Έχετε πιθανώς ακούσει τόσες φορές ότι τα μιτοχόνδρια περιγράφονται ως η «πηγή ενέργειας του κυττάρου», που πλέον δεν σας κάνει εντύπωση. Αλλά υπάρχει κάτι που δεν έχει τραβήξει την προσοχή: ο αριθμός των μιτοχονδρίων μέσα στα κύτταρά σας δεν είναι σταθερός. Το σώμα σας μπορεί να παράγει περισσότερα, και το κάνει σε απόκριση σε πολύ συγκεκριμένα βιολογικά ερεθίσματα. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται μιτοχονδριακή βιογένεση, και η κατανόηση του τι την προκαλεί αποδεικνύεται εκπληκτικά χρήσιμη.
Γιατί είναι σημαντικό; Επειδή η μιτοχονδριακή ικανότητα διαμορφώνει ένα μεγάλο μέρος του προφίλ της υγείας σας: πόση ενέργεια έχετε, πώς αναρρώνουν οι μύες σας, πόσο αποτελεσματικά οι ιστοί σας απομακρύνουν τη γλυκόζη από την κυκλοφορία του αίματος και, πιθανώς, πόσο καλά ο εγκέφαλός σας αντιστέκεται στη φθορά καθώς γερνάτε. Εδώ και δεκαετίες, οι έρευνες συνδέουν το χαμηλό μιτοχονδριακό περιεχόμενο με μεταβολικές ασθένειες, ταχύτερη βιολογική γήρανση και νευροεκφυλισμό (1). Η καλύτερη είδηση είναι ότι η βιογένεση ανταποκρίνεται στην παρέμβαση. Αρκετές στρατηγικές έχουν πραγματική κλινική υποστήριξη.
Πώς το σώμα δημιουργεί νέα μιτοχόνδρια
Η ιστορία ξεκινά με μια μόνο πρωτεΐνη: την PGC-1alpha (peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha). Λειτουργεί ως κύριος διακόπτης για την παραγωγή μιτοχονδρίων. Όταν ενεργοποιείται, προκαλεί μια συντονισμένη σειρά αλλαγών στην έκφραση των γονιδίων, που τελικά οδηγεί το κύτταρο να δημιουργήσει περισσότερα μιτοχόνδρια και να βελτιώσει την οξειδωτική του απόδοση (2). Τα περισσότερα από όσα γνωρίζουμε για τη διέγερση της βιογένεσης καταλήγουν στην εξεύρεση τρόπων για να ενεργοποιήσουμε αυτόν τον διακόπτη.
Δύο ανάντη αισθητήρες αναλαμβάνουν το μεγαλύτερο μέρος της ενεργοποίησης. Η AMPK (AMP-activated protein kinase) είναι ουσιαστικά μια προειδοποιητική λυχνία χαμηλής κατανάλωσης καυσίμου: όταν τα επίπεδα ATP μειώνονται κατά τη διάρκεια έντονης άσκησης ή περιόδου νηστείας, η AMPK ενεργοποιείται και ενεργοποιεί την PGC-1alpha. Η SIRT1 (Sirtuin 1) λειτουργεί διαφορετικά. Είναι ένα ένζυμο που εξαρτάται από το NAD+, που σημαίνει ότι η δραστηριότητά του συνδέεται άμεσα με την ποσότητα NAD+ που είναι διαθέσιμη στο κύτταρο. Το NAD+ μειώνεται σημαντικά με την ηλικία, κάτι που εξηγεί εν μέρει γιατί η μιτοχονδριακή βιογένεση τείνει να επιβραδύνεται στους ηλικιωμένους, ακόμη και όταν όλα τα άλλα παραμένουν τα ίδια.
Μόλις το PGC-1alpha τεθεί σε λειτουργία, προσλαμβάνει το TFAM (μιτοχονδριακό μεταγραφικό παράγοντα Α) και μια σειρά πυρηνικών αναπνευστικών παραγόντων για να χειριστεί το φυσικό έργο: την αναπαραγωγή του μιτοχονδριακού DNA και τη σύνθεση των δομικών πρωτεϊνών που απαιτούνται για τη συναρμολόγηση νέων μιτοχονδρίων.
