Are AMPK and mTOR pathways the molecular key to longevity?

Είναι οι δίαυλοι AMPK και mTOR το μοριακό κλειδί για τη μακροζωία;

Είστε λάτρης της μακροζωίας και θα θέλατε να μάθετε περισσότερα για τους περίπλοκους διαύλους που συμβαίνουν στα κύτταρά μας; Σας είναι οικείες οι λέξεις "μιτοχονδριακή θεωρία της γήρανσης" και "οξειδωτικό στρες"; Υπέροχα!
Συνεχίστε να διαβάζετε και μάθετε τι είναι οι δίαυλοι AMPK και mTOR και ποια είναι η σχέση τους με τη μακροζωία. Τέλος, μάθετε ποια συμπληρώματα επηρεάζουν τους διαύλους της μακροζωίας.

Μιτοχονδριακή θεωρία της γήρανσης

Σίγουρα έχετε ακούσει τη φράση "πέθανε από γηρατειά", η οποία, για να είμαστε ειλικρινείς, ακούγεται συνήθως καλύτερα από το να υποφέρετε από μια μακρά ασθένεια ή ένα φρικτό ατύχημα. Ωστόσο, τι εννοούμε με τη φράση "πέθανε από γηρατειά"; Είναι ο θάνατος από μια ασθένεια που σχετίζεται με την ηλικία ή από τις συνέπειες της ζωής;

Αυτό που στην πραγματικότητα απεικονίζει η φράση είναι η συσσώρευση των διαδικασιών που σχετίζονται με την ηλικία στο σώμα μας και η κατάρρευσή τους όταν δεν μπορούν πλέον να λειτουργήσουν το ίδιο. Φαίνεται ότι με την πάροδο του χρόνου, η ικανότητά μας να καταπολεμάμε τις λοιμώξεις, να διαιρούμε τα κύτταρά μας και να εμποδίζουμε το DNA μας να μεταλλάσσεται και να προκαλεί προβλήματα δεν λειτουργεί όπως κάποτε. Και αυτό συμβαίνει όλο και περισσότερο κάθε μέρα καθώς γερνάμε.

Υπάρχουν πολλά κινούμενα μέρη σε ένα ζωντανό κύτταρο που πρέπει να συντονιστούν και να λειτουργήσουν σωστά, πόσο μάλλον σε ολόκληρο τον οργανισμό. Ωστόσο, οι ατμομηχανές των κυττάρων μας, τα μιτοχόνδρια, παίζουν σημαντικό ρόλο στη γήρανση.

Είναι οι τόποι παραγωγής ενέργειας, τουλάχιστον το μεγαλύτερο μέρος της. Το ενεργειακό μόριο που παράγουν ονομάζεται τριφωσφορική αδενοσίνη ή εν συντομία ΑΤΡ. Είναι επίσης περιοχές από τις οποίες προέρχεται το μεγαλύτερο μέρος του οξειδωτικού στρες στο κύτταρο. Ενώ το οξειδωτικό στρες και τα δραστικά είδη οξυγόνου (ROS) είναι σημαντικά για τη ρύθμιση ορισμένων άλλων διεργασιών, σε μεγαλύτερες ποσότητες μπορεί να είναι πολύ επιζήμια (1).

Πόσο καιρό ζουν τα μιτοχόνδρια στον άνθρωπο;

Η διάρκεια ζωής των μιτοχονδρίων, ή καλύτερα ενός μιτοχονδρίου, μπορεί να κυμαίνεται από μερικές ημέρες έως μερικούς μήνες. Ο οργανισμός μας καθορίζει το πόσο θα ζήσουν ανάλογα με τον τύπο του κυττάρου, του ιστού ή του οργάνου. Αυτό δεν σημαίνει ότι τα μιτοχόνδρια δεν μπορούν να διαιρεθούν ή ότι θα τα χάσουμε όλα. Η μιτοχονδριακή βιογένεση, ή η διαδικασία δημιουργίας νέων μιτοχονδρίων, συμβαίνει συνεχώς στα κύτταρά μας.

Ωστόσο, καθώς γερνάμε, μπορούμε να παράγουμε όλο και λιγότερα από αυτά τα "φρεσκοφτιαγμένα" μιτοχόνδρια. Το σώμα δεν μπορεί επίσης να επισκευάσει ή να απομακρύνει τα κατεστραμμένα μιτοχόνδρια μέσω της μιτοφαγίας τόσο γρήγορα πλέον. Βήμα-βήμα, ο αριθμός τους μειώνεται, το ίδιο και οι σημαντικές λειτουργίες τους.
 

