Mitohondriji, imunost in šport: nova tarča za boj proti starostni debelosti

Znanstveniki z ameriškega Nacionalnega inštituta za srce, pljuča in kri (NHLBI, NIH) - Jin Ma, Annie Son, Yulim Son, Ping-Yuan Wang in Paul Hwang - so objavili pregled v revijiTrends in Endocrinology & Metabolism, v katerem povzemajo dokaze o ključni vlogi mitohondrijske prirojene imunske signalizacije pri tem, kako se skeletne mišice prilagajajo vadbi in pridobivajo presnovno odpornost na debelost in staranje.

Težava

Tradicionalno se je vnetni odziv po vadbi štel za »stranski učinek« mikropoškodb mišic. Vendar pa vse več dokazov kaže, da je nadzorovan imunski odziv pomemben za obnovo mišičnih presnovnih programov – zmanjšuje zaloge maščob, izboljšuje občutljivost na inzulin in krepi celično odpornost na stres.

Ogrodje cGAS–STING–NF-κB

1. Zmanjšana CHCHD4 in TRIAP1

   • Z redno vadbo se v mitohondrijih skeletnih mišic zmanjšata ravni dveh beljakovin, CHCHD4 in TRIAP1, ki sodelujeta pri mitohondrijski homeostazi.

2. Aktivacija cGAS–STING

   • Pomanjkanje teh beljakovin povzroči "puščanje" mitohondrijske DNK v citosol, kjer jo prepozna senzor cGAS (ciklična GMP-AMP sintaza).

   • CGAS generira sekundarni prenašalec cGAMP, ki aktivira adapter STING na endoplazemskem retikulumu.

3. Vključitev poti NF-κB

   • Kaskada kinaz, odvisna od STING, sproži transkripcijski faktor NF-κB, ki uravnava izražanje genov, odgovornih za mitohondrijsko biogenezo, angiogenezo in antioksidativno zaščito.

Biološki učinki

• Prilagajanje treningu

  • Spodbuja se nastanek novih mitohondrijev in kapilarne mreže ter izboljšuje aerobna zmogljivost mišic.

• Presnovna odpornost

  • Mutantne miši s haploinsuficienco CHCHD4 so bile v poznem življenju zaščitene pred debelostjo kljub visokokalorični dieti.

• Celična odpornost

  • Vklopljeni geni antioksidativnih encimov in šaperonov (Hsp70, MnSOD) povečajo odpornost na oksidativni in toplotni stres.

Izjave avtorjev

"Prvi smo zbrali dokaze, da mitohondrijski senzorji prirojene imunosti ne posredujejo zgolj pri vnetju, temveč spodbujajo ključne presnovne prilagoditve vadbi," pravi Jin Ma.

"Ciljanje na pot cGAS-STING v mišicah je obetavna pot za razvoj 'molekularne vadbe', ki bi lahko zagotovila nekatere koristi vadbe bolnikom, ki je ne morejo izvajati," dodaja Paul Hwang.

Možnosti oddajanja

1. Fitnes mimetiki: Majhne molekule STING agonistov ali modifikatorjev CHCHD4/TRIAP1 lahko posnemajo učinke vadbe.
2. Zdravljenje presnovnih bolezni. Stimulacija te osi bi lahko postala nova strategija za debelost, sladkorno bolezen tipa 2 in sarkopenijo pri starejših.
3. Izboljšano okrevanje. Krepitev mitohondrijske odpornosti bo pospešila rehabilitacijo po poškodbah in operacijah.

Ta študija poudarja dvojno naravo mitohondrijev in prirojene imunosti: poleg zaščite pred patogeni so tudi signalna središča, ki povezujejo telesno aktivnost z metabolnim zdravjem in odpornostjo na stres.