью кислорода через восемь последовательных реакций (они называются циклом Кребса) и превращает в топливо для наших клеток — АТФ. Задача этой молекулы — легко распадаться, выделяя максимум энергии, которую клетки направляют на строительные нужды. Синтез белков, запасание углеводов и жиров в организме и просто поддержание жизни — для всего этого нужно много АТФ. Впрочем, абсолютное количество этого вещества в организме не так велико — всего около 60 г, но АТФ постоянно распадается и воссоздается, и общий суточный оборот его примерно равен массе вашего тела.
Ни один механизм не совершенен. Наши внутриклеточные фабрики по производству АТФ — тоже. Когда митохондрия превращает глюкозу и кислород в энергию, образуется побочный продукт — активные формы кислорода. Они нестабильны и могут участвовать в совершенно ненужных реакциях, повреждая при этом клеточные структуры. Их влияние должны компенсировать антиоксиданты — активные формы азота или специальные белки. Они реагируют с активными формами кислорода и превращают их в безопасные соединения.
Вот как, например, описан механизм старения в потрясающем исследовании, опубликованном в Nature. Ученые создали генетически измененных мышей, клетки которых синтезировали и использовали дефектный рабочий белок. Обычно этот белок копирует митохондриальную ДНК перед тем, как митохондрия делится. Но дефектный белок при копировании не повторял ДНК дословно, а вносил случайные ошибки. В результате митохондриальные мутации у мышей накапливались быстрее, чем у обычных. При рождении и в раннем подростковом возрасте мыши-мутанты развивались нормально, но потом быстро приобретали старческие недуги: худели, теряли подкожный жир и лысели, у них развивались кифоз, остеопороз и анемия, фертильность снижалась, а сердце аномально увеличивалось. Такие мыши жили недолго.
Митохондрии и мозг
Основной потребитель энергии митохондрий — мозг: ему нужно в 10 раз больше кислорода и глюкозы, чем другим тканям. Потому дисфункция митохондрий еще и приводит к гибели нейронов, а гибель нейронов — к нейродегенерации и болезням Альцгеймера и Паркинсона, предполагают ученые.
Чтобы понять, как дисфункция митохондрий связана с болезнью Паркинсона, исследователи из Великобритании и Германии проанализировали состояние митохондрий и мозга здоровых пожилых людей и пожилых с болезнью Паркинсона. Сначала они взяли образцы мозга, тонко порезали и опустили в специальный краситель. Этот краситель связывается с одним из белков, который митохондрии используют для синтеза АТФ, — цитохромом С. Потом отмыли ткани мозга. Нейроны покрасились, но особенным образом: чем ярче окрас, тем больше цитохрома С в нейроне и тем здоровее митохондрии.
Яркие нейроны с большим количеством цитохрома С оказались у здоровых пожилых людей. У людей с болезнью Паркинсона нейроны окрасились не так ярко. Их митохондрии страдали от дефицита белка и хуже превращали кислород и глюкозу в энергию: у них попросту не хватало оборудования.
Возник новый вопрос: почему в митохондриях людей с болезнью Паркинсона так мало цитохрома С? Ученые предположили: ген митохондрий повредился так неудачно, что они не производят достаточно этого белка. Так и оказалось: информация потерялась, а почему — неизвестно. Поврежденные нейроны с неполным геномом были и у здоровых, и у больных пожилых людей. При Паркинсоне их просто было намного больше, а у здорового молодого человека — не было вовсе.
Как именно здоровье митохондрий влияет на нейроны? Исследовать мозг живого человека сложно, поэтому обратимся к исследованиям на мышах. Но сначала вспомним важную вещь: чтобы синтезировать АТФ, митохондрии добывают энергию из кислорода и еды. Но не вся эта энергия идет на синтез АТФ. Часть митохондрии тратят на обогрев тела, часть — на образование активных форм кислорода. А чтобы рассеивать энергию в виде тепла и согреть тело, у митохондрий есть специальные белки.
