6. Segno distintivo dell'invecchiamento: disfunzione mitocondriale e mitoormesi

La disfunzione mitocondriale è un punto centrale nella ricerca sull'invecchiamento. Spesso definiti le “centrali elettriche delle cellule”, la forza e l'efficienza dei nostri mitocondri diminuiscono con l'avanzare dell'età. A peggiorare le cose, i vecchi mitocondri non possono più essere scomposti correttamente e intasano le cellule finché non perdono la loro funzione. Molte delle vie metaboliche associate all’invecchiamento si verificano o sono coinvolte nei mitocondri. Un esempio potrebbe essere NAD.

Qui ti mostreremo cosa succede nei nostri mitocondri, come l'età influisce sui nostri organelli cellulari e cosa possiamo fare per invertire potenzialmente questo segno distintivo dell'invecchiamento.

I mitocondri – un piccolo miracolo della natura

I mitocondri si trovano in numero diverso nelle cellule del corpo e costituiscono uno dei tanti dispositivi che contribuiscono al corretto funzionamento delle cellule. Le cellule muscolari, sensoriali o ovuli sono cellule con un elevato fabbisogno energetico. Di conseguenza, in queste cellule è presente un numero di mitocondri superiore alla media. In una cellula del muscolo cardiaco la frazione volumetrica raggiunge addirittura lo straordinario 36%. Questo è già un indicatore della grande importanza di questi organelli cellulari.

Le centrali energetiche del corpo hanno una caratteristica speciale: Hanno un proprio DNA, il cosiddetto mtDNA (dall'inglese. DNA mitocondriale), che fluttua a forma di anello all'interno del mitocondrio. Tuttavia, la propagazione indipendente non è possibile. Il genoma mitocondriale nell'uomo contiene solo 37 geni. Per fare un confronto: il DNA nel nucleo della cellula contiene le informazioni per 20.000-25.000 geni.

Lo sapevate che? A differenza del nostro DNA nei nuclei delle cellule, il mtDNA si trova non protetto nel citoplasma dei mitocondri. Ciò li rende particolarmente sensibili allo stress ossidativo. Il glutatione e gli antiossidanti propri del nostro corpo, che troviamo principalmente nelle sostanze vegetali secondarie , hanno un effetto protettivo .

Catena respiratoria, approvvigionamento energetico e NAD+

Come è noto, l'energia viene prodotta e fornita nel mitocondrio. Questo processo è chiamato respirazione cellulare e avviene attraverso la catena respiratoria, un'interazione di 5 complessi proteici che formano una catena di trasporto degli elettroni. Gli elettroni (particelle caricate negativamente) svolgono quindi un ruolo importante nel processo di produzione di energia. All'inizio della catena respiratoria si trova la molecola NADH, che può donare due elettroni come parte della produzione di energia. Ciò alla fine crea ATP e il "prodotto di scarto" NAD+. Il NAD+ non è altro che la molecola NADH, composta da un solo protone (particella carica positivamente) e due elettroni più poveri.

Per farla breve: La produzione di energia nelle nostre cellule consiste nella scissione degli elettroni contenuti negli alimenti. Durante questo processo viene quindi rilasciata energia. Livelli elevati di NAD+ ora significano che molto NADH viene convertito in ATP, il che significa che la cellula è in grado di produrre molta energia. Questo è un buon segno. Il NAD+ successivamente attiva Sirtuine, un gruppo di geni associati alla longevità. Ne parleremo più avanti.

Lo sapevi? Con l'avanzare dell'età, i livelli di NAD diminuiscono. Questo può essere fatto ad es.B determinarlo semplicemente con un test NAD . Le ragioni di ciò sono varie, dalla riduzione della produzione all’aumento dell’estrazione mineraria. Abbiamo riassunto per voi la presentazione dettagliata della ricerca attuale nel nostro articolo di panoramica “Che cos'è il NAD”.

regeNAD è un complesso dalla formulazione innovativa per aumentare i livelli di NAD - con luteolina e apigenina.

Radicali liberi – specie reattive dell'ossigeno (ROS)

Una teoria selezionata dell'invecchiamento propone che la progressiva disfunzione mitocondriale che si verifica con l'invecchiamento porta a un aumento della produzione di radicali liberi (= specie reattive dell'ossigeno, ROS dall'ingl. specie reattive dell'ossigeno). Ciò danneggia ulteriormente i mitocondri e porta a danni cellulari generali. Gli antiossidanti sono interessanti.

