La disfunción mitocondrial es un tema clave en la investigación sobre el envejecimiento. Aunque se las conoce como las "centrales eléctricas de las células", la fuerza y eficacia de nuestras mitocondrias disminuye con la edad. Para empeorar las cosas, las mitocondrias viejas ya no pueden descomponerse correctamente y obstruyen las células hasta que pierden su función. Muchas de las vías metabólicas asociadas al envejecimiento tienen lugar en las mitocondrias o las implican. Un ejemplo sería el NAD.
Aquí le mostramos qué ocurre en nuestras mitocondrias, cómo afecta la edad a nuestros orgánulos celulares y qué podemos hacer para, posiblemente, revertir este sello distintivo del envejecimiento.
Las mitocondrias - una pequeña maravilla de la naturaleza
Las mitocondrias se encuentran en número variable en las células del cuerpo y son una de las muchas estructuras que contribuyen al correcto funcionamiento celular. Las células musculares, las células sensoriales y los óvulos son células con una gran necesidad de energía. En consecuencia, estas células también contienen un número de mitocondrias superior a la media. En una célula del músculo cardíaco, la proporción en volumen alcanza incluso un extraordinario 36%. Esto ya es un indicio de la gran importancia de estos orgánulos celulares.
Las centrales eléctricas propias del cuerpo tienen una característica especial: tienen su propio ADN, el llamado ADNmt (de ADN mitocondrial), que flota en un anillo dentro de la mitocondria. Sin embargo, la reproducción independiente no es posible como resultado. El genoma mitocondrial en humanoscomprende sólo 37 genes. A modo de comparación: el ADN del núcleo celular contiene la información de 20000-25000 genes.
¿Sabía que A diferencia del ADN de nuestro núcleo celular, el ADNmt se encuentra desprotegido en el citoplasma de las mitocondrias. Esto lo hace especialmente sensible al estrés oxidativo. El glutatión y antioxidantespropios de nuestro organismo, que encontramos principalmente en sustancias vegetales secundarias , tienen un efecto protector.
Cadena respiratoria, producción de energía y NAD+
Se sabe que la energía se produce y suministra en la mitocondria. Este proceso se denomina 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 cargadas negativamente) desempeñan por tanto un papel importante en el proceso de producción de energía. Al principio de la cadena respiratoria se encuentra la molécula NADH, que puede liberar dos electrones como parte del proceso de producción de energía. Esto produce finalmente ATP y el "producto de desecho" NAD+. NAD+ no es otra cosa que la molécula NADH, sólo un protón (partícula cargada positivamente) y dos electrones más pobre.
En resumen: La producción de energía en nuestras células consiste en desdoblar los electrones contenidos en los alimentos. Durante este proceso se libera energía. Los altos niveles de NAD+ significan ahora que una gran cantidad de NADH se convierte en ATP, lo que significa que la célula es capaz de producir una gran cantidad de energía. Esto es una buena señal. Posteriormente, el NAD+ activa las sirtuinas, un grupo de genes asociados a la longevidad. Más sobre esto más adelante.
¿Sabías que los niveles de NAD disminuyen con la edad. Esto puede z.B. determinarse fácilmente con una prueba de NAD . Hay muchas razones para ello, que van desde la reducción de la producción hasta el aumento de la degradación. Hemos resumido la presentación detallada de la investigación actual para usted en nuestro artículo de resumen "Qué es el NAD".
regeNAD es un complejo formulado de forma innovadora para aumentar los niveles de NAD - con luteolina y apigenina.
Radicales libres - especies reactivas del oxígeno (ROS)
Una teoría seleccionada del envejecimiento propone que la disfunción mitocondrial progresiva que se produce con el envejecimiento conduce a una mayor producción de radicales libres (= especies reactivas del oxígeno, ROS). Esto daña aún más las mitocondrias y, por tanto, conduce a un daño celular general. Los antioxidantes son de interés en este caso.