Τι δείχνουν τα στοιχεία: βασικά ερεθίσματα
Άσκηση
Αν ψάχνετε για την παρέμβαση με τα πιο σαφή και επαναλαμβανόμενα ανθρώπινα στοιχεία, αυτή είναι. Τόσο η συνεχής αερόβια προπόνηση όσο και η προπόνηση υψηλής έντασης με διαλείμματα (HIIT) ενεργοποιούν σταθερά την AMPK και την PGC-1alpha στους σκελετικούς μύες. Μια μετα-ανάλυση που συγκέντρωσε 22 τυχαιοποιημένες ελεγχόμενες δοκιμές διαπίστωσε ότι η προπόνηση αντοχής αύξησε σημαντικά τους δείκτες του μιτοχονδριακού περιεχομένου, και η HIIT αντιστοιχούσε σε αυτά τα οφέλη με σημαντικά χαμηλότερους όγκους προπόνησης (3). Ακόμη και μία μόνο συνεδρία είναι αρκετή για να αυξήσει προσωρινά το PGC-1alpha μέσα σε λίγες ώρες. Αυτό που μετατρέπει αυτή την παροδική αύξηση σε δομική αλλαγή είναι η τακτική άσκηση, με την πάροδο του χρόνου.
Περιορισμός θερμίδων και διαλειμματική νηστεία
Η μείωση της πρόσληψης τροφής ενεργοποιεί τα AMPK και SIRT1 με την ίδια βασική λογική όπως η άσκηση: το κύτταρο αντιλαμβάνεται τη μειωμένη διαθεσιμότητα καυσίμων και ανταποκρίνεται αναλόγως. Η διαλείπουσα νηστεία φαίνεται να λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο. Μια ευρέως αναφερόμενη ανασκόπηση του 2019 στο New England Journal of Medicine διαπίστωσε ότι τα πρωτόκολλα νηστείας βελτιώνουν πολλαπλούς μεταβολικούς δείκτες, συμπεριλαμβανομένης της μιτοχονδριακής λειτουργίας, μέσω των κυτταρικών οδών στρες (4). Ωστόσο, οι περισσότερες από τις κλινικές δοκιμές που παρακολούθησαν συγκεκριμένα τα αποτελέσματα των μιτοχονδρίων σε συνθήκες νηστείας ήταν σχετικά βραχυπρόθεσμες. Το σήμα είναι εκεί, αλλά η διάρκεια των αποτελεσμάτων με τη συνεχή πρακτική εξακολουθεί να είναι υπό διερεύνηση.
Έκθεση στο κρύο
Η έκθεση στο κρύο προκαλεί θερμογένεση μέσω της UCP1 (αποσυνδετική πρωτεΐνη 1) και αυτή η θερμογενετική απόκριση φαίνεται να ρυθμίζει προς τα πάνω την PGC-1alpha, τουλάχιστον στον καφέ λιπώδη ιστό (BAT). Υπάρχουν στοιχεία από μελέτες σε ανθρώπους που δείχνουν ότι η τακτική προσαρμογή στο κρύο μπορεί να αυξήσει το περιεχόμενο των μιτοχονδρίων του BAT (5). Αυτό που παραμένει ασαφές είναι αν αυτό μεταφράζεται σε σκελετικούς μύες ή σε μεταβολικά αποτελέσματα που έχουν σημασία στην καθημερινότητα. Τα περισσότερα από τα αξιόπιστα δεδομένα βιογένεσης προέρχονται ακόμα από μελέτες σε ζώα. Αξίζει να παρακολουθήσουμε την εξέλιξη, αλλά δεν είναι ακόμα κάτι για το οποίο να βασίσουμε ένα πρωτόκολλο..
Διατροφικές ενώσεις
Αρκετές ενώσεις έχουν μελετηθεί για την ικανότητά τους να επηρεάζουν τη διαδρομή PGC-1alpha ή να ενισχύουν τα επίπεδα NAD+. Τα στοιχεία ποικίλλουν αρκετά ανάλογα με το ποια από αυτές εξετάζετε:
- Η ουρολιθίνη A έχει αναμφισβήτητα τα ισχυρότερα δεδομένα για τον άνθρωπο από την ομάδα. Παράγεται από βακτήρια του εντέρου από ελλαγιτανίνες που βρίσκονται στα ρόδια και η κύρια δράση του είναι η προώθηση της μιτοφαγίας, της διαδικασίας με την οποία απομακρύνονται τα κατεστραμμένα μιτοχόνδρια. Μια καλά σχεδιασμένη τυχαιοποιημένη ελεγχόμενη δοκιμή σε ηλικιωμένους ενήλικες διαπίστωσε μετρήσιμες βελτιώσεις στην αντοχή των μυών παράλληλα με αλλαγές στην έκφραση των μιτοχονδριακών γονιδίων (6). Δεν είναι μαγική λύση, αλλά ένα σημαντικό εύρημα..