Numerosi studi supportano questa connessione, ma negli ultimi anni i risultati della ricerca sono stati sempre più controversi. Ad esempio, un aumento dei radicali liberi potrebbe prolungare la durata della vita di lieviti e nematodi. Inoltre, le manipolazioni genetiche che hanno causato danni ossidativi non hanno accelerato l’invecchiamento nei topi. Anche la durata della vita dei topi non è stata aumentata dalle manipolazioni che hanno migliorato i meccanismi protettivi antiossidanti.

Allo stesso tempo, la ricerca di base ha fornito prove concrete del ruolo dei radicali liberi nell'innescare la divisione cellulare e i segnali di sopravvivenza in risposta allo stress. Alla luce di questi e di molti altri risultati sorprendenti, la teoria cominciò a vacillare e si rese necessaria una rivalutazione. Analogamente al percorso di segnalazione dell'IGF-1 siamo stati in grado di armonizzare quelli che a prima vista sembravano risultati contraddittori sotto un ombrello comune.

Quindi I ROS sono un segnale di sopravvivenza legato allo stress per compensare il deterioramento associato all'invecchiamento. Quindi il numero di radicali liberi aumenta per garantire la sopravvivenza delle cellule. Almeno fino a quando non tradiranno il loro scopo originario e non peggioreranno, anziché alleviare, i danni legati all’invecchiamento dovuti al massiccio aumento. Potresti anche riassumerlo in un altro modo:

Abbiamo bisogno dei ROS; essi possono agire come compagni di allenamento per le nostre cellule. Ma se diventano eccessivi, provocano danni alle nostre cellule.

Disfunzione mitocondriale e biogenesi

L'invecchiamento causato dalla disfunzione mitocondriale non è mediato solo dai radicali liberi (ROS). Di tutta una serie di altri fattori, diamo uno sguardo più da vicino ad alcuni. Come per tanti processi nel corpo, anche qui è importante la famiglia dei geni delle sirtuine. SIRT1 modula la biogenesi tramite una proteina chiamata PGC-1α. Questa proteina è il “regolatore principale” della biogenesi mitocondriale e un collegamento diretto tra gli stimoli fisiologici esterni (come l’esercizio) e la regolazione mitocondriale.

Un esempio un po' più tangibile: se i bambini piccoli partecipano a sport che richiedono prestazioni di resistenza, le fibre muscolari veloci (per gli sprint) vengono riprogrammate in fibre muscolari lente (per la resistenza). Queste fibre muscolari hanno molti mitocondri per garantire un rifornimento energetico prolungato.

La quantità di mitocondri è determinata da PGC-1α: un livello elevato garantisce un aumento della produzione mitocondriale. Tuttavia una certa distribuzione di base delle fibre muscolari è geneticamente predeterminata. Tuttavia, la parte variabile più piccola è controllata dalle esigenze fisiche tramite PGC-1α. I genitori possono quindi influenzare indirettamente lo sviluppo muscolare dei propri figli attraverso la scelta dello sport.

Sapevi che? Mentre l'esercizio fisico può aumentare i livelli di PGC-1α, preoccupati Infiammazione provoca la diminuzione di PGC-1α. Tipicamente, Nf-kB viene attivato durante i processi infiammatori nel corpo e questo può avere un effetto negativo diretto su PGC-1α. Ciò dimostra ancora una volta che i diversi segni distintivi dell'invecchiamento agiscono tra loro e sono difficili da separare l'uno dall'altro. Inflammaging, il decimo segno distintivo, contribuisce quindi direttamente alla disfunzione mitocondriale.

Torna a Percorsi di longevità. SIRT1 controlla anche la rimozione dei mitocondri danneggiati attraverso L'autofagia, un tipo di smaltimento dei rifiuti nel corpo. SIRT3 prende di mira gli enzimi coinvolti nel metabolismo energetico ed è anche in grado di controllare direttamente il tasso di produzione dei radicali liberi.

Visti da una prospettiva a volo d'uccello, questi risultati supportano l'idea che Le sirtuine agiscono come una sorta di sensore metabolico per influenzare la funzione mitocondriale e proteggere dalle malattie legate all'età. Poiché i mitocondri hanno un proprio piccolo genoma, le corrispondenti mutazioni nell'informazione genetica ne interrompono naturalmente anche la funzionalità.

