Митохондриальная медицина.
Часть 2
Ольга Борисова
15 декабря 2019
Обновление: 26 февраля 2020
К консервативной поддержке функций митохондрий, относится, в первую очередь, физическая нагрузка, а также питание, прием витаминно-минеральных комплексов, различных растительных препаратов и их экстрактов. Основным принципом действия данной группы методов является так называемый митогормезис — «закаливание» митохондрий. Небольшие стрессовые воздействия стимулируют ответ митохондрий, что выражается в увеличении их динамики, процессов митофагии (саморазрушения) и биогенеза, что способствует удалению повреждённых митохондрий и образованию новых.
Основной «мессенджер» стрессовых воздействий, запускающий адаптацию — реактивные формы кислорода (РФК). Свободные радикалы становятся негативным фактором только в тех случаях, когда клетка не может адекватно реагировать на рост их концентрации. Поэтому использование антиоксидантов при спортивных нагрузках и применении любых препаратов, основанных на митогормезисе, снижает их эффективность.
Физическая активность до сих пор является наиболее оптимальным и доказанным способом улучшения митохондриальной функции. Регулярные тренировки в течение всего одного месяца увеличивают содержание митохондрий на 30–100%, а их объемную плотность — на 40%. Систематические регулярные тренировки в течение полугода индуцируют системный биогенез митохондрий (который состоит из циклов их деления и слияния, необходимых для контроля качества), предотвращают истощение митохондриальной ДНК, снижают количество мутаций, увеличивают окислительную емкость и улучшают морфологию митохондрий.
Биогенез митохондрий повышает такой параметр, как VOmax (максимальное поглощение кислорода митохондриями в течение минуты), оптимизирует процессы поглощения кислорода для окислительного фосфорилирования и окисления жирных кислот. Сокращение мышцы запускает как минимум четыре внутриклеточных сигнальных пути, которые контролируют работу митохондрий через рост внутриклеточного уровня кальция, падение соотношения АТФ/АМФ, рост соотношения НАД+/НАДН, увеличение образование РФК. Все эти пути через фермент-посредник АМРК (цАМФ-зависимая протеинкиназа) влияют на белок PGC1α — ключевой мастер-регулятор митохондриального биогенеза. РФК действует также через регулирующий клеточный цикл фактор р53.
При этом как и длительные тренировки умеренной интенсивности, так и высокоинтенсивный интервальный тренинг (ВИИТ) и даже интервальный спринт (который считается типично анаэробной нагрузкой и занимает 10 мин в неделю) запускают сходные изменения маркеров биогенеза митохондрий: увеличение уровней PGC1α, а также митохондриальных ферментов цитратсинтазы и цитохром-с-оксидазы. Хотя, по всей видимости, только длительные тренировки приводят к увеличению количества митохондрий, а кратковременные интервальные,скорее,влияют на эффективность существующих, меняя их ультраструктуру и оптимизируя работу дыхательной цепи (Jesus R. Huertas, 2019).
По влиянию питания на работу митохондрий в интернете можно найти массу информации с той или иной степенью достоверности. Самое важное — обеспечить переключение энергетический субстратов с сжигания углеводов на сжигание жиров (это достигается, в первую очередь, за счет периода ночного голода не меньше 12 часов), а переедание и вызываемая им «перегрузка» субстратом однозначно нарушает работу митохондрий.
Не слишком длительные периоды голода стимулируют динамику митохондрий, положительно влияя на системы контроля качества и работу дыхательной цепи. Более подробно о механизмах можно почитать в работах (1, 2, 3, 4).
Для нормальной работы дыхательной цепи необходимо адекватное (а не избыточное) поступление цинка, магния, витаминов группы В (В1, В2, В3,В6, В7, В12, В5, В9), витамина С, витамина Е.
Магний — важный макроэлемент, который необходим для поддержания гомеостаза митохондрий, а также для работы фермента теломеразы. Больше всего внутриклеточного магния находится внутри митохондрий в комплексе с АТФ. С возрастом его количество падает. При этом магний необходим для поддержания гомеостаза митохондрий, а также для работы фермента теломеразы. К функциям теломеразы, помимо удлинения концевых участков хромосом — теломер, относится, в том числе, поддержание митохондриальной функции (D. Maguire и др., 2018).