Ακολουθεί ένα συγκριτικό παράδειγμα:

  • Νεαρό, υγιές άτομο: Σε έναν 25χρονο, η μιτοφαγία μπορεί να καθαρίσει τα κατεστραμμένα μιτοχόνδρια σε λίγες ώρες έως δύο ημέρες, διατηρώντας υψηλή κυτταρική απόδοση και μεταβολική υγεία.
  • Ηλικιωμένο άτομο: Η ίδια διαδικασία μπορεί να διαρκέσει σημαντικά περισσότερο, ενδεχομένως αρκετές ημέρες ή εβδομάδες, οδηγώντας σε συσσώρευση κατεστραμμένων μιτοχονδρίων και μειωμένη κυτταρική λειτουργία.

Η μιτοφαγία αποτελεί μέρος της γενικής διαδικασίας της αυτοφαγίας, κατά την οποία τα κύτταρα απομακρύνουν και επαναχρησιμοποιούν παλιά και κατεστραμμένα μέρη του κυττάρου. Αυτή η διαδικασία μπορεί να αυξηθεί με το fasting (νηστεία) και μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα σχετικά εδώ:

Μιτοχονδριακή εξασθένιση - συμπτώματα

Ορισμένα συμπτώματα της μιτοχονδριακής παρακμής (ή προβλημάτων στη μιτοχονδριακή λειτουργία) σε παιδιά και ενήλικες μπορεί να είναι:

  • διαταραχή όρασης,
  • απώλεια ακοής,
  • καθυστερημένη ανάπτυξη,
  • μη φυσιολογικός καρδιακός παλμός,
  • νευρολογικές διαταραχές,
  • μυϊκές διαταραχές,,
  • διαβήτης. 

Τι είναι τα μοριακά μονοπάτια;

Τα ζωντανά κύτταρα εκτελούν ταυτόχρονα έναν ολόκληρο κατάλογο λειτουργιών για να διασφαλίσουν ότι μπορούν να αναπτυχθούν, να έχουν αρκετή ενέργεια και να αποτρέψουν λοιμώξεις και μεταλλάξεις. Τα μονοπάτια είναι ονόματα για μια συγκεκριμένη ομάδα βιοχημικών αντιδράσεων σε ένα κύτταρο που καταλήγουν σε μία ή περισσότερες λειτουργίες. Αυτά τα μονοπάτια μπορούν συχνά να ενεργοποιηθούν από μια ξαφνική αύξηση των συγκεντρώσεων ενός μορίου, για παράδειγμα της γλυκόζης, ή από εξωκυτταρική σηματοδότηση.

Ένα παράδειγμα μιας οδού είναι η απελευθέρωση ινσουλίνης από τα β-κύτταρα του παγκρέατος. Μόλις φάμε, η τροφή μας διασπάται σιγά-σιγά σε σάκχαρο γλυκόζη, το οποίο αρχίζει να κυκλοφορεί στο αίμα. Τα β-κύτταρα του παγκρέατος μπορούν να αντιληφθούν αυτή την αύξηση της συγκέντρωσης της γλυκόζης και θα απελευθερώσουν ινσουλίνη ως σήμα προς άλλα κύτταρα να προσλάβουν τη γλυκόζη.

Φυσικά, η ίδια η διαδρομή πραγματοποιείται μέσω μυριάδων μεμονωμένων αντιδράσεων. Τις περισσότερες φορές, διαφορετικά μονοπάτια διασταυρώνονται ή έχουν τις ίδιες αντιδράσεις ενεργοποίησης. Μερικές φορές, αυτές οι αντιδράσεις καταλήγουν στο τέλος στο ίδιο αποτέλεσμα.

Τι είναι το μονοπάτι AMPK;

Το μονοπάτι AMPK σημαίνει «AMP-ενεργοποιημένη πρωτεϊνική κινάση». Θυμάστε το ενεργειακό μόριο ATP; Το AMP είναι παρόμοιο με αυτό, αλλά πρόκειται για μονοφωσφορική αδενοσίνη αντί για τριφωσφορική. Το AMP ενεργοποιεί μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη, που ονομάζεται πρωτεϊνική κινάση. Αυτή η ενεργοποίηση συμβαίνει όταν το κύτταρο έχει χαμηλή ενέργεια, δηλαδή έχει περισσότερο AMP από ATP, γεγονός που πυροδοτεί την αντίδραση.

