Valószínűleg már annyiszor hallottad, hogy a mitokondrium a „sejt erőműve”, hogy szinte fel sem tűnik. De van valami, amiről sokkal kevesebb szó esik: a sejtekben található mitokondriumok száma nem állandó. A szervezet képes újakat létrehozni, mégpedig nagyon specifikus biológiai jelek hatására. Ezt a folyamatot mitokondriális biogenezisnek nevezik, és meglepően sokat tehetünk azért, hogy befolyásoljuk.
Miért fontos ez? Mert a mitokondriumok kapacitása az egészséged számos területére hatással van: arra, mennyi tartós energiád van, hogyan regenerálódnak az izmaid, mennyire hatékonyan távolítják el a szöveteid a glükózt a véráramból, és valószínűleg arra is, mennyire képes az agyad ellenállni az időskori hanyatlásnak. Évtizedek óta gyűlnek a kutatások, amelyek összefüggést mutatnak az alacsony mitokondriumszám, az anyagcsere-betegségek, a gyorsabb biológiai öregedés és a neurodegeneráció között (1). A jó hír az, hogy a mitokondriális biogenezis befolyásolható. Több stratégia mögött is komoly klinikai bizonyíték áll.
Hogyan épít a szervezet új mitokondriumokat
A történet egyetlen fehérjével kezdődik: a PGC-1alpha-val (peroxiszóma proliferátor-aktivált receptor gamma koaktivátor 1-alfa). Ez egyfajta főkapcsolóként működik a mitokondriumok termelődésében. Aktiválódásakor olyan génexpressziós folyamatokat indít el, amelyek végül új mitokondriumok létrehozásához és a sejtek oxidatív teljesítményének javulásához vezetnek (2). A biogenezis serkentésére irányuló legtöbb módszer lényegében ennek a kapcsolónak a bekapcsolására épül.
A kapcsoló aktiválásában két fő érzékelő vesz részt. Az AMPK (AMP-aktivált protein kináz) gyakorlatilag egy „alacsony üzemanyag-szint” jelzőrendszer: amikor az ATP-szint csökken intenzív edzés vagy böjt során, az AMPK aktiválódik, és bekapcsolja a PGC-1alpha-t. A SIRT1 (Sirtuin 1) másképp működik. Ez egy NAD+-függő enzim, vagyis az aktivitása közvetlenül attól függ, mennyi NAD+ áll rendelkezésre a sejtben. A NAD+ szintje az életkor előrehaladtával jelentősen csökken, ami részben magyarázza, miért lassul a mitokondriális biogenezis idősebb korban akkor is, ha minden más változatlan marad.
Miután a PGC-1alpha aktiválódik, bevonja a TFAM-ot (mitokondriális transzkripciós faktor A) és több nukleáris légzési faktort, amelyek elvégzik a fizikai munkát: lemásolják a mitokondriális DNS-t és előállítják az új mitokondriumok felépítéséhez szükséges strukturális fehérjéket.
Mit mondanak a kutatások: a legfontosabb ingerek
Edzés
Ha olyan beavatkozást keresel, amely mögött a legerősebb és leginkább megismételt humán bizonyíték áll, akkor ez az. Mind a tartós aerob edzés, mind a nagy intenzitású intervallumos tréning (HIIT) következetesen aktiválja az AMPK-t és a PGC-1alpha-t a vázizmokban. Egy 22 randomizált kontrollált vizsgálatot összegző metaanalízis szerint az állóképességi edzés jelentősen növelte a mitokondriális tartalom markereit, és a HIIT hasonló eredményeket ért el jóval kisebb edzésmennyiség mellett (3). Már egyetlen edzés is elegendő ahhoz, hogy néhány órán belül átmenetileg fokozza a PGC-1alpha aktivitását. A valódi strukturális változást azonban a rendszeres, hosszú távú ismétlés hozza létre.
Kalóriamegszorítás és időszakos böjt
A kevesebb táplálékbevitel ugyanazon alapelv alapján aktiválja az AMPK-t és a SIRT1-et, mint az edzés: a sejt érzékeli az alacsonyabb energiaellátást, és ehhez alkalmazkodik. Úgy tűnik, hogy az időszakos böjt hasonló mechanizmusokon keresztül működik. Egy sokat idézett, 2019-es összefoglaló a New England Journal of Medicine-ben arra jutott, hogy a böjtölési protokollok több anyagcsere-markert, köztük a mitokondriális működést is javítják sejtes stresszválaszokon keresztül (4). Ugyanakkor a kifejezetten mitokondriális eredményeket vizsgáló humán kutatások többsége viszonylag rövid ideig tartott. A pozitív jel egyértelmű, de azt még vizsgálják, mennyire tartósak ezek a hatások hosszú távú alkalmazás esetén.
