Sciencemag.cz
Related Articles
Poruchy mitochondriálního dýchání patří k nejtěžším dědičným metabolickým onemocněním a pro většinu z nich neexistuje účinná léčba. Vědci z Fyziologického ústavu AV ČR odhalili dosud nepopsaný molekulární mechanismus, který pomáhá postiženým buňkám odolávat důsledkům onemocnění. Studie publikovaná v časopise EMBO Reports prokázala, že tento obranný program je aktivní v buněčných modelech i v buňkách pacientů s mitochondriálním onemocněním a odráží se ve složení tuků v krvi. Obsah a složení konkrétních molekul mastných kyselin v krevní plazmě je tedy slibným biomarkerem ukazujícím na přítomnost mitochondriálního onemocnění.
Buňka s poškozeným dýcháním se musí přeprogramovat
Mitochondrie přeměňují energii prostřednictvím tzv. oxidační fosforylace (OXPHOS). Pokud některá část OXPHOS nefunguje správně nebo je limitovaná nedostatkem kyslíku, buňka ztrácí zdroj energie a je narušen buněčný metabolismus, což je spojeno s tvorbou toxických látek. „Za pomoci moderních analytických metod jsme zjistili, že za těchto podmínek buňka aktivuje obranný mechanismus a zásadně mění metabolismus všech živin, zejména tuků, včetně syntézy polynenasycených mastných kyselin,“ vysvětluje hlavní autorka studie Alena Pecinová z Oddělení bioenergetiky Fyziologického ústavu AV ČR. Právě polynenasycené mastné kyseliny (PUFA) jsou v buněčných membránách nejnáchylnější na působení volných radikálů. Tím se následně spouští specifický typ programované buněčné smrti (ferroptóza), při níž se membrána doslova rozpadá. „Prokázali jsme, že buňky s poškozeným dýcháním na tento jev reagují třemi nezávislými opatřeními: přesunem PUFA z membrán do tukových kapének, utlumením jejich syntézy a posílením aktivity ochranného enzymu, který zneškodňuje již vzniklé radikály v membránách,“ doplňuje A. Pecinová.
Mechanismus funguje i u pacientů
Stejný obranný program vědci našli nejen v buňkách s modelovým poškozením OXPHOS nebo vystavených nedostatku kyslíku, ale i v kožních buňkách pacientů s dědičnou poruchou komplexu IV oxidační fosforylace. Do studie byli zahrnuti i pacienti s jiným mitochondriálním onemocněním – syndromem MERRF (myoklonická epilepsie s roztřepenými červenými vlákny). V porovnání se zdravými dobrovolníky jejich krevní plazma obsahovala také zvýšené hladiny lipidů obohacených právě o polynenasycené mastné kyseliny.
Význam pro medicínu
Z výsledků práce vyplývá, že stanovení vybraných polynenasycených mastných kyselin v krevní plazmě by mohlo sloužit jako ukazatel zátěže tkání u mitochondriálních onemocnění měřitelný z běžného odběru krve. Autoři také zdůrazňují, že je potřeba výsledky dále potvrdit na větších a geneticky rozmanitějších souborech pacientů. Zároveň však autoři upozorňují, že některé látky, které se nyní testují v klinických studiích pro léčbu ztučnělých jater, mohou u pacientů s mitochondriálním onemocněním zvýšit citlivost na ferroptózu.
Puertas-Frías G., Saucedo-Rodríguez M. J., Čunátová K., Alán L., Hrbáč P., Knězů M., Koníčková S., Schimmer J., Krakovková M., Vrbacký M., Čajka T., Kuda O., Fernández-Vizarra E., Zeviani M., Hansíková H., Honzík T., Houštěk J., Pecina P., Mráček T., and Pecinová A. Polyunsaturated fatty acid sequestration protects against mitochondrial dysfunction-induced ferroptosis. EMBO Rep (2026). IF = 6,0; DOI: 10.1038/s44319-026-00898-y
Vysvětlení pojmů:
Oxidační fosforylace (OXPHOS) – hlavní způsob, jakým buňka získává energii. V membráně mitochondrií na sebe navazuje řada bílkovinných komplexů (I–IV, dýchací řetězec), které přenášejí elektrony ze substrátů až na kyslík. Při tom vytvářejí elektrochemický spád, který komplex V (ATP syntáza) využívá k tvorbě ATP, univerzálního „energetického platidla“ buňky. Dědičné poruchy těchto komplexů patří mezi nejtěžší vrozené poruchy metabolismu a nejčastěji zasahují orgány s vysokou spotřebou energie – především mozek, srdce a kosterní svaly.
Polynenasycené mastné kyseliny (PUFA) – mastné kyseliny s několika dvojnými vazbami v uhlíkovém řetězci (například kyselina linolová nebo arachidonová). Buněčné membrány díky nim zůstávají pružné, ale právě dvojné vazby jsou chemicky snadno napadnutelné volnými radikály. Mononenasycené mastné kyseliny (MUFA, například kyselina oleová) mají jedinou dvojnou vazbu a jsou proto podstatně odolnější.
Ferroptóza – forma řízené buněčné smrti popsaná v roce 2012, odlišná od klasické apoptózy. Spouští ji oxidace polynenasycených mastných kyselin v membránách, kterou katalyzuje volné železo (Fentonova reakce). Oxidace se šíří membránou jako řetězová reakce, membrána ztrácí celistvost a buňka zaniká. Ferroptóza se dnes intenzivně zkoumá v onkologii i v případech neurodegenerativních a ischemických onemocnění.