Η κινάση των πρωτεϊνών που ενεργοποιείται από το AMP θα ενεργοποιήσει στη συνέχεια μια σειρά από λειτουργίες για να διασφαλίσει ότι το κύτταρο θα αρχίσει να παράγει περισσότερη ενέργεια αμέσως. Επίσης, θα σταματήσει τις αντιδράσεις που καταναλώνουν ενέργεια.

Μονοπάτι AMPK για μακροζωία

Το μονοπάτι AMPK είναι ένας ενδιαφέρων στόχος για τη μακροζωία, επειδή αντιπροσωπεύει μια σύνδεση μεταξύ της παραγωγής ενέργειας στα κύτταρα και όλων των λειτουργιών που εξαρτώνται από αυτή την ενέργεια. Ενεργοποιώντας την οδό AMPK, μπορείτε να αυξήσετε τα επίπεδα ενέργειας και να ρυθμίσετε:

  • μεταβολικές διεργασίες,
  • κυτταρική ομοιόσταση,
  • αντοχή στο στρες,
  • επιβίωση και ανάπτυξη κυττάρων,
  • κυτταρικός θάνατος,
  • αυτοφαγία,

Πολλές πρόσφατες επιστημονικές μελέτες ανακάλυψαν ότι η αύξηση του μονοπατιού AMPK παρατείνει τη διάρκεια ζωής των φρουτόμυγων (2). Αυτό το μονοπάτι μείωσε επίσης το οξειδωτικό στρες σε αρουραίους, ποντίκια και σκουλήκια (3, 4, 5).
.  

What is the mTOR pathway?

Ένα άλλο λειτουργικό μονοπάτι που παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον για τη μακροζωία είναι το μονοπάτι mTOR. Το όνομα αυτό σημαίνει την πρωτεϊνική κινάση που είναι ο «μηχανικός στόχος της ραπαμυκίνης», επειδή ανακαλύφθηκε ως στόχος του φαρμάκου ραπαμυκίνη στα θηλαστικά.

Αυτό το μονοπάτι είναι μια άλλη ομάδα σύνθετων λειτουργιών, οι οποίες εμπλέκονται κυρίως στον έλεγχο της κυτταρικής διαίρεσης και του κυτταρικού θανάτου. Το μονοπάτι mTOR ελέγχει:

  • κυτταρική διαίρεση και ανάπτυξη,
  • επιβίωση των κυττάρων,
  • μεταβολισμός,
  • αυτοφαγία, 
  • ανοσολογικές αντιδράσεις.

Αυτή η οδός επηρεάζεται συνήθως σε πολλές ασθένειες, όπως η αρθρίτιδα, ο διαβήτης, ο καρκίνος και οι νευρολογικές ασθένειες.
 

Μονοπάτι mTOR για τη μακροζωία

Ως κεντρικό σημείο πολλών αποφάσεων που πρέπει να λάβει ένα κύτταρο, το μονοπάτι mTOR είναι ένας δημοφιλής στόχος για τη μακροζωία. Ωστόσο, σε αντίθεση με το μονοπάτι AMPK, το μονοπάτι mTOR πρέπει να ανασταλεί για να παραταθεί η διάρκεια ζωής. Μόλις ανασταλεί το mTOR, η κυτταρική διαίρεση συνεχίζεται και ο κυτταρικός θάνατος και η αποικοδόμηση των πρωτεϊνών επιβραδύνονται. Ωστόσο, ο ακριβής μηχανισμός για το πώς συμβαίνει αυτό δεν είναι ακόμη απολύτως σαφής.

Επιστημονικές μελέτες έχουν αποδείξει ότι όταν η ραπαμυκίνη αναστέλλει τον mTOR, η δράση αυτή παρατείνει τη μακροζωία των κυττάρων ζύμης, των σκουληκιών, των μύγες και των ποντικών (6). Πολλές από τις γνώσεις σχετικά με τον mTOR προήλθαν από μελέτες που διερευνούσαν τον καρκίνο, οπότε λείπουν πολλές έρευνες σχετικά με τον ρόλο του στη μακροζωία.

Συμπληρώματα μακροζωίας

Το μονοπάτι AMPK έχει γνωστά μόρια ενεργοποίησης και ορισμένα από αυτά είναι διάσημα συμπληρώματα διατροφής. Αυτά είναι η μετφορμίνη, η βερβερίνη και η ρεσβερατρόλη και επί του παρόντος δοκιμάζονται για επιδράσεις στη μακροζωία σε κλινικές δοκιμές σε ανθρώπους. Είναι ενδιαφέρον ότι ο θερμιδικός περιορισμός (και η νηστεία) και η τακτική άσκηση είναι επίσης γνωστοί ενεργοποιητές του μονοπατιού AMPK (7).