Hidegterhelés
A hidegnek való kitettség az UCP1-en (uncoupling protein 1) keresztül fokozza a hőtermelést, és úgy tűnik, hogy ez a termogén válasz növeli a PGC-1alpha aktivitását, legalábbis a barna zsírszövetben (BAT). Humán vizsgálatok igazolták, hogy a rendszeres hideghez való alkalmazkodás növelheti a barna zsírszövet mitokondriális tartalmát (5). Az azonban továbbra sem egyértelmű, hogy ez mennyire terjed ki a vázizmokra, vagy hogy jelentkeznek-e olyan anyagcsere-hatások, amelyek a mindennapokban is számottevőek. A legerősebb bizonyítékok ezen a területen továbbra is állatkísérletekből származnak. Érdemes figyelemmel követni, de egyelőre még nem olyan terület, amelyre teljes protokollt érdemes építeni.
Táplálkozási vegyületek
Számos vegyületet vizsgáltak abból a szempontból, hogy képesek-e serkenteni a PGC-1alpha útvonalat vagy támogatni a NAD+ szintet. A bizonyítékok azonban jelentősen eltérnek attól függően, melyik vegyületről van szó:
- Az Urolithin A mögött talán a legerősebb humán bizonyíték áll ebben a csoportban. A bélbaktériumok állítják elő a gránátalmában található ellagitanninokból, és elsődleges hatása a mitofágia támogatása, vagyis annak a folyamatnak az elősegítése, amely során a sérült mitokondriumok lebomlanak és eltávolításra kerülnek. Egy jól megtervezett randomizált kontrollált vizsgálat idősebb felnőtteknél mérhető javulást mutatott az izomállóképességben, valamint változásokat a mitokondriális génexpresszióban (6). Nem csodaszer, de jelentős eredmény.
- Az NMN és az NR (NAD+ prekurzorok) megbízhatóan növelik a NAD+ szintjét az emberi szövetekben, ami elméletileg támogatja a SIRT1-et és a downstream biogenezis-jelátvitelt. A gyakorlatban azonban az eddigi klinikai vizsgálatok legfeljebb mérsékelt hatásokat mutattak (7). A biológiai háttér megalapozott, de az egészséges embereknél tapasztalható előnyök mértékét még vizsgálják.
- A Rezveratrol sejtes és állatkísérletes modellekben aktiválja a SIRT1-et. Az embereken végzett vizsgálatok eredményei azonban vegyesek. Ahol pozitív hatásokat figyeltek meg, azok inkább anyagcsere-problémákkal küzdő embereknél jelentkeztek, nem pedig egészséges, aktív felnőtteknél (8).
Alvás
Az alvás ritkán kerül szóba a mitokondriális egészségről szóló beszélgetésekben, ami kissé furcsa, tekintve, hogy milyen központi szerepet játszik általában a sejtek regenerációjában. A krónikus alvászavarokat összefüggésbe hozták a fokozott oxidatív stresszel és a károsodott mitokondriális működéssel kísérleti modellekben, valószínűleg a mitokondriális biogenezist és az anyagcsere-jelátvitelt szabályozó cirkadián gének zavara miatt. Ez egy olyan tényező, amelyet könnyű alábecsülni éppen azért, mert nem étrend-kiegészítő vagy speciális protokoll. A biológia számára azonban ez a különbség lényegtelen.
Fontos megjegyzések
Van néhány fontos szempont, amit érdemes szem előtt tartani, mielőtt túl határozott következtetéseket vonnánk le mindebből. A mitokondriális biogenezis mechanizmusait vizsgáló kutatások rendkívül gazdagok, de ezek nagy része állatkísérletekből vagy sejttenyészetes modellekből származik, és ezek az eredmények nem mindig reprodukálhatók ugyanúgy emberekben. Különösen a táplálkozási vegyületekkel kapcsolatos humán vizsgálatok általában rövid ideig tartanak, kis mintaszámmal dolgoznak, és gyakran közvetett markerekre, például génexpresszióra támaszkodnak a tényleges mitokondriumszám helyett. Ez nem jelenti azt, hogy haszontalanok lennének, de azt igen, hogy az eredmények bizonytalansági tartománya széles.