- Τα NMN και NR (πρόδρομοι του NAD+) και τα δύο αυξάνουν αξιόπιστα το NAD+ στον ανθρώπινο ιστό, το οποίο θεωρητικά υποστηρίζει το SIRT1 και την κατάντη σηματοδότηση της βιογένεσης. Στην πράξη, οι κλινικές δοκιμές μέχρι στιγμής έχουν δείξει, στην καλύτερη περίπτωση, μέτρια αποτελέσματα (7). Η βιολογία είναι ορθή, αλλά το μέγεθος του οφέλους σε υγιείς ανθρώπους εξακολουθεί να διερευνάται.
- Η ρεσβερατρόλη ενεργοποιεί το SIRT1 σε κυτταρικά και ζωικά μοντέλα. Οι δοκιμές σε ανθρώπους έχουν δώσει πιο ανάμεικτα αποτελέσματα. Όπου έχουν εμφανιστεί αποτελέσματα, αυτά τείνουν να εμφανίζονται σε άτομα με μεταβολικές διαταραχές και όχι σε υγιείς, ενεργούς ενήλικες (8)..
Ύπνος
Ο ύπνος σπάνια αναφέρεται στις συζητήσεις σχετικά με την υγεία των μιτοχονδρίων, κάτι που είναι λίγο περίεργο, δεδομένου πόσο σημαντικός είναι για την κυτταρική επιδιόρθωση γενικά. Η χρόνια διαταραχή του ύπνου έχει συσχετιστεί με αυξημένο οξειδωτικό στρες και μειωμένη λειτουργία των μιτοχονδρίων σε πειραματικά μοντέλα, πιθανώς μέσω της διαταραχής των γονιδίων του κιρκαδικού ρολογιού που ρυθμίζουν τη βιογένεση των μιτοχονδρίων και τη μεταβολική σηματοδότηση. Είναι μία από εκείνες τις μεταβλητές που είναι εύκολο να υποτιμηθεί ακριβώς επειδή δεν είναι συμπλήρωμα ή συγκεκριμένο πρωτόκολλο. Αλλά η βιολογία δεν ενδιαφέρεται για αυτή τη διάκριση.
Σημαντικές προειδοποιήσεις
Πριν βγάλουμε οριστικά συμπεράσματα από όλα αυτά, πρέπει να έχουμε κατά νου μερικά πράγματα. Η μηχανιστική έρευνα για τη βιογένεση των μιτοχονδρίων είναι πλούσια, αλλά μεγάλο μέρος της προέρχεται από μοντέλα ζώων ή κυτταρικών καλλιεργειών, και τα ευρήματα αυτά δεν ισχύουν πάντα με τον ίδιο τρόπο στους ανθρώπους. Οι δοκιμές σε ανθρώπους σχετικά με τις διατροφικές ενώσεις τείνουν να είναι σύντομες, μικρές και να βασίζονται σε δείκτες όπως η γονιδιακή έκφραση και όχι σε άμεσες μετρήσεις του περιεχομένου των μιτοχονδρίων. Αυτό δεν τις καθιστά άχρηστες, αλλά σημαίνει ότι τα διαστήματα εμπιστοσύνης είναι μεγάλα.
Υπάρχει επίσης ένα πιο γενικό σημείο που αξίζει να επισημανθεί: η βιογένεση δεν λειτουργεί μεμονωμένα. Η υγεία των μιτοχονδρίων του κυττάρου εξαρτάται από την ισορροπία μεταξύ της δημιουργίας νέων μιτοχονδρίων, της διατήρησης των υφιστάμενων και της απομάκρυνσης των κατεστραμμένων μέσω της μιτοφαγίας. Το να εστιάζουμε μόνο στη βιογένεση αγνοώντας τον ποιοτικό έλεγχο είναι σαν να προσλαμβάνουμε νέο προσωπικό χωρίς να αντιμετωπίζουμε ποτέ το πρόβλημα της αποχώρησης των υπαρχόντων. Όλο το σύστημα πρέπει να λειτουργεί συντονισμένα.
