La disfunción mitocondrial es un punto central en la investigación del envejecimiento. A menudo denominadas “centrales eléctricas de las células”, la fuerza y la eficiencia de nuestras mitocondrias disminuyen con la edad. Para colmo, las mitocondrias envejecidas ya no pueden descomponerse correctamente y obstruyen las células hasta que estas pierden su función. Muchas de las vías metabólicas asociadas con la edad tienen lugar en las mitocondrias o estas participan en ellas. Un ejemplo sería el NAD.
Aquí te mostramos qué ocurre en nuestras mitocondrias, cómo afecta la edad a nuestros orgánulos celulares y qué podemos hacer para posiblemente revertir este “Hallmark of Aging”.
Las mitocondrias: una pequeña maravilla de la naturaleza
Las mitocondrias se encuentran en diferentes cantidades en las células del cuerpo y constituyen una de las muchas estructuras que contribuyen al correcto funcionamiento celular. Las células musculares, las células sensoriales o los óvulos son células con una gran demanda de energía. En consecuencia, en estas células también se encuentran mitocondrias en una cantidad superior a la media. En una célula del músculo cardíaco, la proporción de volumen alcanza incluso un extraordinario 36%. Esto ya es un indicio de la gran importancia de estos orgánulos celulares.
Las centrales energéticas propias del cuerpo tienen una característica especial: poseen su propio ADN, el llamado mtDNA (del inglés mitochondrial DNA), que flota en forma de anillo en el interior de la mitocondria.Una reproducción independiente no es posible de este modo. Solo 37 genes comprende el genoma mitocondrial en nosotros los humanos. En comparación: el ADN en el núcleo celular contiene la información para 20000-25000 genes.
¿Lo sabías? A diferencia de nuestro ADN en los núcleos celulares, el ADNmt se encuentra desprotegido en el citoplasma de las mitocondrias. Esto la hace especialmente susceptible al estrés oxidativo. Nuestro propio glutatión y antioxidantes, que encontramos sobre todo en fitonutrientes secundarios , tienen un efecto protector.
Cadena respiratoria, suministro de energía y NAD+
Como es sabido, en la mitocondria se produce y se suministra energía. Este proceso se llama respiración celular y tiene lugar a través de la cadena respiratoria , una interacción de 5 complejos proteicos que forman una cadena de transporte de electrones. Los electrones (partículas con carga negativa) desempeñan por lo tanto un papel importante en el proceso de obtención de energía. Al principio de la cadena respiratoria se encuentra la molécula NADH, que en el marco de la obtención de energía puede ceder dos electrones. De este modo, al final se forma ATP y el “producto de desecho” NAD+. NAD+ no es otra cosa que la molécula NADH, solo que con un protón menos (partícula con carga positiva) y dos electrones menos.
En resumen: La obtención de energía en nuestras células consiste en separar los electrones contenidos en los alimentos. En este proceso se libera energía. Los niveles altos de NAD+ significan ahora que mucho NADH se convierte en ATP, por lo que la célula es capaz de producir mucha energía. Eso es una buena señal. A continuación, el NAD+ activa las sirtuinas, un grupo de genes que están relacionados con la longevidad. Más sobre esto más adelante.
¿Lo sabías? Con la edad, los niveles de NAD disminuyen. Esto puede determinarsez.B. fácilmente con una prueba de NAD . Las razones de ello son diversas, desde una producción reducida hasta una degradación aumentada. Hemos resumido para ti la presentación detallada de la investigación actual en nuestro artículo de revisión “¿Qué es el NAD?”.
regeNAD es un complejo formulado de manera innovadora para aumentar los niveles de NAD, con luteolina y apigenina.
Radicales libres: especies reactivas de oxígeno (ROS)
Una teoría seleccionada del envejecimiento propone que la disfunción mitocondrial progresiva que se produce durante el envejecimiento conduce a un aumento de la producción de radicales libres (= especies reactivas de oxígeno, ROS de inglés reactive oxygen species), lo que daña aún más las mitocondrias y conduce así a un daño celular general. Los antioxidantes son de interés en este contexto.
