Mitochondrie, imunita a šport: nový cieľ v boji proti obezite súvisiacej s vekom

Vedci z amerického Národného inštitútu srdca, pľúc a krvi (NHLBI, NIH) - Jin Ma, Annie Son, Yulim Son, Ping-Yuan Wang a Paul Hwang - publikovali v časopise Trends in Endocrinology & Metabolism prehľad, v ktorom zhrnuli dôkazy o kľúčovej úlohe mitochondriálnej vrodenej imunitnej signalizácie v tom, ako sa kostrové svalstvo prispôsobuje cvičeniu a získava metabolickú odolnosť voči obezite a starnutiu.

Problém

Tradične sa zápalová reakcia po cvičení považovala za „vedľajší účinok“ mikropoškodenia svalov. Rastúci počet dôkazov však naznačuje, že kontrolovaná imunitná reakcia je dôležitá pre obnovu metabolických programov svalov – znižuje zásoby tuku, zlepšuje citlivosť na inzulín a posilňuje bunkovú odolnosť voči stresu.

Hlavný reťazec cGAS–STING–NF-κB

1. Znížené hladiny CHCHD4 a TRIAP1

   • Pri pravidelnom cvičení sa v mitochondriách kostrového svalstva znižujú hladiny dvoch proteínov, CHCHD4 a TRIAP1, ktoré sa podieľajú na mitochondriálnej homeostáze.

2. Aktivácia cGAS–STING

   • Nedostatok týchto proteínov vedie k „úniku“ mitochondriálnej DNA do cytozolu, kde ju rozpoznáva senzor cGAS (cyklická GMP-AMP syntáza).

   • CGAS generuje druhého posla cGAMP, ktorý aktivuje STING adaptér na endoplazmatickom retikule.

3. Zahrnutie dráhy NF-κB

   • Kaskáda STING-dependentných kináz spúšťa transkripčný faktor NF-κB, ktorý reguluje expresiu génov zodpovedných za mitochondriálnu biogenézu, angiogenézu a antioxidačnú ochranu.

Biologické účinky

• Adaptácia na tréning

  • Stimuluje sa tvorba nových mitochondrií a kapilárnej siete a zlepšuje sa aeróbna kapacita svalov.

• Metabolická rezistencia

  • Mutantné myši s haploinsuficienciou CHCHD4 boli v neskorom veku chránené pred obezitou napriek vysokokalorickej diéte.

• Bunková odolnosť

  • Aktivované gény antioxidačných enzýmov a chaperónov (Hsp70, MnSOD) zvyšujú odolnosť voči oxidačnému a tepelnému stresu.

Vyhlásenia autorov

„Sme prví, ktorí zhromažďujú dôkazy o tom, že mitochondriálne senzory vrodenej imunity nielen sprostredkúvajú zápal, ale namiesto toho riadia kľúčové metabolické adaptácie na cvičenie,“ hovorí Jin Ma.

„Zameranie sa na dráhu cGAS-STING vo svaloch je sľubnou cestou k vývoju „molekulárneho cvičenia“, ktoré by mohlo poskytnúť niektoré z výhod cvičenia pacientom, ktorí cvičenie nedokážu,“ dodáva Paul Hwang.

Vyhliadky vysielania

1. Fitness mimetiká: Malé molekuly STING agonistov alebo modifikátorov CHCHD4/TRIAP1 môžu napodobňovať účinky cvičenia.
2. Terapia metabolických ochorení. Stimulácia tejto osi sa môže stať novou stratégiou pre obezitu, diabetes mellitus 2. typu a sarkopéniu u starších ľudí.
3. Zlepšená regenerácia. Posilnenie mitochondriálnej odolnosti urýchli rehabilitáciu po zraneniach a operáciách.

Táto štúdia zdôrazňuje dvojakú povahu mitochondrií a vrodenej imunity: okrem ochrany pred patogénmi slúžia ako signálne uzly, ktoré spájajú fyzickú aktivitu s metabolickým zdravím a odolnosťou voči stresu.