Mitohondriji, imunitet i sport: nova meta u borbi protiv pretilosti povezane sa starenjem

Znanstvenici američkog Nacionalnog instituta za srce, pluća i krv (NHLBI, NIH) - Jin Ma, Annie Son, Yulim Son, Ping-Yuan Wang i Paul Hwang - objavili su pregled učasopisu Trends in Endocrinology & Metabolism u kojem sažimaju dokaze o ključnoj ulozi mitohondrijske urođene imunološke signalizacije u načinu na koji se skeletni mišići prilagođavaju vježbanju i stječu metaboličku otpornost na pretilost i starenje.

Problem

Tradicionalno, upalni odgovor nakon vježbanja smatran je "nuspojavom" mikrooštećenja mišića. No sve više dokaza upućuje na to da je kontrolirani imunološki odgovor važan za obnovu metaboličkih programa mišića - smanjuje zalihe masti, poboljšava osjetljivost na inzulin i jača staničnu otpornost na stres.

Okosnica cGAS–STING–NF-κB

1. Smanjeni CHCHD4 i TRIAP1

   • Redovitom tjelovježbom, razine dvaju proteina, CHCHD4 i TRIAP1, uključenih u mitohondrijsku homeostazu, smanjuju se u mitohondrijima skeletnih mišića.

2. Aktivacija cGAS–STING-a

   • Nedostatak ovih proteina rezultira "curenjem" mitohondrijske DNA u citosol, gdje je prepoznaje cGAS (ciklička GMP-AMP sintaza) senzor.

   • CGAS generira sekundarni glasnik cGAMP, koji aktivira STING adapter na endoplazmatskom retikulumu.

3. Uključivanje NF-κB puta

   • STING-ovisna kaskada kinaza aktivira transkripcijski faktor NF-κB, koji regulira ekspresiju gena odgovornih za mitohondrijsku biogenezu, angiogenezu i antioksidativnu zaštitu.

Biološki učinci

• Prilagodba treningu

  • Stimulira se stvaranje novih mitohondrija i kapilarne mreže, a poboljšava se aerobni kapacitet mišića.

• Metabolička otpornost

  • Mutirani miševi s CHCHD4 haploinsuficijencijom bili su zaštićeni od pretilosti u kasnijoj životnoj dobi unatoč visokokaloričnoj prehrani.

• Stanična otpornost

  • Uključeni geni antioksidativnih enzima i šaperona (Hsp70, MnSOD) povećavaju otpornost na oksidativni i toplinski stres.

Izjave autora

„Prvi smo koji su prikupili dokaze da mitohondrijski senzori urođenog imuniteta ne posreduju samo u upali, već pokreću ključne metaboličke prilagodbe vježbanju“, kaže Jin Ma.

„Ciljanje cGAS-STING puta u mišićima obećavajući je put za razvoj 'molekularne vježbe' koja bi mogla pružiti neke od prednosti vježbanja pacijentima koji to ne mogu“, dodaje Paul Hwang.

Izgledi za emitiranje

1. Mimetici za fitness: Male molekule STING agonista ili CHCHD4/TRIAP1 modifikatora mogu oponašati učinke vježbanja.
2. Terapija metaboličkih bolesti. Stimulacija ove osi mogla bi postati nova strategija za pretilost, dijabetes melitus tipa 2 i sarkopeniju u starijih osoba.
3. Poboljšani oporavak. Jačanje mitohondrijske otpornosti ubrzat će rehabilitaciju nakon ozljeda i operacija.

Ova studija ističe dvojaku prirodu mitohondrija i urođenog imuniteta: osim što štite od patogena, oni su signalna središta koja povezuju tjelesnu aktivnost s metaboličkim zdravljem i otpornošću na stres.