На работу митохондрий также влияет ряд компонентов, которые часто используются в биологически активных добавках (БАД), таких, как, коэнзим Q, карнитин, нитраты, кофеин, альфа-липоевая кислота, таурин, мелатонин. Правда, эффективность далеко не всех из них доказана и зависит от возрастной группы, степени дисфункции митохондрий и др. Пищевые нитраты представляют особый интерес для спортсменов: они снижают кислородную стоимость внешнего дыхания, увеличивают эффективность работы дыхательной цепи (на одну молекулу кислорода производится больше АТФ). Возможный механизм этих процессов — снижение работы АТФ/АДФ транслоказы — транспортёра этих молекул на мембране митохондрий (J.R. Huertas и др., 2019).
Жирные кислоты очень важны для работы митохондрий в качестве строительного материала их мембран. При этом количество не переходит в качество, и диета с высоким содержанием жиров существенно снижала содержание линолеата кардиолипина (основной компонент внутренней мембраны митохондрий) в сердцах крыс. Большое количество пальмитиновой жирной кислоты, потенциально может приводить к нарушению конкуренции энергетических субстратов, так как для нее в митохондриях есть свой транспортер. Олеиновая кислота входит в состав кардиолипина (G. Paradies и др., 2019). Стеариновая ЖК (содержится в какао-бобах) стимулирует динамику митохондрий, что в небольших количествах может иметь положительное воздействие (Senyilmaz-Tiebe и др., 2018).
Питание влияет на митохондрии не только как энергетический субстрат, но может оказывать свое воздействие через микрофлору кишечника.
Источник
5 способов зарядить митохондрии — «батарейки» организма
Наш организм — удивительная система. Если не мешать ему работать, то наше тело способно самовосстанавливаться, излечиваться, а также жить достаточно долго. Тема активного долголетия привлекает все больше внимания.
Особенно радует то, что не всегда для этого нужны дорогостоящие процедуры и биодобавки к пище. Конечно, они тоже важны, но в этой статье мы разберем, как с помощью образа жизни можно подзарядить свои внутренние батарейки.
Энергетические станции внутри
Речь о митохондриях. Это специализированные структуры в клетках. Они участвуют во многих клеточных процессах, но их наиболее важной функцией является извлечение энергии из питательных веществ и преобразование ее в форму энергии, которую клетки смогут использовать.
Они необходимы для процесса апоптоза или гибели ненужных или больных клеток. Митохондрии помогают организму решить, какие именно клетки должны быть уничтожены. Как только решение принято, митохондрии высвобождают цитохром С, который активирует каспазу, основной фермент, участвующий в разрушении клеток во время апоптоза.
Когда митохондрии работают качественно, клетки эффективно питаются. Но когда митохондрии повреждены, они начинают разрушаться, и клеточные процессы начинают постепенно ухудшаться. Митохондриальная дисфункция, вызванная накоплением повреждений, является одной из основных причин старения, (появления болей, сбоев в мозговой деятельности, усталости и т.д.)
Дефектные митохондрии дублируют свою собственную поврежденную ДНК в новые митохондрии, в конечном итоге вытесняя все хорошо работающие митохондрии.
Митохондриальная дисфункция, вызванная свободными радикалами, является основной причиной развития таких возрастных болезней, как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и онкология. Также дефектные митохондрии приводят к внешнему старению — ухудшению состояния кожи, волос и ногтей.
1. Ограничение калорий
Сокращение потребления калорий является наиболее успешным подходом к увеличению продолжительности жизни. Это показали многие исследования, в том числе изучение долгожителей «голубых зон».
Ограничение калорий действует как сигнал полезного стресса, который запускает ряд адаптаций в митохондриях:
- улучшает активность цепи усвоения и переноса энергии в клетках
- поддерживает механизмы контроля качества митохондрий, отвечающие за предотвращение и / или восстановление повреждений
- способствует обновлению митохондриальной сети посредством устранения поврежденных митохондрий (аутофагия) и производства новых митохондрий (биогенез)
Самое простое, что можно сделать, это устраивать долгий ночной перерыв от еды. Минимум 12 часов от ужина до следующего завтрака. В течение дня также не следует переедать. Лучше отдавать предпочтение продуктам, богатым микроэлементами, но не перенасыщенными калориями.
