Проблемы с митохондриями многие ученые считают основной причиной старения

ReminderЗдоровье

Митохондрии: как позаботиться о них и о своем здоровье?

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.

Елизавета Корунова

Bionet / Wikimedia / (CC BY-SA 4.0)

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 своя 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, которую 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.

В идеале активные формы кислорода и антиоксиданты — в состоянии баланса. Тогда активные формы кислорода приносят пользу: контролируют рождение, жизнь и смерть клеток, защищают от бактерий. Если их слишком много, возникает окислительный стресс: так повреждаются биомолекулы, которым не повезло оказаться поблизости. А ближе всего — митохондриальная ДНК, которая несет информацию о белках, участвующих в производстве АТФ. Активные формы кислорода повреждают ее, и в геноме митохондрий появляются мутации. А так как митохондрии размножаются делением, как и бактерии, то эти дефекты тиражируются. И многие ученые считают, что старение — как раз результат накопления таких мутаций.

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 десять 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.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

«Соберись, тряпка»: как не тратить энергию на самокритику «Соберись, тряпка»: как не тратить энергию на самокритику

Журналистка Дарья Варламова делится упражнениями для борьбы с перфекционизмом

Reminder
Не из твоего романа: 13 литературных героев, с которыми отношений не построишь Не из твоего романа: 13 литературных героев, с которыми отношений не построишь

Среди персонажей известных книг есть как хорошие люди, так и мерзавцы

Cosmopolitan
Что будет, если есть кабачки каждый день? 6 фактов про пользу и вред «кустовой тыквы» Что будет, если есть кабачки каждый день? 6 фактов про пользу и вред «кустовой тыквы»

Чем хорош овощ, без которого невозможно приготовить рататуй?

Вокруг света
Ненавистная немка: почему жену Николая II не любили в России Ненавистная немка: почему жену Николая II не любили в России

Простой народ, и аристократы терпеть не могли жену Николая II

Cosmopolitan
У всего есть границы: 5 способов перестать слыть безотказным добряком У всего есть границы: 5 способов перестать слыть безотказным добряком

Как научиться отказывать другим людям

Psychologies
Главный редактор Vogue Диана Вриланд об эпохе Сергея Дягилева и Коко Шанель Главный редактор Vogue Диана Вриланд об эпохе Сергея Дягилева и Коко Шанель

Отрывок из автобиографии Дианы Вриланд, главного редактора Vogue

Forbes
Почему не стоит покупать маленький SSD: и мы не о свободном месте Почему не стоит покупать маленький SSD: и мы не о свободном месте

Почему не стоит покупать SSD небольшого объема

CHIP
Примут ли одежду, залитую кровью, и еще 9 насущных вопросов работникам химчистки (с ответами) Примут ли одежду, залитую кровью, и еще 9 насущных вопросов работникам химчистки (с ответами)

Самые наболевшие вопросы о том, что происходит в химчистке

Maxim
Карбон звучащий Карбон звучащий

Из карбона теперь делают музыкальные инструменты

Популярная механика
Food-Tech. Даркстор-доставка Food-Tech. Даркстор-доставка

Дарксторы сражаются с районными супермаркетами за семейный бюджет

Esquire
Глубокая стимуляция с обратной связью облегчила симптомы резистентной депрессии Глубокая стимуляция с обратной связью облегчила симптомы резистентной депрессии

Ученые протестировали терапию резистентной депрессии с помощью стимуляции мозга

N+1
«Когда геоданные попадают на рынок, их можно перепродавать бесконечно»: как устроен рынок сведений о местоположении «Когда геоданные попадают на рынок, их можно перепродавать бесконечно»: как устроен рынок сведений о местоположении

Как информация попадает в сеть, где она продаётся и кто её покупает

VC.RU
После стоматолога лучше не садиться за руль. Могут лишить прав После стоматолога лучше не садиться за руль. Могут лишить прав

Как анестезия влияет на реакцию у водителей

РБК
«Мне противно менять подгузники своему ребенку» «Мне противно менять подгузники своему ребенку»

Рождение ребенка — это не только улыбки, нежные объятия и бесконечное счастье

Psychologies
Решающий момент: почему третье свидание так важно и что на нем делать Решающий момент: почему третье свидание так важно и что на нем делать

то делать, чтобы не испортить третье свидание

Cosmopolitan
Я так вижу Я так вижу

Выставка Lady Dior As Seen By наконец приехала в Москву!

Grazia
«Сходите в церковь»: матери детей с расщелиной губы рассказали о своей жизни «Сходите в церковь»: матери детей с расщелиной губы рассказали о своей жизни

Как начать разговор о здоровье ребенка.

Cosmopolitan
«Ничего подлого я не сделал». Саксофонист Игорь Бутман о джазе с Клинтоном и хоккее с Путиным «Ничего подлого я не сделал». Саксофонист Игорь Бутман о джазе с Клинтоном и хоккее с Путиным

Игорь Бутман — о переплетении джаза как музыки свободы и работы на власть

СНОБ
Work + Vacation = Workation. Жилые офисы на колесах для цифрового кочевника Work + Vacation = Workation. Жилые офисы на колесах для цифрового кочевника

Наиболее удобные автомобили для офисно-кочевого образа жизни

Цифровой океан
Журналист Дмитрий Муратов получил Нобелевскую премию мира. Рассказываем о нём Журналист Дмитрий Муратов получил Нобелевскую премию мира. Рассказываем о нём

Кто такой Дмитрий Муратов и за что он получил Нобелевскую премию мира?

Популярная механика
Что такое никотиновая кислота и как ее можно использовать Что такое никотиновая кислота и как ее можно использовать

Полезные свойства никотиновой кислоты оставались недооцененными

РБК
Титановые ногти: новый вид маникюра, который устраняет ломкость и слоение Титановые ногти: новый вид маникюра, который устраняет ломкость и слоение

Крепкие ногти — несбыточная мечта многих девушек

Cosmopolitan
3 техники для борьбы с перееданием 3 техники для борьбы с перееданием

Как предотвратить переедание?

Psychologies
Воздух станет чище, а вода — легче Воздух станет чище, а вода — легче

Как En+ Group собирается извлечь выгоду из «зеленого» энергоперехода

Эксперт
Все говорят о криптовалютах: стратегии инвестирования в цифровые активы Все говорят о криптовалютах: стратегии инвестирования в цифровые активы

Что нужно знать о цифровых активах для успешного инвестирования?

Популярная механика
«Однажды в сказке»: читаем ребенку вместе с Людмилой Петрановской «Однажды в сказке»: читаем ребенку вместе с Людмилой Петрановской

Отрывок из книги «Читаем и развиваемся с психологом. Однажды в сказке»

Psychologies
Хэллоуин по-русски: 10+ самых странных мистических историй из реальной жизни Хэллоуин по-русски: 10+ самых странных мистических историй из реальной жизни

Пугающие и смешные мистические истории

Cosmopolitan
Одна вокруг света: преграды на пути в Колумбию и жизнь на яхте Одна вокруг света: преграды на пути в Колумбию и жизнь на яхте

142-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко

Forbes
5 фильмов о борцах за права человека, которые не идут на компромиссы 5 фильмов о борцах за права человека, которые не идут на компромиссы

Борцы за права человека и есть те самые герои, которые не носят плащей

GQ
10 норм поведения в обществе, которые пора пересмотреть 10 норм поведения в обществе, которые пора пересмотреть

10 вещей, которые пора разрешить, потому что нам, интровертам, так удобнее

Maxim
Открыть в приложении