Numerosos estudios apoyan esta conexión, pero en los últimos años se han producido resultados de investigación cada vez más controvertidos a este respecto. Por ejemplo, el aumento de radicales libres fue capaz de prolongar la vida útil de levaduras y gusanos de hilo. Además, las manipulaciones genéticas que provocaron daños oxidativos no aceleraron el envejecimiento en ratones. Asimismo, las manipulaciones que mejoraron los mecanismos de protección antioxidante no prolongaron la vida de los ratones.
Al mismo tiempo, la investigación básica aportó pruebas sólidas del papel de los radicales libres en el desencadenamiento de la división celular y la señalización de la supervivencia en respuesta al estrés. A la vista de estos y otros muchos resultados sorprendentes, la teoría empezó a tambalearse: se hizo necesaria una reevaluación. Al igual que en el caso de la vía de señalización IGF-1 , también fue posible armonizar los resultados, a primera vista contradictorios, bajo un paraguas común.
Según esto Los ROS son una señal de supervivencia inducida por el estrés para compensar el deterioro asociado al envejecimiento. Por tanto, el número de radicales libres aumenta para garantizar la supervivencia de las células. Al menos hasta que traicionen su propósito original y agraven en lugar de aliviar los daños relacionados con la edad causados por el aumento masivo. También se podría resumir de otra manera:
Necesitamos los ROS, pueden actuar como compañeros de entrenamiento para nuestras células. Pero si aumentan demasiado, causan daños a nuestras células.
Disfunción mitocondrial y biogénesis
El envejecimiento debido a la disfunción mitocondrial no sólo está mediado por los radicales libres (ROS). Nos fijamos más detenidamente en otros factores. Como ocurre con tantos procesos en el organismo, la familia de genes de las sirtuinas también es importante en este caso. SIRT1 modula la biogénesis a través de una proteína llamada PGC-1α. Esta proteína es el "regulador maestro" de la biogénesis mitocondrial y un vínculo directo entre los estímulos fisiológicos externos (como el ejercicio) y la regulación de la mitocondria.
Para un ejemplo más tangible, cuando los niños pequeños participan en deportes que requieren un rendimiento de resistencia, las fibras musculares rápidas (para esprintar) se reprograman para convertirse en fibras musculares lentas (para la resistencia). Estas fibras musculares tienen un gran número de mitocondrias para garantizar el suministro de energía de resistencia.
La cantidad de mitocondrias está determinada por PGC-1α - un nivel alto asegura una mayor producción mitocondrial. Una cierta distribución básica de las fibras musculares está, sin embargo, genéticamente predeterminada. Sin embargo, la parte variable más pequeña está controlada por las exigencias físicas a través de PGC-1α. Por tanto, los padres pueden influir indirectamente en el desarrollo muscular de sus hijos a través de la elección del deporte.
¿Sabías que Aunque el ejercicio puede hacer que aumenten los niveles de PGC-1α, lo la inflamación hace que disminuya PGC-1α. Típicamente, Nf-kB se activa durante los procesos inflamatorios en el cuerpo y esto puede tener un efecto negativo directo sobre PGC-1α. Esto demuestra una vez más que los diversos hallmarks del envejecimiento interactúan entre sí y son difíciles de separar. La inflamación, el décimo sello distintivo, contribuye por tanto directamente a la disfunción mitocondrial.
Volvemos a las vías de la longevidad. SIRT1 también controla la eliminación de mitocondrias dañadas mediante autofagia, un tipo de eliminación de residuos en el organismo. SIRT3 se dirige a enzimas implicadas en el metabolismo energético y también es capaz de controlar directamente la tasa de producción de radicales libres.
A vista de pájaro, estos resultados apoyan la suposición de que las sirtuinas actúan como una especie de sensor metabólico para influir en la función mitocondrial y proteger frente a las enfermedades relacionadas con el envejecimiento. Como las mitocondrias tienen su propio genoma pequeño, las mutaciones correspondientes en la información genética también alteran de forma natural su funcionalidad.