2. Упражнения
Упражнения требуют много энергии для питания наших мышц. Это создает нагрузку на мышечные митохондрии, которые начинают активно реплицироваться.
Это адаптация наших мышечных клеток к физической нагрузке — одна из причин, почему с каждым разом тренироваться легче. Упражнения также являются одним из лучших способов улучшения митохондриального биогенеза, то есть рождения новых митохондрий.
Особенно хорошо в этом смысле зарекомендовали себя силовые и высокоинтенсивные интервальные тренировки.
3. Сон и отдых
Мозг человека требует много энергии, и из-за его высокой скорости метаболизма, мозг накапливает много метаболических отходов. Во время сна мозг избавляется от веществ, которые могут быть токсичными для митохондрий.
Примером является молекула бета-амилоида. На нормальных уровнях бета-амилоид защищает нейроны и поддерживает их активность. Однако, когда он накапливается в чрезмерном количестве, бета-амилоид становится вредным для нейронов, в частности для их митохондрий, которые могут запускать нейродегенеративные процессы.
Поэтому очень важно избежать накопления токсичных отходов. Плохой сон повреждает митохондрии, но хороший ночной сон помогает мозгу поддерживать здоровье митохондрий.
Также для здоровья митохондрий полезен регулярный отдых, расслабление, медитативное состояние.
4. Холодное воздействие
Холодные температуры оказывают глубокое влияние на количество митохондрий у животных. Подвержение крыс плаванию при низких температурах увеличивало образование митохондрий за счет увеличения белка, ответственного за процесс синтеза митохондрий (PGC-1альфа).
Аналогичные результаты были получены в клетках печени и скелетных мышцах крыс после регулярного воздействия холодом в течение 15 дней.
Для человека полезной привычкой может стать принятие контрастного душа, моржевание, обтирание холодной водой, обливание.
5. Питание для митохондрий
Наш рацион тоже может влиять на митохондрии. Самые полезные продукты для восстановления и обновления митохондрий:
Источник
#инструктаж: как замедлить процесс старения на клеточном уровне
Валерий Полуновский,
руководитель отдела разработки ДНК-тестов в компании MyGenetics
Старение — процесс сложный, запутанный и до сих пор изученный не до конца. Он запускается еще до того, как мы замечаем на лице первые морщины: один из его основных механизмов — старение клеток, из которых, собственно, и состоит весь наш организм, от кожи, ногтей и волос до внутренних органов. Со временем клетки перестают делиться, отмирают и больше не работают, как положено.
К сожалению, процесс старения генетически необратим. Но даже если предотвратить его не получится, то попытаться его затормозить возможно. Замедлить время помогут самые простые методы: спорт, сон, здоровое питание, полезные привычки и активный образ жизни. Именно они оказывают положительное влияние на работу митохондрий, выполняющих роль «клеточных энергостанций». На этих крошечных органеллах лежит очень большая ответственность: митохондрии вырабатывают энергию — топливо, благодаря которому клетки могут функционировать.
Удивительно, но 1,5 млрд лет назад митохондрия была всего лишь бактерией, которая в ходе эволюции смогла адаптироваться к суровым условиям жизни на Земле и научилась использовать кислород для производства энергии. Тогда-то ее проглотил предок эукариотической (содержащей ядро. — «РБК Стиль») клетки, в результате чего такое эволюционное решение стало доминировать в биосфере.
С тех пор митохондрия отвечает за производство энергии в нашем организме и влияет на здоровье, молодость, красоту и долголетие. В то же время именно она играет ключевую роль в запрограммированной клеточной смерти, если клетка «пошла не по тому пути». А это значит, что чем лучше у человека работают митохондрии, тем эффективнее функционируют и тело, и ум. Энергия попросту не дает нам увядать. Есть несколько основных моментов, которые стоит запомнить.
- Спорт и, в особенности, тренировки на выносливость увеличивают количество митохондрий в клетках человека.
- Митохондрии играют ключевую роль в работе самых энергоемких клеток нашего мозга — пирамидальных нейронов.
- После 30 лет митохондрии начинают снижать свою продуктивность примерно на 50%.
- С нарушением функции митохондрий ассоциируют как некоторые онкологические заболевания, так и процессы старения в организме.
