Μιτοχόνδρια, Ανοσία και Αθλητισμός: Ένας Νέος Στόχος για την Καταπολέμηση της Παχυσαρκίας που Σχετίζεται με την Ηλικία

Επιστήμονες από το Εθνικό Ινστιτούτο Καρδιάς, Πνευμόνων και Αίματος των ΗΠΑ (NHLBI, NIH) - Jin Ma, Annie Son, Yulim Son, Ping-Yuan Wang και Paul Hwang - δημοσίευσαν μια ανασκόπηση στοTrends in Endocrinology & Metabolism, στην οποία συνοψίζουν τα στοιχεία για τον βασικό ρόλο της μιτοχονδριακής έμφυτης ανοσολογικής σηματοδότησης στον τρόπο με τον οποίο ο σκελετικός μυς προσαρμόζεται στην άσκηση και αποκτά μεταβολική αντίσταση στην παχυσαρκία και τη γήρανση.

Πρόβλημα

Παραδοσιακά, η φλεγμονώδης απόκριση μετά την άσκηση θεωρείται «παρενέργεια» της μικροβλάβης στους μύες. Ωστόσο, ολοένα και περισσότερα στοιχεία υποδηλώνουν ότι μια ελεγχόμενη ανοσολογική απόκριση είναι σημαντική για την αναδόμηση των μεταβολικών προγραμμάτων των μυών — μειώνει τα αποθέματα λίπους, βελτιώνει την ευαισθησία στην ινσουλίνη και ενισχύει την κυτταρική αντίσταση στο στρες.

Η ραχοκοκαλιά cGAS–STING–NF-κB

1. Μειωμένα CHCHD4 και TRIAP1

   • Με την τακτική άσκηση, τα επίπεδα δύο πρωτεϊνών, της CHCHD4 και της TRIAP1, που εμπλέκονται στην μιτοχονδριακή ομοιόσταση, μειώνονται στα μιτοχόνδρια των σκελετικών μυών.

2. Ενεργοποίηση του cGAS–STING

   • Η ανεπάρκεια αυτών των πρωτεϊνών έχει ως αποτέλεσμα τη «διαρροή» μιτοχονδριακού DNA στο κυτταρόπλασμα, όπου αναγνωρίζεται από τον αισθητήρα cGAS (κυκλική συνθάση GMP-AMP).

   • Το CGAS παράγει τον δεύτερο αγγελιοφόρο cGAMP, ο οποίος ενεργοποιεί τον προσαρμογέα STING στο ενδοπλασματικό δίκτυο.

3. Συμπερίληψη της οδού NF-κB

   • Η αλληλουχία κινασών που εξαρτάται από το STING ενεργοποιεί τον μεταγραφικό παράγοντα NF-κB, ο οποίος ρυθμίζει την έκφραση γονιδίων που είναι υπεύθυνα για τη μιτοχονδριακή βιογένεση, την αγγειογένεση και την αντιοξειδωτική προστασία.

Βιολογικές επιδράσεις

• Προσαρμογή στην εκπαίδευση

  • Ο σχηματισμός νέων μιτοχονδρίων και τριχοειδούς δικτύου διεγείρεται και βελτιώνεται η αερόβια ικανότητα των μυών.

• Μεταβολική αντίσταση

  • Τα μεταλλαγμένα ποντίκια με απλοανεπάρκεια CHCHD4 προστατεύτηκαν από την παχυσαρκία στα τέλη της ζωής παρά μια δίαιτα υψηλής θερμιδικής αξίας.

• Κυτταρική ανθεκτικότητα

  • Τα ενεργοποιημένα γονίδια των αντιοξειδωτικών ενζύμων και των συνοδών γονιδίων (Hsp70, MnSOD) αυξάνουν την αντοχή στο οξειδωτικό και θερμικό στρες.

Δηλώσεις συγγραφέων

«Είμαστε οι πρώτοι που συγκεντρώνουμε στοιχεία ότι οι μιτοχονδριακοί αισθητήρες της έμφυτης ανοσίας δεν μεσολαβούν απλώς στη φλεγμονή, αλλά αντίθετα οδηγούν σε βασικές μεταβολικές προσαρμογές στην άσκηση», λέει ο Jin Ma.

«Η στόχευση της οδού cGAS–STING στους μύες αποτελεί μια πολλά υποσχόμενη οδό για την ανάπτυξη μιας «μοριακής άσκησης» που θα μπορούσε να προσφέρει ορισμένα από τα οφέλη της άσκησης σε ασθενείς που δεν μπορούν να ασκηθούν», προσθέτει ο Paul Hwang.

Προοπτικές Ραδιοτηλεόρασης

1. Μιμητικά φυσικής κατάστασης: Οι μικρομοριακοί αγωνιστές STING ή οι τροποποιητές CHCHD4/TRIAP1 μπορούν να μιμηθούν τις επιδράσεις της άσκησης.
2. Θεραπεία μεταβολικών νοσημάτων. Η διέγερση αυτού του άξονα μπορεί να αποτελέσει μια νέα στρατηγική για την παχυσαρκία, τον σακχαρώδη διαβήτη τύπου 2 και τη σαρκοπενία στους ηλικιωμένους.
3. Βελτιωμένη ανάρρωση. Η ενίσχυση της μιτοχονδριακής ανθεκτικότητας θα επιταχύνει την αποκατάσταση μετά από τραυματισμούς και χειρουργικές επεμβάσεις.

Αυτή η μελέτη υπογραμμίζει τη διττή φύση των μιτοχονδρίων και της έμφυτης ανοσίας: εκτός από την προστασία από παθογόνα, αποτελούν σηματοδοτικούς κόμβους που συνδέουν τη σωματική δραστηριότητα με την μεταβολική υγεία και την ανθεκτικότητα στο στρες.