С этими белками и поиграли ученые, создав мышей с дефектами: одни не могли эффективно синтезировать белки для рассеивания тепла, другие — наоборот, синтезировали их больше обычного. Митохондрии мышей с недостатком белков-энергоотводов производили больше активных форм кислорода: энергии просто некуда было деться. У этих мышей еще и было меньше митохондрий в нейронах. То есть нейроны получали и больше вреда, и меньше энергии. Потом ученые использовали на мышах нейротоксин, который вызывает гибель нейронов и Паркинсон. Мыши с недостатком белков заболевали гораздо быстрее.
Митохондрии и иммунитет
Бактерия слилась с клеткой, стала производить для нее энергию — и стала митохондрией. Скорее всего, изначально эта бактерия обеспечивала хозяина еще и защитой. Активные формы кислорода она использовала, чтобы разрушить и переварить захваченные клеткой патогены — бактерии или вирусы. Возможно, именно это сотрудничество стало нашей иммунной системой.
Сейчас митохондрии помогают организму быстро и эффективно реагировать на травмы. Когда клетки повреждаются, высвобождается митохондриальная ДНК — и попадает в кровь. Митохондриальная ДНК похожа на бактериальную, поэтому организм считывает это как сигнал опасности и активирует иммунный ответ.
А еще митохондрии активируют иммунные клетки. Например — макрофаги. Когда макрофаги получают от организма сигнал, что в тело проник патоген, митохондрии макрофагов переквалифицируются из энергостанций в военные сооружения. Они перестают синтезировать АТФ и полностью переходят на синтез активных форм кислорода. Активные формы кислорода, во-первых, говорят организму, что самое время начать сражение с патогеном, а во-вторых, и сами могут его уничтожить.
Митохондрии активны и в Т-клетках. Это спецагенты иммунитета, которые проверяют другие клетки на наличие вирусов, а если находят заболевшие — уничтожают. Как и другие митохондрии, митохондрии Т-клеток сливаются друг с другом и, наоборот, разделяются, меняют форму и размер, чтобы адаптировать процесс производства энергии к состоянию организма. Когда все спокойно, они длинные: это помогает эффективнее работать и производить меньше активных форм кислорода. Но когда организм идентифицирует угрозу (это может быть физическая травма, например), митохондрии Т-клеток фрагментируются — и в крови становится много коротких сегментов митохондриальной ДНК. В таком состоянии митохондрии образуют больше активных форм кислорода и тем самым дают иммунитету понять, что пора действовать.
Митохондрии и психика
Когда мышь испытывает психологический стресс, ее Т-клетки активируются, а митохондрии фрагментируются так же, как если бы ее организм столкнулся с вирусом. Если же создать таких мышей, Т-клетки которых всегда активны, а митохондрии — фрагментированы, они будут тревожными, заторможенными, нелюбопытными и лишенными всякой мотивации. А это уже классическая депрессивная симптоматика. Что ставит перед учеными новый вопрос: что, если митохондрии виноваты в проблемах с настроением у человека?
Чтобы проверить гипотезу, исследователи заставили крыс конкурировать за социальную иерархию. Доминирующие позиции заняли животные с меньшим уровнем тревожности. Потом ученые изучили митохондрии прилежащего ядра мозга крыс — отдела, который регулирует эмоции и поведение что у грызунов, что у людей. Оказалось, у крыс-аутсайдеров митохондрии функционируют хуже. А еще в них меньше белков для превращения кислорода и глюкозы в энергию — то есть не хватает оборудования, чтобы митохондрия работала эффективно. Различие оказалось врожденным.
Неизвестно, делают ли нас, людей, тревожными и депрессивными врожденные особенности митохондрий так же, как и грызунов. Но на стресс митохондрии человека реагируют тем же образом. В одном эксперименте, например, людей подвергли стрессу: обвинили в краже или нарушении ПДД — и заставили за две минуты продумать стратегию защиты. В крови участников увеличилось количество митохондриальной ДНК, которая активировала иммунную реакцию, — совсем как в случае с мышами.
Как оценить состояние митохондрий?
Надежного и доступного не-ученым теста для оценки состояния митохондрий пока нет, хотя изобрести его исследователи пытаются. По словам биолога-физиолога, научного сотрудника Университета 2035 Екатерины Зворыкиной, все же есть два метода, которые позволяют примерно понять, насколько корректно они работают.