Как связаны митохондрии, Альцгеймер и диабет
Производство энергии в митохондриях возможно только при участии кислорода, а это значит, что оно неразрывно связано с процессами окисления. Когда-то очень давно для многих организмов кислород был токсичным веществом. До сих пор он может приводить и к разрушению самих органелл. Из-за него их количество в организме начинает постепенно сокращаться: митохондрии повреждаются, работают хуже, а в митохондриальной ДНК появляются мутации, которые способствуют развитию дисфункции, систематическому нарушению выработки энергии и синтеза биологических веществ.
Митохондриальная дисфункция — одна из причин метаболических и нейродегенеративных заболеваний. В случае нейродегенеративных заболеваний мембраны клеток, содержащих митохондрии, начинают повреждаться, образуя сложные агломераты белков, сахаров и жирных кислот. Рано или поздно клетка перестает справляться с утилизацией этих веществ и запускается процесс запрограммированной клеточной гибели — апоптоза. А это одна из причин развития болезни Альцгеймера.
Кроме того, поврежденные митохондрии начинают хуже утилизировать глюкозу, а клетки, синтезирующие инсулин (гормон, регулирующий уровень сахара в крови. — «РБК Стиль»), вырабатывать недостаточное количество гормона. Это приводит к развитию сахарного диабета 2 типа.
Старение, кожа и свободные радикалы
Еще один «побочный эффект» в работе митохондрий, о котором важно знать, заключается в том, что в процессе производства энергии органеллы выбрасывают в организм свободные радикалы. Свободные радикалы — это нестабильные молекулы, в которых не хватает электронов. Используя их, клетки иммунной системы разрушают бактерии, раковые клетки или клетки, зараженные вирусами. Однако, если свободных радикалов накапливается много, то клетки могут погибнуть либо мутировать, что часто приводит к развитию заболеваний.
Молодая здоровая кожа быстро справляется со свободными радикалами. Но с возрастом кожа начинает подвергаться окислительному стрессу и происходит быстрое разрушение структур кожи.
С возрастом митохондрии повреждаются и количество свободных радикалов увеличивается. Реактивные формы кислорода атакуют клеточные структуры и повреждают ДНК, что приводит к старению кожи, потере эластичности и тусклому цвету лица. Они становятся причиной артрита, катаракты, опухолей многих заболеваний сердца. Существует множество способов бороться с ними, и один из действенных — употреблять в пищу антиоксиданты, действие которых направлено на то, чтобы нейтрализовать негативные частицы. Необходимо добавить в рацион больше продуктов питания, богатых витаминами С и Е, флавоноидами, N-ацетилцистеином. Эти вещества связывают свободные радикалы, не позволяя повреждениям распространяться в клетках. Больше всего этих соединений содержится в свежих ягодах и овощах: в чернике, капусте, черносливе, гранате, смородине и грейпфруте. Также защиту организма от окислительного стресса поддерживают селен и коэнзим Q10. Первое вещество чаще встречается в морепродуктах: креветках и мидиях. Второе — в говядине.
В случае высокого риска окислительного стресса рекомендуется избегать контакта с загрязнителями, бытовой химией, выбирать отдых на природе и отказаться от курения, в том числе пассивного. Следует всегда защищать волосы от воздействия прямого солнечного света, а при уходе за волосами избегать использования веществ, содержащих перекиси.
Узнать больше о своих митохондриях и создать персонализированную программу для поддержания молодости и долголетия можно через данные, полученные в ходе ДНК-тестирования. Генетический анализ поможет определить наиболее частые причины повреждений в генах, участвующих в работе митохондрий, и подобрать персональную программу профилактики. Но есть некоторые общие рекомендации, которые советуют придерживаться многие врачи-специалисты по антивозрастной медицине.
Совет № 1. Сократить потребление сахара
Чтобы эффективность работы митохондрий не снижалась, необходимо поддерживать нормальный уровень сахара в крови, не допуская его резких колебаний. Да, на короткий срок митохондрии начинают работать быстрее из-за переизбытка глюкозы. Но, как ни странно, именно это играет с нами злую шутку. При переизбытке глюкозы образуется много свободных радикалов, которые повреждают митохондрии и нарушают работу всей клетки. Также страдают клетки, синтезирующие инсулин, в ходе чего запускается самоактивирующийся процесс развития сахарного диабета. Рацион питания, поддерживающий стабильный уровень глюкозы, благотворно сказывается на функции митохондрий.
