Nadir genetik mutasyonların neden olduğu mitokondriyal kusurlar, insan hücrelerinin metabolizmalarını hızlandırmasına neden olur. Bu, kısa süreli hayatta kalmaya yardımcı olsa da, yüksek bir bedeli var: hücrelerin yaşlanma hızında çarpıcı bir artış. Hipermetabolizma, herkes yaşlandıkça çoğu hücrenin bozulmasının temel nedenlerinden biri de olabilir.
Çözüm, hücrelerde enerji sağlayan organeller olan mitokondriye bağlanabilir. Bu kavram yeni değil, ancak şimdiye kadar insan hücrelerinde doğrudan kanıt yoktu.
Communications Biology’de yayınlanan ve Columbia Üniversitesi’nden araştırmacılar tarafından yürütülen yakın tarihli bir araştırma, bozulmuş mitokondriye sahip insan hücrelerinin yanıt verdiğini ortaya çıkardı. aşırı hıza geçerek ve daha fazla enerji kullanarak. Hipermetabolizma olarak bilinen bu süreç, hücrelerin geçici olarak hayatta kalmasına izin verir, ancak aynı zamanda yaşlanma hızlarını da önemli ölçüde hızlandırır.
“Bulgular, nadir mitokondriyal hastalıkları olan hastalardan elde edildi, ancak aynı zamanda Columbia Üniversitesi Vagelos Doktorlar ve Cerrahlar Koleji’nde davranışsal tıp (psikiyatri ve nörolojide) doçenti olan baş araştırmacı Ph.D. Dr. 4}
“Ayrıca, hipermetabolizma biz yaşlandıkça çoğu hücrenin bozulmasının temel bir nedeni olabilir.”
Hipermetabolik hücreler daha hızlı yaşlanır
Genellikle mitokondriyal bozuklukların (ki bu besin kaynaklarının kullanılabilir enerjiye dönüştürülmesini bozar), enerjiyi korumak için hücreleri metabolik hızlarını yavaşlatmaya zorlar. Bununla birlikte, mitokondriyal hastalığı olan hastalardan alınan hücrelerde metabolik aktivite ve enerji tüketimini analiz eden araştırmacılar, bozulmuş mitokondriye sahip hücrelerin enerji harcamalarını iki katına çıkardıklarını buldular. Ayrıca, farklı mitokondriyal hastalıkları olan yüzlerce hastadan alınan verilerin yeniden analiz edilmesi, mitokondriyal kusurların aynı zamanda tüm vücut seviyesinde yaşamanın enerji maliyetini artırdığını gösterdi.
Bu enerji artışı, hücrelerin çalışmasını sürdürmesine rağmen, aynı zamanda hücrenin telomerleri (kromozomlarımızın uçlarını koruyan kapaklar) ve stres tepkilerini ve iltihaplanmayı aktive eder. Net etki, biyolojik yaşlanmayı hızlandırır.
“Hücreler, proteinleri ve kısa süreli hayatta kalma için gerekli olan diğer maddeleri yapmak için daha fazla enerji harcadıklarında, muhtemelen telomerleri korumak gibi uzun vadeli hayatta kalmayı sağlayan süreçlerden kaynak çalıyorlardır. “diyor yüksek lisans öğrencisi ve bu araştırmanın baş yazarı Gabriel Sturm.
Hipermetabolizma, yorgunluk ve yaşlanma
Bu hipermetabolik durum, mitokondriyal hastalıkları olan kişilerin neden yorgunluk ve egzersiz intoleransı yaşadıklarını açıklayabilir. diğer semptomlar arasında. “Hücrelerinizde fazladan enerji kullanımını telafi etmek için, vücudunuz size kendinizi fazla zorlamamanızı, enerji tasarrufu yapmanızı ‘söylüyor’. Picard, “İnsanlar yaşlandıkça ve canlılıkları azaldıkça muhtemelen aynı dinamiği görüyoruz” diyor.
Araştırma, mitokondriyal hastalıkları olan hastalar için şu anda tedavi edilemeyen herhangi bir yeni çareye işaret etmiyor, ancak durumu pekiştiriyor hastaların daha fazla hareket etmesi için mevcut öneriler. Sturm, “Daha aktif olursanız, daha fazla enerji harcayacağınız ve muhtemelen semptomlarınızı daha da kötüleştireceğiniz için bu mantıksız görünebilir” diyor. “Ancak egzersizin bir organizmanın verimliliğini arttırdığı biliniyor. Örneğin koşan bir kişi, temel bedensel işlemleri sürdürmek için fiziksel olarak aktif olmayan birine göre daha az enerji kullanır.”
Hücrelerde enerji kullanımını azaltacak ve yorgunluğu ve diğer semptomları iyileştirecek olan organizma verimliliğini artırmak, mitokondriyal hastalıkları olan hastalarda ve sağlıklı kişilerde egzersizin sağlığa faydalarını kısmen açıklayabilir.
Picard, mitokondriyal hastalıklara yönelik yeni tedavi arayışlarında, araştırmacıların hipermetabolizmaya odaklanması gerektiğini söylüyor. “Mitokondriyal kusurlar hücrelerin enerji üretme yeteneğini bozsa da, enerji eksikliği birincil hastalık başlatıcısı olmayabilir. Çalışmamız bu kusurların enerji tüketimini artırdığını gösteriyor. İğneyi terapötik olarak hareket ettirmek için hipermetabolizmayı hedeflememiz gerekebilir. Bunun işe yarayıp yaramayacağını öğrenmek için daha fazla araştırmaya ihtiyacımız var.”
Hipermetabolizma diğer hastalıklarda da yaygındır. Artan hücresel enerji harcaması yaşlanma sürecini yönlendirmede nedensel bir rol oynuyorsa hipermetabolizmayı hedeflemek yorgunluğu iyileştirmenin, insanların yaşam kalitesini iyileştirmenin ve hatta biyolojik yaşlanmayı yavaşlatmanın bir yolu olabilir.
Referans: “OxPhos kusurları neden olur mitokondriyal hastalıkları olan hastalarda ve hücrelerde hipermetabolizma ve yaşam süresini azaltır” yazan Gabriel Sturm, Kalpita R. Karan, Anna S. Monzel, Balaji Santhanam, Tanja Taivassalo, Céline Bris, Sarah A. Ware, Marissa Cross, Atif Towheed, Albert Higgins- Chen, Meagan J. McManus, Andres Cardenas, Jue Lin, Elissa S. Epel, Shamima Rahman, John Vissing, Bruno Grassi, Morgan Levine, Steve Horvath, Ronald G. Haller, Guy Lenaers, Douglas C. Wallace, Marie-Pierre St -Onge, Saeed Tavazoie, Vincent Procaccio, Brett A. Kaufman, Erin L. Seifert, Michio Hirano ve Martin Picard, 12 Ocak 2023, Communications Biology.
DOI: 10.1038/s42003-022-04303-x{ 11}
Çalışma, Ulusal Sağlık Enstitüleri, Baszucki Brain Research Fun tarafından finanse edilmiştir. d, J. Willard ve Alice S. Marriott Vakfı, Musküler Distrofi Derneği, Nicholas Nunno Vakfı, JDF Mitokondriyal Araştırma Fonu ve Shuman Mitokondriyal Hastalık Fonu.