Regenerace mitochondrií, část II: Obnova funkce mitochondrií a bioenergie

Stárnutí a volné radikály

V roce 1956 představil Denham Harman svůj průkopnický dokument o teorii volných radikálů a stárnutí. V průběhu let řada vědců zkoumala původní práci Dr. Harmana. Usilovali o vytvoření přímého spojení mezi poškozením volnými radikály a stárnutím lidí a nemocemi spojenými s věkem.

Mitochondriální poškození je jednou z hlavních příčin poklesu produkcí buněčné energie při stárnutí (pokles bioenergetiky). Kromě toho, že jsou hlavním zdrojem energie pro všechny buňky mitochondrie, jsou také primárním místem produkování volných radikálů. Volné radikály jsou vysoce reaktivní molekuly, které poškozují buněčné struktury, jako jsou membrány, proteiny a jaderná a mitochondriální DNA. Vzhledem k jejich blízkosti k vnitřnímu mitochondriálnímu respiračnímu řetězci, který je také primárním zdrojem volných radikálů a jejich omezené kapacity pro vlastní ochranu a opravu, je mitochondriální DNA zvláště předurčena k poškození volnými radikály. Mitochondriální dysfunkce je nyní dobře známá jako příčina řady onemocnění, stejně jako samotného stárnutí.

Protože důkazy o mitochondriální dysfunkci v procesu stárnutí se nadále akumulují, vzniká otázka: Můžeme s tím něco dělat?

Co můžeme zlepšit zvýšením funkce mitochondrií?

Nemoci způsobené mitochondriální disfunkcí:

• Alzheimerova choroba
• Parkinsonova choroba
• Základní hypertenze
• Kardiomyopatie
• Vrozená svalová dystrofie
• Únava a nesnášenlivost cvičení
• Huntingtonova choroba
• Stárnutí
• MELASL (mitochondriální encefalomyopatie, acidární lakta a epizody podobné mrtvici)
• Hluchota
• Diabetes
• Více symetrická lipomatóza
• Myalgie
• Myoglobinurie
• Myopatické syndromy
• Novotvary (rakovina)
• Optická atrofie
• Rabdomyolýza: mtDNA
• Náhlá smrt dítěte (SIDS)
• Wilsonova choroba

Naštěstí rostoucí počet výzkumů naznačuje, že řada intervenčních strategií může pomoci snížit poškození mitochondrií. Také lze zlepšit mitochondriální opravy a obnovit mitochondriální procesy výroby energie na mladistvou úroveň. Tyto strategie zahrnují změny životního stylu, jako je strava a cvičení. Ale také doplňky s nutričními a farmaceutickými látkami, které mohou minimalizovat změny ve stárnutí související s mitochondriemi a posílit mitochondriální funkce.

Doplňky:

CoQ10

Koenzym Q10 je pravděpodobně nejpoužívanějším kofaktorem pro léčbu mitochondriálních onemocnění. CoQ10 funguje jako nosič elektronů ve vnitřní mitochondriální membráně, přenášející elektrony z komplexů I a II do komplexu III. Kromě toho zvyšuje biosyntézu ATP (univerzální molekulu energie) a účinkující jako účinný radikálový chránič. CoQ10 také snižuje hladinu mléčné kyseliny, zlepšuje sílu a snižuje únavu svalů.

Idebenone

Idebenon je analog CoQ10, který při sdílení některých vlastností nabízí CoQ10 jedinečné vlastní mitochondriální ochranné účinky. Je to silný mitochondriální chránič před volnými radikály, který snižuje stále se zvyšující poškození mitochondriální DNA, ke kterému dochází s věkem. Idebenon byl také prokázán jako účinnější než CoQ10 v řetězci přenosu elektronů. Studie ukazují, že pokud jsou hladiny buněčné oxygenace nízké – což je podmínka, která se může objevit po celou dobu života – idebenon je ve skutečnosti lepší než CoQ10 pro prevenci poškození volnými radikály. Pomáhá buňkám udržovat relativně normální hladiny ATP – což je vlastnost, která je obzvláště prospěšná pro mozkové a srdeční buňky. Ty mohou být rychle poškozeny během nízké produkce ATP kvůli špatné oxygenace tkáně.

Acetyl-L-karnitin(ALCAR)

Mitochondriální změny, ke kterým dochází s věkem, zahrnují:

1. Změnu potenciálu mitochondriální membrány (je známo, že mitochondriální membránový potenciál starých krys poklesne o 40% ve srovnání s mladými zvířaty).
2. Snížení hladin kardiolipinu v membráně (důležitý fosfolipid, který slouží jako kofaktor pro řadu kritických mitochondriálních transportních proteinů).
3. Pokles hladin koenzymu Q10 (významný faktor v řetězci přenosu elektronů).
4. Snížení koncentrace karnitinu (důležitý faktor beta-oxidace mastných kyselin).