Повышенный уровень сахара в крови не только опасен для здоровья в целом, но и отрицательно влияет на красоту и молодость нашей кожи. Гликирование — это модификация белков организма при взаимодействии их с сахарами. Постепенное накопление продуктов взаимодействия сахара и структурных компонентов нашей кожи приводит к старению. Чем их больше, тем более дряблой становится кожа, на ней появляются очаги воспаления. Образующиеся продукты гликирования не только теряют функциональность, но и медленно разрушаются.
Чтобы замедлить процессы гликирования, необходимо придерживаться в рационе продуктов с низким гликемическим индексом (это цельнозерновые крупы, бобовые культуры), а также избегать крахмалистых продуктов, содержащих скрытый сахар (газированные напитки, йогурты с сахаром, печенье).
Совет № 2. Придерживаться протокола ММТ
Митохондриальная метаболическая терапия или ММТ — это специализированный принцип питания, который основан на увеличении количества потребления жиров. Он разработан врачом Джозефом Мерколой. В основе этой системы лежит рацион с добавлением омега-3 жиров и умеренным количеством углеводов и белков, а также клетчатки. Правильные жиры не только благотворно влияют на работу митохондрий, защищают их от повреждений и возможной дисфункции, но и останавливают воспалительные процессы и высыхание кожи, увеличивая активность ее клеток.
Продукты, которые входят в протокол ММТ:
- дикая рыба;
- фермерское мясо;
- авокадо;
- натуральные растительные и животные масла;
- семена льна и чиа;
- орехи макадамии и кедра;
- насыщенные жирами молочные продукты (сливки, молоко, сметана, сыры).
Особенность этого подхода заключается в смене основного источника энергии клетки. Вместо глюкозы клетка начинает более активно поглощать жирные кислоты с меньшей продукцией свободных радикалов. В силу избытка жиров такой рацион не подходит некоторым людям, также его нельзя использовать при сахарном диабете 1 типа из-за большого риска кетоацидоза.
Совет № 3. Запустить процесс аутофагии
Аутофагия — это процесс, посредством которого клетки самостоятельно разрушают и перерабатывают свои компоненты. Таким образом, при аутофагии поврежденные митохондрии в нашем организме перевариваются, а «правильные» остаются и продолжают работать. Аутофагия помогает замедлить старение и уменьшить риски онкологических, сердечно-сосудистых и нейродегенеративных заболеваний.
Один из способов напрямую запустить процесс аутофагии — это голодание. Так организм начинает перерабатывать наименее важные структуры, потеря которых не является биологически важной. Процесс запускается примерно через 16 часов после последнего приема пищи и останавливается после скачка инсулина. Кроме того, есть несколько веществ, активирующих аутофагию. Например, физалин (физалис), ресвератрол (красный виноград), куркумин (куркума).
Совет № 4. Активизировать цикл Кребса
Цикл Кребса — ключевой биохимический цикл в наших клетках, в результате которого клетка получает большую часть энергии и вырабатывает необходимые для работы организма вещества. Для его активной работы нужны добавки, вовлеченные в этот процесс. Улучшить процесс производства энергии могут янтарная кислота, инозин, витамин B2 и B3, никотинамид. Для улучшения утилизации митохондриями жиров помогает L-карнитин. Достаточное потребление их в продуктах питания может сократить количество повреждений в митохондриях.
Совет № 5. Уделять внимание тренировкам и сну
Физические нагрузки способствуют увеличению объема и количества митохондрий. Тренировки повышают максимальное потребление кислорода, тем самым разгоняя обмен веществ. Именно они становятся главным стимулом для роста новых органелл. Однако важно соблюдать баланс в физических нагрузках, так как перетренированность может привести к повреждению клеток и необратимым изменениям в организме.
А вот недостаток сна, напротив, может сказаться крайне негативно на работе митохондрий. Эксперименты показывают, что лишение сна негативно сказывается не только на них, но и на нейрогенезе (процесс появления новых нервных клеток в мозге. — «РБК Стиль»). Поэтому соблюдение правильного режима сна и тренировок — еще один ключ к поддержанию здоровья и молодости.
Источник