I. Эргоспирометрия
Простой способ оценить функциональность митохондрий — эргоспирометрия, которую регулярно делают спортсмены. До и во время выполнения физической нагрузки у человека регистрируют ЭКГ и отслеживают потребление кислорода. Человек бежит по беговой дорожке, а параллельно происходит анализ газообмена. Потом данные сравнивают с состоянием покоя и выводят коэффициент. Если показатель не соответствует норме, это может говорить о перетренированности. А перетренированность — косвенный признак, что митохондрии в плохом состоянии.
Информация полезна тем, кто много и усиленно тренируется. Остальным вряд ли стоит делать тест. Если результат плохой, это может говорить о развитии рака и ряда хронических заболеваний, но для их мониторинга есть и более удобные чекапы.
II. Биохимические тесты
Более точный метод — анализ биохимических маркеров. Помогут следующие тесты.
Но важно помнить: биохимические анализы разработаны для диагностики митохондриальных заболеваний, а не для оценки состояния митохондрий здоровых людей. То же повышение уровня лактата может быть маркером перетренированности, а может говорить о самых разных заболеваниях: от митохондриальной дисфункции до ишемической болезни. Интерпретировать результаты анализов нужно с врачом.
Как помочь митохондриям?
Главная причина нездоровья митохондрий — окислительный стресс, когда активных форм кислорода слишком много. Лекарств для митохондрий пока нет. Но помочь им можно, скорректировав образ жизни. Вот главные интервенции, которые советует биохимик и биохакер Екатерина Щербакова, научный сотрудник ФГБНУ «ЦНИИТ» и автор книги «Питание биохакера».
Ограничить калории
Мы едим, чтобы кормить митохондрии. И для них важно, сколько мы едим. Ограничение калорийности — единственная диета, которая безоговорочно увеличивает продолжительность жизни у лабораторных организмов: от дрожжей и мух до грызунов и обезьян. У них снижается уровень воспаления, а аутофагия, естественный процесс избавления от «клеточного мусора», активируется. В том числе активируется митофагия — аутофагия митохондрий, что позволяет удалять неработающие митохондрии.
Одновременно с этим повышается уровень нейротрофического фактора мозга (BDNF), что способствует формированию новых нейронов и синапсов. В результате ограничение калорий замедляет гибель нейронов у животных с болезнями Хантингтона, Альцгеймера, Паркинсона. А еще — снижает частоту возрастных заболеваний: рака, диабета, болезней сердца.
Почему так? Молекулярных бонусов ограничения калорий несколько. Например, оно приводит к восстановлению одного из главных клеточных антиоксидантов — глутатиона, а также уровня кофермента NAD+, который помогает превращать питательные вещества в энергию. А еще голод активирует сиртуины. Эти белки имеют две функции. Во-первых, выключают гены, использовать которые клетка в режиме голода не должна. Во-вторых, участвуют в устранении повреждений ДНК, в том числе — вызванных активными формами кислорода.
Морить себя голодом ради здоровья митохондрий не нужно. Достаточно урезать суточную калорийность рациона на 25%. Так сделали в одном американском исследовании со здоровыми людьми с лишним весом. Женщины, например, вместо 2200 ккал съедали 1650 ккал — что меньше нормы, но не настолько, чтобы мучиться от голода. Через шесть месяцев у участников эксперимента уменьшилось повреждение митохондриальной ДНК. Митохондрий стало больше, и они стали эффективнее функционировать. Похожие эффекты ученые наблюдают и у мышей при интервальном голодании.
Почему голод помогает митохондриям? С точки зрения организма, клетка в бедственном положении. Она бросает все силы на производство энергии. При этом активируются ферменты антиоксидантной защиты, репарации. В результате увеличивается и количество, и работоспособность митохондрий.
Кормить митохондрии витаминами и антиоксидантами
Просто ограничить калории недостаточно. Митохондрии нуждаются в витаминах, микроэлементах и антиоксидантах.
Подкармливать кишечные бактерии гранатом и орехами
В кишечнике человека живет множество бактерий. Среди них есть союзники, которые помогают иммунной системе распознавать патогены. Эти кишечные бактерии общаются не только с иммунными клетками, но и с митохондриями.