Tory Hagen z laboratoře molekulární a buněčné biologie a dr. Bruce Amesem z Kalifornské univerzity navrhli, že by doplňky stravy mohly zvrátit některé z těchto mitochondriálních změn souvisejících s věkem. Dr. Hagen a jeho spolupracovníci prokázali, že ALCAR obnovuje mitochondriální membránový potenciál a hladinu kardiolipinu u starých krys. Také usnadňuje přenos mastných kyselin do mitochondrií a zvyšuje celkovou celulární respiraci. Výzkumníci také poznamenali, že ALCAR zvyšuje kognitivní výkon, zvyšuje produkci neurotransmiterů a obnovuje hladinu některých hormonálních receptorů na mladší úroveň. Dospěli k závěru, že ALCAR převrací mnoho aspektů buněčných dysfunkcí souvisejících s věkem, zejména udržováním mitochondriálních funkcí.

N-acetylcystein

Jak bylo uvedeno výše, hlavní příčinou mitochondriální dysfunkce je změna, ke které dochází v respiračním řetězci, kde dochází k oxidační fosforylaci. Tým výzkumníků na katedře biochemie a biofyziky na Kalyani v Indii zkoumá účinky N-acetylcysteinu (NAC) na klíčové prvky respiračního řetězce. Podávali NAC starým potkanům. Po 20 týdnech léčby zjistili, že aktivity komplexu I, IV a V byly významně vyšší u ošetřených potkanů v porovnání s kontrolní skupinou. NAC také pomohl udržet hladinu důležitého mitochondriálního antioxidantu glutathionu, stejně jako prevenci buněčné smrti v in vitro studiích. V jiných studiích in vitro byly díky NAC chráněné buňky od programované buněčné smrti (PCD) – známé také jako apoptóza – podporou oxidační fosforylace, integrity mitochondriální membrány a mitochondriální homeostázy.

Kyselina alfa-lipoová

Skupina Dr. Davida Horrobinse na Trinity College v Dublinu, zjistila, že dieta doplněná alfa-lipoovou kyselinou odráží řadu změn týkajících se stárnutí mozku potkanů. Tyto změny zahrnovaly:

1. Zvýšenou aktivitu antioxidačních enzymů, superoxiddismutázy (SOD), katalázy, peroxidázy a glutathionu (GSH px).
2. Sníženou produkci volných radikálů.

Dr. Tory Hagen a kolegové z Kalifornské univerzity hodnotili mitochondriální regenerační vlastnosti ještě účinnější formy kyseliny lipoové – (R) -alfa lipoové. Dali kyselinu starým potkanům a zjistilo se, že se spotřeba kyslíku mitochondriemi zcela obnovila na úroveň mladých potkanů, kteří nedostávali žádný doplněk. Výzkumníci také zjistili, že kyselina (R) -alfa lipoová, podobně jako ALCAR, zvyšuje potenciál mitochondriálních membrán u starých potkanů až o 50 procent, ve srovnání se skupinou bez doplňků.

Navíc zjistili, že zvířata ošetřená (R) –  lipoovou kyselinou prokázala dvojnásobnou aktivitu oproti neléčeným potkanům – opět ukázala částečné zvrácení změn souvisejících s věkem.

(R) -alfa lipoová kyselina také zvýšila mitochondriální glutathion a vitamin C u starých zvířat na vyšší hladinu než u mladých zvířat, což naznačuje schopnost (R) -alfa lipoové kyseliny zvrátit pokles antioxidantů při stárnutí.

Hagen a jeho kolegové dospěli k závěru, že doplnění kyseliny (R) -alfa lipoové zlepšuje mitochondriální funkci u starých potkanů, snižuje některé ztráty metabolické aktivity související s věkem, zvyšuje syntézu ATP a tok aorty a zvyšuje příjem glukózy. Dále se zdá, že kyselina (R) -alfa lipoová je asi desetkrát účinnější než běžně dostupná forma lipoové kyseliny. Výzkumníci dále dospěli k závěru, že doplnění kyseliny (R) –alfa lipoové může být bezpečným a účinným prostředkem ke zlepšení celkové metabolické aktivity a zvýšení antioxidačního stavu.

Omega 3 mastné kyseliny

Při stárnutí vzrůstají hladiny vápníku v mitochondriích a klesají hladiny kardiolipinu. Vědci z Národního institutu pro stárnutí zjistili, že omega-3 mastné kyseliny z rybího tuku jsou kardioprotektivní  u stárnoucích zvířat tím, že minimalizují zvýšení mitochondriálního vápníku, zabraňují poklesu kardiolipinu a zvyšují hladiny fosfatidylcholinu.

