Mitohondriji, imunitāte un sports: jauns mērķis cīņā pret ar vecumu saistītu aptaukošanos

ASV Nacionālā sirds, plaušu un asins institūta (NHLBI, NIH) zinātnieki — Džins Ma, Annija Sona, Julims Sons, Pins-Juaņs Vans un Pols Hvans — publicēja apskatu žurnālāTrends in Endocrinology & Metabolism, kurā viņi apkopo pierādījumus par mitohondriju iedzimtās imūnsignalizācijas galveno lomu tajā, kā skeleta muskuļi pielāgojas fiziskai slodzei un iegūst vielmaiņas rezistenci pret aptaukošanos un novecošanos.

Problēma

Tradicionāli iekaisuma reakcija pēc fiziskās slodzes tika uzskatīta par muskuļu mikrobojājumu "blakusparādību". Taču arvien vairāk pierādījumu liecina, ka kontrolēta imūnreakcija ir svarīga muskuļu vielmaiņas programmu atjaunošanai — tā samazina tauku krājumus, uzlabo jutību pret insulīnu un stiprina šūnu izturību pret stresu.

CGAS–STING–NF-κB mugurkauls

1. Samazināts CHCHD4 un TRIAP1 līmenis

   • Regulāri vingrojot, skeleta muskuļu mitohondrijos samazinās divu olbaltumvielu, CHCHD4 un TRIAP1, līmenis, kas ir iesaistīti mitohondriju homeostāzē.

2. CGAS-STING aktivizēšana

   • Šo olbaltumvielu deficīts izraisa mitohondriju DNS “noplūdi” citozolā, kur to atpazīst cGAS (cikliskās GMP-AMP sintāzes) sensors.

   • CGAS ģenerē otro kurjeru cGAMP, kas aktivizē STING adapteri endoplazmatiskajā retikulumā.

3. NF-κB ceļa iekļaušana

   • STING atkarīgā kināzes kaskāde iedarbina transkripcijas faktoru NF-κB, kas regulē gēnu, kas ir atbildīgi par mitohondriju bioģenēzi, angioģenēzi un antioksidantu aizsardzību, ekspresiju.

Bioloģiskā iedarbība

• Pielāgošanās apmācībai

  • Tiek stimulēta jaunu mitohondriju un kapilāru tīkla veidošanās, un tiek uzlabota muskuļu aerobā kapacitāte.

• Metabolisma rezistence

  • Mutantu peles ar CHCHD4 haploinsufficiency tika pasargātas no aptaukošanās vēlīnā dzīvē, neskatoties uz diētu ar augstu kaloriju daudzumu.

• Šūnu noturība

  • Ieslēgtie antioksidantu enzīmu un šaperonu gēni (Hsp70, MnSOD) palielina izturību pret oksidatīvo un termisko stresu.

Autoru paziņojumi

"Mēs esam pirmie, kas apkopo pierādījumus tam, ka iedzimtās imunitātes mitohondriju sensori ne tikai veicina iekaisumu, bet gan veicina galvenās vielmaiņas adaptācijas fiziskām aktivitātēm," saka Džins Ma.

"cGAS-STING ceļa ietekmēšana muskuļos ir daudzsološs ceļš "molekulāro vingrinājumu" izstrādei, kas varētu sniegt dažus vingrinājumu ieguvumus pacientiem, kuri nespēj veikt vingrinājumus," piebilst Pols Hvangs.

Apraides perspektīvas

1. Fitnesa mimetiķi: mazo molekulu STING agonisti vai CHCHD4/TRIAP1 modifikatori var atdarināt fiziskās slodzes ietekmi.
2. Metabolisma slimību terapija. Šīs ass stimulēšana varētu kļūt par jaunu stratēģiju aptaukošanās, 2. tipa cukura diabēta un sarkopēnijas ārstēšanai gados vecākiem cilvēkiem.
3. Uzlabota atveseļošanās. Mitohondriju noturības stiprināšana paātrinās rehabilitāciju pēc traumām un operācijām.

Šis pētījums izceļ mitohondriju un iedzimtās imunitātes divējādo dabu: papildus aizsardzībai pret patogēniem tie ir arī signālcentri, kas saista fiziskās aktivitātes ar vielmaiņas veselību un stresa noturību.