De la teoría a la práctica
Hasta aquí los mecanismos moleculares en la estructura mitocondrial. Entonces, ¿qué significan estos hallazgos para nuestra vida cotidiana? Los estudios han demostrado que el entrenamiento de resistencia y la alternancia de ayuno mejoran la salud, ya que pueden prevenir la degeneración mitocondrial. Por un lado, esto se debe a la autofagia, que puede ser potentemente desencadenada tanto por el ayuno como por el entrenamiento de resistencia. Por otro lado, diversas formas de ayuno activan vías adicionales de longevidad, como las sirtuinas.
Mitohormesis - pequeños estímulos, gran efecto
Este término que suena un tanto misterioso se compone de mitocondria y hormesis . Según el concepto de hormesis, los tratamientos tóxicos leves desencadenan reacciones compensatorias favorables. 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.
Los orígenes de esta hipótesis se remontan a Paracelso y, por tanto, al siglo XVI. Con el tiempo, este punto de vista se corroboró experimentalmente y también se utilizó médicamente para sustancias como la digital (insuficiencia cardíaca), la colchicina (gota) o los opiáceos (dolor).
Varias líneas de investigación sobre el envejecimiento también se han centrado en este concepto. Aunque una disfunción mitocondrial grave causa enfermedad, sólo una disfunción leve puede prolongar la vida debido a una respuesta hormonal. Hay pruebas científicas que apoyan la opinión de que la metformina y resveratrol son venenos mitocondriales suaves que inducen un estado de baja energía y por lo tanto aumentan los niveles de AMP. La consecuencia ya la conocemos por el artículo sobre medición desregulada de nutrientes: se activa la AMPK y esto ralentiza el envejecimiento.
La metformina prolongó la vida de nematodos y ratones en algunos estudios. En condiciones dietéticas normales, el resveratrol no prolongó la vida de los ratones, pero hay pruebas sólidas de que protege contra el daño metabólico y mejora la función mitocondrial mediante el aumento de PGC-1α. La observación de que la sobreexpresión de PGC-1α alarga la vida de las moscas de la fruta aporta más pruebas del papel de la proteína en la longevidad.
Resumen de las vías de señalización relacionadas con las mitocondrias y el envejecimiento. Se cree que la mitohormesis, la PGC1a y los radicales libres tienen una función protectora.
Conclusión: ¿cómo se pueden fortalecer las mitocondrias?
Las mitocondrias no sólo son las centrales energéticas de la célula, sino también fuentes potenciales de envejecimiento saludable. La función, o más bien la no función, influye profundamente en el proceso de envejecimiento.
Los estudios demuestran con bastante claridad que mediante el deporte z.B. se puede fortalecer la mitocondria . El entrenamiento de resistencia y fuerza, incluso en la vejez, constituye la base. Además, debemos proteger las mitocondrias del estrés oxidativo excesivo mediante una dieta rica en fitoquímicos. El resveratrol, por ejemplo, ha demostrado tener un efecto positivo sobre las mitocondrias.
La salud mitocondrial está siempre estrechamente ligada a los niveles de NAD. Como éstos disminuyen con la edad, puede tener sentido suplementar los precursores, como los contenidos en regeNAD . El aspecto final del fortalecimiento de nuestras mitocondrias es asegurar que la "eliminación" de las mitocondrias viejas funcione sin problemas. Sin embargo, la (macro)autofagia alterada es un sello distintivo del Envejecimiento por derecho propio, razón por la cual analizaremos este aspecto con más detalle en otro artículo.
En conclusión, las mitocondrias son un aspecto fascinante de la investigación sobre el envejecimiento. El objetivo para el futuro es averiguar aún más por qué las mitocondrias ya no son tan eficientes en la vejez y cómo podemos revertir esta situación. Ya se han dado los primeros pasos.
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El siguiente artículo de esta serie trata sobre el séptimo sello distintivo del envejecimiento: Senescencia celular.