Ο θερμιδικός περιορισμός και η τακτική άσκηση αναστέλλουν επίσης το μονοπάτι mTOR, το οποίο παρατείνει τη μακροζωία. Η ραπαμυκίνη, φυσικά, είναι ένας άλλος αναστολέας της οδού mTOR και μια γνωστή ουσία που παρατείνει τη διάρκεια ζωής.

Ένα άλλο συμπλήρωμα που είναι ένας ισχυρός ενεργοποιητής του μονοπατιού AMPK και ένας αναστολέας του μονοπατιού mTOR, είναι η βερβερίνη. Πρόκειται για ένα ειδικό αντιοξειδωτικό που απομονώνεται από το φυτό βερβερίνη, το οποίο είναι ένα δημοφιλές συμπλήρωμα διατροφής για την απώλεια βάρους, τα καρδιαγγειακά προβλήματα και το σύνδρομο πολυκυστικών ωοθηκών. Έρευνες σε ζωικά και κυτταρικά μοντέλα δείχνουν επίσης ότι θα μπορούσε να είναι ευεργετική και στην παράταση της διάρκειας ζωής μας (8).

Όμως, πολλά από αυτά τα μόρια έχουν την ιδιότητα των φαρμάκων (όπως η μετφορμίνη για τον διαβήτη), και η κατάλληλη έρευνα για τη συμπλήρωση της μακροζωίας σε ανθρώπινες κλινικές δοκιμές εξακολουθεί να λείπει.

Βιβλιογραφικές πηγές:

  1. Hwang AB, Jeong DE, Lee SJ. Mitochondria and organismal longevity. Curr Genomics. 2012 Nov;13(7):519-32. doi: 10.2174/138920212803251427.
  2. Ulgherait M, Rana A, Rera M, Graniel J, Walker DW. AMPK modulates tissue and organismal aging in a non-cell-autonomous manner. Cell Rep. 2014 Sep 25;8(6):1767-1780. doi: 10.1016/j.celrep.2014.08.006.
  3. Ning YC, Cai GY, Zhuo L, Gao JJ, Dong D, Cui S, Feng Z, Shi SZ, Bai XY, Sun XF, Chen XM. Short-term calorie restriction protects against renal senescence of aged rats by increasing autophagic activity and reducing oxidative damage. Mech Ageing Dev. 2013 Nov-Dec;134(11-12):570-9. doi: 10.1016/j.mad.2013.11.006.
  4. Greer EL, Dowlatshahi D, Banko MR, Villen J, Hoang K, Blanchard D, Gygi SP, Brunet A. An AMPK-FOXO pathway mediates longevity induced by a novel method of dietary restriction in C. elegans. Curr Biol. 2007 Oct 9;17(19):1646-56. doi: 10.1016/j.cub.2007.08.047.
  5. Senesi P, Montesano A, Luzi L, Codella R, Benedini S, Terruzzi I. Metformin Treatment Prevents Sedentariness Related Damages in Mice. J Diabetes Res. 2016;2016:8274689. doi: 10.1155/2016/8274689.
  6. Papadopoli D, Boulay K, Kazak L, Pollak M, Mallette FA, Topisirovic I, Hulea L. mTOR as a central regulator of lifespan and aging. F1000Res. 2019 Jul 2;8:F1000 Faculty Rev-998. doi: 10.12688/f1000research.17196.1.
  7. Stancu AL. AMPK activation can delay aging. Discoveries (Craiova). 2015 Dec 31;3(4):e53. doi: 10.15190/d.2015.45.
  8. Neag MA, Mocan A, Echeverría J, Pop RM, Bocsan CI, Crişan G, Buzoianu AD. Berberine: Botanical Occurrence, Traditional Uses, Extraction Methods, and Relevance in Cardiovascular, Metabolic, Hepatic, and Renal Disorders. Front Pharmacol. 2018 Aug 21;9:557. doi: 10.3389/fphar.2018.00557.
Επιστροφή στο ιστολόγιο

1 σχόλιο

Buenos días, quiero empezar a suplementarme y no sé por donde empezar. Me podéis ayudar? Gracias

Sonia

Υποβολή σχολίου

Λάβε υπόψη ότι τα σχόλια χρειάζεται να λάβουν έγκριση προτού δημοσιευτούν.

Προτεινόμενη συλλογή

NaN από -Infinity