Van egy tágabb összefüggés is, amit érdemes kiemelni: a biogenezis nem elszigetelten működik. A sejtek mitokondriális egészsége az új mitokondriumok képződése, a meglévők fenntartása és a sérültek mitofágián keresztüli eltávolítása közötti egyensúlytól függ. Csak a biogenezisre koncentrálni, miközben figyelmen kívül hagyjuk a minőségellenőrzést, olyan, mintha új alkalmazottakat vennénk fel anélkül, hogy foglalkoznánk a fluktuációval. Az egész rendszernek együtt kell működnie.
Összegzés: a mitokondriális egészség fejleszthető
A mitokondriális biogenezis egy természetes folyamat, amelyet a szervezet a megfelelő ingerek hatására aktivál. Az edzés a legerősebb ismert kiváltó tényező, és a mögötte álló bizonyítékokat nehéz vitatni. A kalóriamegvonás és a böjt hasonló jelátviteli útvonalakon keresztül működik, és mechanisztikus szempontból szintén meggyőző támogatottsággal bírnak, még ha a hosszú távú humán adatok egyelőre korlátozottak is. Az étrend-kiegészítők közül jelenleg az urolithin A rendelkezik a legerősebb klinikai háttérrel. Az NMN és az NR ígéretesek, de még nem áll rendelkezésre elegendő bizonyíték.
A teljes képben az a legérdekesebb, hogy szinte minden beavatkozás, amely támogatja a mitokondriális biogenezist, valamilyen kihívás elé állítja a szervezetet. Az anyagcsere-stressz, nem pedig a kényelem, az igazi kiváltó tényező. Érdemes ezen elgondolkodni.
Az Augment Life több olyan tudományosan összeállított étrend-kiegészítőt kínál, amelyek ezekhez a mechanizmusokhoz kapcsolódnak. További információ itt található:
Irodalmi források:
- Conley KE, Jubrias SA, Esselman PC. Oxidatív kapacitás és öregedés az emberi izomzatban. 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, és mtsai. A mitokondriális biogenezis és légzés szabályozásának mechanizmusai a termogén koaktivátor PGC-1 révén. Cell. 1999;98(1):115–124. doi: 10.1016/S0092-8674(00)80611-X.
- Granata C, Jamnick NA, Bishop DJ. Edzés által kiváltott változások a mitokondriális tartalomban és légzőfunkcióban az emberi vázizomban. Sports Med. 2018;48(8):1809–1828. doi: 10.1007/s40279-018-0936-y.
- de Cabo R, Mattson MP. Az időszakos böjt hatásai az egészségre, öregedésre és betegségekre. N Engl J Med. 2019;381(26):2541–2551. doi: 10.1056/NEJMra1905136.
- Blondin DP, Labbe SM, Tingelstad HC, és mtsai. Fokozott barna zsírszöveti oxidatív kapacitás hideghez alkalmazkodott emberekben. J Clin Endocrinol Metab. 2014;99(3):E438–E446. doi: 10.1210/jc.2013-3901.
- Andreux PA, Blanco-Bose W, Ryu D, és mtsai. Az urolithin A nevű mitofágia-aktivátor biztonságos, és javult mitokondriális és sejtszintű egészségre utaló molekuláris mintázatot idéz elő emberekben. Nat Metab. 2019;1(6):595–603. doi: 10.1038/s42255-019-0073-4.
- Yoshino M, Yoshino J, Kayser BD, és mtsai. A nikotinamid-mononukleotid javítja az izom inzulinérzékenységét prediabéteszes nőkben. Science. 2021;372(6547):1224–1229. doi: 10.1126/science.abe9985.
- Lagouge M, Argmann C, Gerhart-Hines Z, és mtsai. A rezveratrol javítja a mitokondriális működést és véd a metabolikus betegségekkel szemben a SIRT1 és PGC-1α aktiválásán keresztül. Cell. 2006;127(6):1109–1122. doi: 10.1016/j.cell.2006.11.013.
- Carroll JE, Esquivel S, Goldberg A, és mtsai. Álmatlanság és telomerhossz idősebb felnőttekben. Sleep. 2016;39(3):559–564. doi: 10.5665/sleep.5526.