Συμπέρασμα: η υγεία των μιτοχονδρίων μπορεί να βελτιωθεί μέσω της εξάσκησης
Η μιτοχονδριακή βιογένεση είναι κάτι που το σώμα κάνει φυσιολογικά, ανταποκρινόμενο στις σωστές απαιτήσεις. Η άσκηση είναι ο πιο σαφής παράγοντας που έχουμε, και τα στοιχεία που την υποστηρίζουν είναι αδιαμφισβήτητα. Ο περιορισμός των θερμίδων και η νηστεία λειτουργούν με παρόμοια σήματα και έχουν αξιοσημείωτη μηχανιστική υποστήριξη, ακόμη και αν τα μακροπρόθεσμα δεδομένα για τον άνθρωπο είναι ακόμα περιορισμένα. Μεταξύ των συμπληρωμάτων, η ουρολιθίνη Α ξεχωρίζει ως η ουσία με την πιο ουσιαστική κλινική υποστήριξη μέχρι στιγμής. Το NMN και το NR είναι ενδιαφέροντα, αλλά δεν έχουν φτάσει ακόμα σε αυτό το επίπεδο.
Αυτό που είναι εντυπωσιακό σε όλη αυτή την εικόνα είναι η συνέπεια του θέματος: σχεδόν κάθε παρέμβαση που υποστηρίζει τη μιτοχονδριακή βιογένεση το κάνει ζητώντας κάτι από τον οργανισμό. Το μεταβολικό στρες, και όχι η άνεση, είναι το έναυσμα. Αξίζει να το σκεφτούμε αυτό.
Η Augment Life προσφέρει μια σειρά από επιστημονικά σχεδιασμένα συμπληρώματα που συνάδουν με αυτούς τους μηχανισμούς. Μπορείτε να μάθετε περισσότερα εδώ:
Βιβλιογραφικές πηγές:
- Conley KE, Jubrias SA, Esselman PC. Oxidative capacity and ageing in human muscle. J Physiol. 2000;526(Pt 1):203–210. doi: 10.1111/j.1469-7793.2000.t01-1-00203.x.
- Wu Z, Puigserver P, Andersson U, et al. Mechanisms controlling mitochondrial biogenesis and respiration through the thermogenic coactivator PGC-1. Cell. 1999;98(1):115–124. doi: 10.1016/S0092-8674(00)80611-X.
- Granata C, Jamnick NA, Bishop DJ. Training-induced changes in mitochondrial content and respiratory function in human skeletal muscle. Sports Med. 2018;48(8):1809–1828. doi: 10.1007/s40279-018-0936-y.
- de Cabo R, Mattson MP. Effects of intermittent fasting on health, aging, and disease. N Engl J Med. 2019;381(26):2541–2551. doi: 10.1056/NEJMra1905136.
- Blondin DP, Labbe SM, Tingelstad HC, et al. Increased brown adipose tissue oxidative capacity in cold-acclimated humans. J Clin Endocrinol Metab. 2014;99(3):E438–E446. doi: 10.1210/jc.2013-3901.
- Andreux PA, Blanco-Bose W, Ryu D, et al. The mitophagy activator urolithin A is safe and induces a molecular signature of improved mitochondrial and cellular health in humans. Nat Metab. 2019;1(6):595–603. doi: 10.1038/s42255-019-0073-4.
- Yoshino M, Yoshino J, Kayser BD, et al. Nicotinamide mononucleotide increases muscle insulin sensitivity in prediabetic women. Science. 2021;372(6547):1224–1229. doi: 10.1126/science.abe9985.
- Lagouge M, Argmann C, Gerhart-Hines Z, et al. Resveratrol improves mitochondrial function and protects against metabolic disease by activating SIRT1 and PGC-1alpha. Cell. 2006;127(6):1109–1122. doi: 10.1016/j.cell.2006.11.013.
- Carroll JE, Esquivel S, Goldberg A, et al. Insomnia and telomere length in older adults. Sleep. 2016;39(3):559–564. doi: 10.5665/sleep.5526.