Dr. Salvatore Pepe z oddělení nemocnice Alfred Cardiac Surgical Research Unit v Melbourne v Austrálii hlásil podobné nálezy. Doktor Pepe prokázal, že dieta bohatá na omega-3 přímo zvyšuje koncentraci mitochondriálních membránových kardiolipinů, zvyšuje poměr omega-3 k omega-6 a zvyšuje toleranci srdce k ischemii a reperfuzi.

Niacinamid (vitamin B3)

Christopher Driver a Angela Georgiou z Národního výzkumného institutu pro výzkum stárnutí v Austrálii testovali účinnost niacinamidu na obnovu bioenergetického systému starých ovocných mušek. Po podání niacinamidu (250 μg / ml vody) muškám zjistili, že niacinamid zlepšuje změny v bioenergetice spojené s věkem a prodlužuje životnost o 15 procent.

Thiamin (vitamin B1)

Velké dávky thiaminu (vitamínu B1) byly použity k stimulaci NADH, což následně zvyšuje oxidační fosforylaci u komplexu I. Dávkování 300 mg / den u pacientů s chronickou vnější oftalmoplegií (CPEO) vede k normalizaci hladin laktátu a pyruvátu v krvi.

Vitamín B2 (riboflavin)

Riboflavin (vitamín B2) působí jako kofaktor v komplexu I a II. Riboflavin v dávce 100 mg / den zlepšil výkonovou kapacitu u pacienta s mitochondriální myopatií způsobenou dysfunkcí komplexu I.

Cvičení

Starší pacienti mají tendenci využívat více glukózy a méně tuku během cvičení než mladí lidé. Nicméně vytrvalostní trénink zvyšuje respirační schopnost svalů, snižuje spotřebu glukózy a oxidace a zvyšuje oxidaci tuků, čímž do jisté míry koriguje nebo vyrovnává změny v oxidaci substrátu a produkci energie.

Jedním z argumentů, které navrhli někteří vědci jako záminku pro svůj sedavý životní styl, je skutečnost, že cvičení zvyšuje produkci volných radikálů. Vědci z Kantonského institutu tělesné výchovy Guangzhou v Číně však ukázali, že vytrvalostní trénink skutečně zvyšuje produkci mitochondriálních manganových superoxiddismutáz (MnSOD) a glutathionperoxidázy (GSH px), což vede k celkovému zvýšení antioxidační aktivity a snížení peroxidace lipidů.

Ginkgo biloba

Extrakt z Ginkga biloby zkoumali vědci v Španělsku. Ten chrání mitochondriální DNA (MtDNA) před oxidačním poškozením a oxidací mitochondriálního glutathionu. Španělští vědci zjistili, že extrakt z Ginkgo biloba také brání morfologickým změnám v mitochondriích mozku a jater. Dospěli k závěru, že antioxidanty mohou zabránit stárnutí mitochondrií a že některé antioxidanty jsou také schopné zabránit poškození fyziologického výkonu, zejména motorické koordinace, ke které dochází při stárnutí.

Sukcinát

V cyklu kyseliny trikarboxylové (Krebsův cyklus), dává sukcinát elektrony přímo do komplexu II. Sukcináty byly široce používány pro svou údajnou schopnost zvyšovat atletickou výkonnost – zejména v Rusku. Dilman věřil, že kyselina jantarová (sukcinát) je nespecifický senzibilizátor buněčného receptoru. Několik studií zaznamenalo zlepšení klinických stavů při použití šesti gramů sukcinátu sodného denně.

Jeden pacient se selháním respiračního systému a známým mitochondriálním defektem komplexu I, IV a V se zcela vyléčil s dávkou 300 mg CoQ10 denně a šesti gramů sukcinátu sodného. Jiný pacient s mitochondriální encefalopatií, laktátovou acidózou, a mrtvicí se výrazně zlepšil, když byl ošetřen šesti gramy sukcinátu sodného.

Myslím, že použití sukcinátů je ještě účinnější, když se používá směs několika sukcinátových solí – zejména kombinace magnesiové soli a draselné soli.

Závěr

Mitochondriální dysfunkce je jedna z hlavních příčin poklesu bioenergetiky související s věkem. Ačkoli neexistuje žádná jediná stříbrná kulka nebo dokonce kombinace látek, které budou neúnavně regenerovat všechny aspekty stárnutí mitochondrií, anti-aging lékaři a vědci objevili řadu živin a léků na předpis, které zmírňují nebo úplně obnovují mnoho aspektů mitochondriálního selhání. Některé z těchto látek byly diskutovány v tomto článku. Kombinace těchto látek, které působí na více cílů, mohou normalizovat mitochondriální funkce, zvýšit produkci buněčné a systémové energie a zmírnit mitochondriální onemocnění.

Zdroj: restoration