Странно ли это? Вовсе нет, если вспомнить о бактериальном происхождении митохондрий. Общаются митохондрии и бактерии на языке метаболитов. Например, бактерии выделяют короткоцепочечные жирные кислоты, которые нужны митохондриям для синтеза АТФ. Или уролитин А — вещество, которое активирует митофагию — процесс уничтожения дефектных митохондрий, которые уже производят не энергию, а активные формы кислорода.
Уролитин А синтезируют бактерии Eggerthellaceae. Они используют для этого вещества, которые есть во фруктах и ягодах (гранат, малина) и орехах (идеальный вариант — грецкий). А еще для Eggerthellaceae и для других кишечных союзников полезны клетчатка, ферментированная пища, пробиотики и пребиотики.
Больше двигаться
Самый эффективный способ улучшить работу митохондрий — регулярные тренировки: они увеличивают и количество, и качество митохондрий. Так происходит потому, что сокращение мышц — процесс энергозатратный. Сами по себе мышцы не сокращаются. Чтобы их стимулировать, организм использует АТФ. А АТФ синтезируют митохондрии. Потому стоит нам начать двигаться, как клетки адаптируются, чтобы получать больше АТФ: ведь она теперь активнее тратится.
Мышечные клетки ускоряют работу своих митохондрий: синтезируют белки, необходимые для расщепления жирных кислот, — и отправляют их в митохондрии. Митохондрии получают больше белков, расщепляют жиры быстрее, используют больше кислорода и глюкозы — и синтезируют больше АТФ. Параллельно мышечные клетки запускают процесс биогенеза митохондрий. Митохондрий в клетке становится больше — и мы получаем больше АТФ.
Но и это еще не все. Когда мы занимаемся спортом, клетка остро нуждается в АТФ и поднимает планку для митохондрий. Чтобы отсеять плохо работающие органеллы, она активно синтезирует специальные белки, которые проверяют, насколько хорошо те работают. Если белки обнаруживают, что митохондрия работает так себе, клетка ее уничтожает. Иными словами, когда мы активно двигаемся, мы избавляемся от дефектных митохондрий.
Тренироваться разнообразно
Различные типы тренировок воздействуют на различные типы мышечных волокон — и по-разному влияют на митохондрии. Обычно советуют аэробные тренировки: одного упражнения на выносливость уже достаточно, чтобы митохондрии стали работать немного эффективнее. При длительных тренировках объем митохондрий обычно увеличивается на 40–50%, и это происходит параллельно с улучшением работы митохондрий.
Но аэробные тренировки бывают разными — и по-разному влияют на мышцы и митохондрии. Продолжительные кардионагрузки вроде длительного бега, плавания и езды на велосипеде задействуют в первую очередь медленные мышечные волокна и митохондрии в них. Для адаптации митохондрий в красных мышечных и белых мышечных волокнах нужна высокоинтенсивная, но короткая тренировка. Например, интервальная тренировка спринта (SIT) или интервальная тренировка высокой интенсивности (HIIT) — они сочетают и аэробную, и анаэробную нагрузку.
А вот польза чисто анаэробных тренировок для митохондрий — вопрос спорный. Раньше считалось, что силовые тренировки не так хороши, как кардио: они увеличивают объем мышц, но не меняют качество самих мышечных клеток, а значит, не влияют на работу митохондрий. Но появляются новые данные, согласно которым упражнения с отягощениями стимулируют биогенез митохондрий в мышцах и производство митохондриями энергии [1, 2]. Так что самое практичное решение — сочетать разные типы нагрузки: и бегать на длинные дистанции, и делать интервальные тренировки высокой интенсивности, и не забывать про силовые тренировки.
Не забывать отдыхать
Спорт для митохондрий полезен, но не когда его слишком много. Если перестараться, можно повредить мышечные клетки, что приведет к их атрофии и синдрому перетренированности. А еще изнурительные тренировки стимулируют повышенное образование активных форм кислорода, что вредит митохондриям.
Также по теме. Микробиом: как полюбить полчища населяющих нас бактерий. Ссылка.