Numerosos estudios respaldan esta relación, pero en los últimos años ha habido resultados de investigación cada vez más controvertidos al respecto. Por ejemplo, los radicales libres elevados pudieron prolongar la vida útil de las levaduras y los nematodos. Además, las manipulaciones genéticas que causaban daños oxidativos no aceleraron el envejecimiento en ratones. Tampoco se prolongó la vida útil de los ratones mediante manipulaciones que mejoraban los mecanismos de protección antioxidante.
De manera coherente, la investigación básica aportó pruebas sólidas de la función de los radicales libres en la activación de señales de división y supervivencia celular en respuesta al estrés. En vista de estos y muchos otros resultados sorprendentes, la teoría empezó a tambalearse: se hizo necesaria una reevaluación. De forma similar a la vía de señalización IGF-1 también aquí se logró armonizar, bajo un mismo paraguas, los resultados aparentemente contradictorios a primera vista.
En consecuencia las ROS son una señal de supervivencia inducida por el estrés para compensar el deterioro asociado al envejecimiento. Por lo tanto, el número de radicales libres aumenta para garantizar la supervivencia de las células. Al menos hasta que traicionan su propósito original y, debido al enorme incremento, más bien empeoran que alivian el daño relacionado con la edad. También se podría resumir de otra manera:
Necesitamos las ROS, pueden actuar como compañeros de entrenamiento para nuestras células. Pero si se vuelven demasiado numerosas, dañan nuestras células.
Disfunción y biogénesis mitocondrial
Sin embargo, el envejecimiento debido a la disfunción mitocondrial no está mediado únicamente por radicales libres (ROS). De toda una serie de otros factores, analizaremos algunos con más detalle. Como en tantos procesos del cuerpo, la familia de genes de las sirtuinas también es importante aquí. SIRT1 modula la biogénesis a través de una proteína llamada PGC-1α. Esta proteína es el “regulador maestro” de la biogénesis mitocondrial y una conexión directa entre los estímulos fisiológicos externos (como por ejemplo el ejercicio) y la regulación de la mitocondria.
Un ejemplo un poco más tangible: si los niños pequeños practican deportes en los que se requieren prestaciones de resistencia, entonces las fibras musculares rápidas (para sprints) se reprograman en fibras musculares lentas (para resistencia). Estas fibras musculares tienen muchísimas mitocondrias para garantizar un suministro de energía duradero.
La cantidad de mitocondrias está determinada por PGC-1α: un nivel elevado garantiza una mayor producción de mitocondrias. Sin embargo, cierta distribución básica de las fibras musculares está genéticamente determinada. La parte variable más pequeña, en cambio, es dirigida por las exigencias físicas a través de PGC-1α. De este modo, los padres pueden influir indirectamente en el desarrollo muscular de sus hijos mediante la elección del deporte.
¿Lo sabías? Mientras que el deporte puede elevar los niveles de PGC-1α, las inflamaciones provocan que PGC-1α disminuya. Típicamente, en los procesos inflamatorios del cuerpo se activa el Nf-kB y este puede afectar directamente de forma negativa a PGC-1α. Aquí se ve de nuevo que las diferentes Hallmarks of Aging interactúan entre sí y son difíciles de separar unas de otras. La inflamación asociada al envejecimiento (Inflammaging), el décimo sello distintivo, contribuye así directamente a la disfunción mitocondrial.
Volvamos a las vías de la longevidad. Además, SIRT1 controla la eliminación de mitocondrias dañadas mediante autofagia, una especie de servicio de recogida de residuos en el cuerpo. SIRT3 se dirige a enzimas implicadas en el metabolismo energético y también es capaz de controlar directamente la velocidad de producción de radicales libres.
Desde una perspectiva general, estos resultados respaldan la suposición de que las sirtuinas actúan como una especie de sensores metabólicos para influir en la función de las mitocondrias y proteger contra las enfermedades relacionadas con la edad.Dado que las mitocondrias poseen su propio pequeño genoma, las mutaciones correspondientes en la información genética alteran naturalmente también su funcionalidad.
