Sciencemag.cz
Doporučujeme
Jak stárneme, buňky jsou nuceny se stále víc spoléhat na defektní mitochondrie. Věci se však nevymykají kontrole tak rychle. Buňka a její mitochondrie si zachovávají kontrolu přizpůsobením svého chování a nastolením nové rovnováhy.
(pokračování včerejšího úryvku: Mitochondriální teorie stárnutí)
Většina studií hledajících důkazy o poškozených bílkovinách, lipidech a sacharidech nenašla žádný zásadní rozdíl mezi mladými a starými buňkami. Namísto toho existují důkazy, že je ovlivněno spektrum funkčních genů, a to závisí na aktivitě transkripčních faktorů. Aktivita některých nejdůležitějších transkripčních faktorů závisí na jejich redoxním stavu (ať už jsou oxidovány, nebo redukovány), z nichž mnohé jsou oxidovány volnými radikály a redukovány opět specializovanými enzymy. Právě tato delikátní rovnováha mezi dvěma redoxními stavy určuje jejich aktivitu (oblast redoxní medicíny je neustále se rozvíjející vědní disciplínou).
Transkripční faktory citlivé na změnu svého redoxního stavu se mohou chovat jako radar, varovat buňku před bezprostředními hrozbami a umožnit jí přijmout příslušná ochranná opatření. Jejich oxidace zahajuje změny, jež zabrání další oxidaci. Například Nrf-1 je nukleární (ve smyslu „pocházející z jádra“) transkripční faktor, který koordinuje expresi genů potřebných pro mitochondriální biogenezi. Pokud jsou podmínky v buňce spíš oxidační, aktivuje se Nrf-1, jenž dále stimuluje dělení mitochondrií ve snaze obnovit rovnováhu v redoxním stavu. Nrf-1 také indukuje expresi mnoha dalších genů chránících buňku, dokud se nevytvoří víc mitochondrií.
Čím víc se oxiduje vnitřní prostředí buňky, tím intenzivněji tyto citlivé transkripční faktory směřují aktivitu jaderných genů od každodenní administrativní práce ke krizovému řízení, a tak chrání buňku před stresem. Tento posun nastoluje v buňce novou rovnováhu, kdy namísto plnění obvyklých úkolů se větší množství zdrojů věnuje krizovému řízení. Obnovená rovnováha může být stabilní po celá léta i desetiletí. Protože se obvykle replikují nejméně poškozené mitochondrie, neexistují žádné zjevné známky mitochondriálních mutací nebo poškození.
Neumíráme hned, ale můžeme si všimnout častějšího zapomínání, únavy nebo prodloužení doby potřebné k rekonvalescenci po prodělané nemoci.
Mitochondriální teorie stárnutí vysvětluje, proč nevidíme tu spirálu, katastrofické poškození předpovídané teorií volných radikálů nebo jinými původními mitochondriálními teoriemi. Volné radikály signalizují nebezpečí, což buňce umožňuje přizpůsobit se. Mitochondriální teorie stárnutí také objasňuje, proč buňka nemá víc antioxidantů, než potřebuje – kdyby jich bylo příliš mnoho, nebyla by citlivá na změny redoxního stavu. Bez volných radikálů by celý systém selhal a mitochondrie by se nedokázaly přizpůsobit měnícímu se prostředí nebo požadavkům. To by jistě vedlo k vysoké míře mutací a k rychlému konci nás všech.
Bohužel po mnoha desetiletích neustálého přizpůsobování se nové rovnováze buňkám nakonec docházejí zdravé a normální mitochondrie. Poté, co se tak stane a buňka signalizuje mitochondriím,
že se mají replikovat, nezbývá než namnožit defektní mitochondrie. Ty nakonec v buňce převáží. Je zajímavé, že kdybychom vyšetřili nefunkční orgán nebo tkáň, ve skutečnosti bychom neviděli nadbytek buněk s defektními mitochondriemi – v daném okamžiku bychom viděli pouze několik postižených buněk. Když se buňky nakonec dostanou do bodu, kdy jsou plné defektních mitochondrií, dostanou signál, aby z buněčné komunity odešly – spáchaly apoptózu. I když tedy ve stárnoucích tkáních nenajdeme velké množství defektních mitochondrií, dochází ke stálé ztrátě hustoty a funkce tkání (příkladem může být osteoporóza nebo sarkopenie), což je nezbytný předpoklad stárnutí, nemoci a nakonec i smrti.
Aby to bylo ještě komplikovanější a abych vám dal alespoň kousek naděje, nedávno bylo zjištěno, že mitochondrie dokážou svou poškozenou mtDNA opravit s lepší účinností, než se dosud myslelo. Pět až deset kopií mtDNA obvykle přítomných v každé mitochondrii znamená, že v kterémkoli okamžiku je stále funkční alespoň některá z kopií konkrétního genu. Tato kopie se používá jako šablona pro rekombinaci (opravu) poškozeného genu. Význam tohoto objevu pro nejnovější ztvárnění mitochondriální teorie stárnutí je však ještě třeba určit.
Kromě toho, že moderní pojetí mitochondriální teorie stárnutí je v souladu s nově se objevujícími vědeckými doklady, poskytuje také hluboký vhled do patologie degenerativních onemocnění souvisejících s věkem a do způsobu, jak jim předcházet, nebo je dokonce vyléčit.
tento text je úryvkem z knihy
Lee Know: Mitochondrie a medicína budoucnosti
Academia 2023
O knize na stránkách vydavatele