Dalla teoria alla pratica

Questo per quanto riguarda i meccanismi molecolari nella struttura mitocondriale. Cosa ci offrono questi risultati per la nostra vita quotidiana? Gli studi hanno dimostrato che l'allenamento di resistenza e l'alternanza digiuno migliorano la salute, quindi possono evitare la degenerazione mitocondriale. Da un lato, questo si basa sull’autofagia, che può essere potentemente innescata sia dal digiuno che dall’allenamento di resistenza. D'altra parte, diverse forme di digiuno attivano ulteriori percorsi di longevità, come le sirtuine.

Mitoormesi – piccoli stimoli, grande effetto?

Questo termine dal suono un po' misterioso è formato da mitocondrio e ormesi. Secondo il concetto di ormesitrattamenti blandi tossici innescano risposte compensatorie benefiche. Le risposte compensatorie superano la riparazione del danno iniziale e quindi portano ad un miglioramento della forma cellulare rispetto allo stato precedente al danno.

Questa ipotesi ha le sue origini in Paracelso e quindi nel XVI secolo. secolo indietro. Nel corso del tempo, questa visione è stata confermata sperimentalmente e resa utile dal punto di vista medico per sostanze come la digitale (insufficienza cardiaca), la colchicina (gotta) o gli oppiacei (dolore).

Su questo concetto si sono concentrati anche numerosi filoni di ricerca sull'invecchiamento. Sebbene una grave disfunzione mitocondriale causi malattie, solo i disturbi lievi potrebbero prolungare la durata della vita a causa di una risposta ormetica. Esistono prove scientifiche a sostegno dell'ipotesi che la metformina e resveratrolo sono lievi veleni mitocondriali che inducono stati di bassa energia e quindi aumentano i livelli di AMP. Conosciamo già la conseguenza dal documento sulla misurazione deregolamentata dei nutrienti: l'AMPK viene attivato e quindi rallenta l'invecchiamento.

In alcuni studi la metformina ha prolungato la vita di nematodi e topi. In condizioni nutrizionali normali, il resveratrolo non è riuscito a prolungare la durata della vita dei topi, ma esistono prove scientifiche evidenti che protegge dai danni metabolici e migliora la funzione mitocondriale aumentando il PGC-1α. L'osservazione che la sovraespressione di PGC-1α estende la durata della vita dei moscerini della frutta fornisce un'ulteriore prova del ruolo della proteina nella longevità.

Riepilogo delle vie di segnalazione che circondano i mitocondri e l'invecchiamento. Si ritiene che la mitoormesi, il PGC1a e i radicali liberi abbiano una funzione protettiva.

Conclusione – come possono essere rafforzati i mitocondri?

I mitocondri non sono solo le centrali elettriche della cellula, ma anche potenziali fonti per un invecchiamento sano. La funzione, o meglio la non funzione, ha una profonda influenza sul processo di invecchiamento.

Gli studi mostrano chiaramente che attraverso sport ad es.B Rafforzare i mitocondri può. L'allenamento di resistenza e forza, anche in età avanzata, costituisce la base. Inoltre, dobbiamo proteggere i mitocondri dall’eccessivo stress ossidativo consumando una dieta ricca di sostanze fitochimiche. Il resveratrolo, ad esempio, ha dimostrato di avere un effetto positivo sui mitocondri.

La salute dei mitocondri è sempre strettamente legata ai livelli di NAD. Poiché questi diminuiscono con l'età, può avere senso integrare i precursori, come quelli contenuti in regeNAD . L’aspetto finale del rafforzamento dei nostri mitocondri è garantire che lo “smaltimento” dei vecchi mitocondri avvenga senza intoppi. Tuttavia, l' autofagia (macro) alterata rappresenta il segno distintivo dell'invecchiamento, motivo per cui esamineremo questo aspetto in modo più dettagliato in un altro articolo.

In conclusione, i mitocondri rappresentano un aspetto affascinante della ricerca sull'invecchiamento. L’obiettivo per il futuro è scoprire di più sul motivo per cui i mitocondri diventano meno efficienti con l’avanzare dell’età e come possiamo invertire questa situazione. I primi passi sono già stati fatti.