De la teoría a la práctica
Hasta aquí, por ahora, sobre los mecanismos moleculares en la estructura mitocondrial. ¿Qué nos aportan ahora estos conocimientos para nuestra vida cotidiana? Los estudios han demostrado que el entrenamiento de resistencia y el ayuno alternado mejoran la salud, ya que pueden evitar las degeneraciones mitocondriales. Esto se debe, por un lado, a la autofagia, que puede desencadenarse de forma potente tanto por el ayuno como por el entrenamiento de resistencia. Por otro lado, mediante diferentes formas de ayuno se activan vías adicionales de longevidad, como las sirtuinas.
Mitohormesis: ¿pequeños estímulos, gran efecto?
Este término que suena algo misterioso se compone de mitocondria y hormesis . Según el concepto de hormesis los tratamientos tóxicos leves desencadenan reacciones compensatorias beneficiosas. Las reacciones compensatorias superan la reparación del daño desencadenante y conducen así a una mejora de la aptitud celular en comparación con el estado anterior al daño.
Esta hipótesis se remonta en sus orígenes a Paracelso y, por tanto, al siglo XVI. Con el tiempo, esta concepción fue respaldada experimentalmente y, en el caso de sustancias como digitalis (insuficiencia cardíaca), colchicina (gota) u opiáceos (dolor), también se hizo aprovechable desde el punto de vista médico.
Una serie de líneas de investigación sobre el envejecimiento también se han centrado en este concepto. Aunque una disfunción mitocondrial grave enferma, solo alteraciones leves podrían prolongar la vida debido a una respuesta hormética. Existen pruebas científicas de la opinión de que la metformina y resveratrol son venenos mitocondriales leves que inducen un estado de baja energía y, por lo tanto, aumentan los niveles de AMP. Ya conocemos la consecuencia por el tratado sobre medición de nutrientes desregulada: se activa la AMPK y, de este modo, se ralentiza el envejecimiento.
La metformina prolongó la vida de los gusanos nematodos y de los ratones en algunos estudios. Bajo condiciones nutricionales normales, el resveratrol no pudo prolongar la vida de los ratones, pero existen resultados de estudios significativos que demuestran que protege contra daños metabólicos y mejora la función mitocondrial mediante el aumento de PGC-1α. La observación de que la sobreexpresión de PGC-1α prolonga la vida útil de las moscas de la fruta proporciona otra prueba del papel de esta proteína en la longevidad.
Resumen de las vías de señalización en torno a las mitocondrias y el envejecimiento. A la mitohormesis, PGC1a y los radicales libres se les atribuye una función protectora.
Conclusión: ¿cómo se pueden fortalecer las mitocondrias?
Las mitocondrias no solo son las centrales energéticas de la célula, sino también fuentes potenciales de un envejecimiento saludable.La función o más bien la no función tiene una influencia profunda en el proceso de envejecimiento.
Los estudios muestran con bastante claridad que mediante deporte z.B. se pueden fortalecer las mitocondrias . El entrenamiento de resistencia y de fuerza, incluso hasta una edad avanzada, constituye la base. Además, debemos proteger las mitocondrias del estrés oxidativo excesivo consumiendo una alimentación rica en fitoquímicos secundarios. Por ejemplo, se ha demostrado que el resveratrol tiene un efecto positivo sobre las mitocondrias.
La salud de las mitocondrias siempre está estrechamente relacionada con el nivel de NAD. Dado que estos disminuyen con la edad, puede tener sentido suplementar los precursores, como por ejemplo los que se encuentran en regeNAD .. El último aspecto para fortalecer nuestras mitocondrias es asegurarnos de que la “eliminación” de las mitocondrias viejas funcione sin problemas. La autofagia (macro) alterada constituye, sin embargo, un propio “hallmark of aging”, por lo que analizaremos este aspecto con más detalle en otro artículo.
En conclusión, se puede decir que las mitocondrias son un aspecto fascinante de la investigación sobre el envejecimiento. El objetivo para el futuro es descubrir aún más por qué las mitocondrias pierden rendimiento con la edad y cómo podemos revertirlo. Los primeros pasos ya se han dado.
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En el siguiente artículo de esta serie trataremos la séptima característica del envejecimiento: senescencia celular.
