Митохондриальная теория старения

Материал из Lifext - продление жизни
Перейти к: навигация, поиск

Митохондриальная теория старения впервые была предложена в 1978 году. Теория опирается на то, что главным источником свободных радикалов в клетке являются митохондрии.

Теория утверждает, что старение у людей и животных обусловлено накоплением повреждений в митохондриях и митохондриальной.

Митохондрии являются основными продуцентами свободных радикалов в эукариотических клетках. Свободные радикалы, такие как: супероксид-радикал или гидроксид-радикал, в норме образуются в митохондриях в ходе работы дыхательной цепи, обеспечивающей синтез АТФ — основной энергетической «валюты» клетки.

Митохондрии также в большей степени подвержены повреждениям от свободных радикалов: митохондриальная ДНК, в отличие от ядерной, не защищена гистонами или другими ДНК-связывающими белками. И, так как митохондрии являются важными клеточными органеллами, нарушение их работы может приводить к таким драматическим последствиям, как, например, апоптоз — программируемая клеточная смерть.

Исследования

Исключительная продолжительность жизни голых землекопов может быть объяснена митохондриальной антиоксидантной защитой

Metabolism of H2O2 during Horseradish peroxidase‐ based efflux assays. Reactive oxygen species (ROS) are generated on either side of the inner membrane, mostly under the form of superoxide (O2•−) but also directly as H2O2. Superoxide released inside and outside the matrix will be converted into H2O2 by the Cu/ZnSOD and MnSOD, respectively. The proportion released inside is additive with the existing pool of H2O2, leading to two ultimate fates: (a) diffusion across membranes to reach the detection system, or (b) consumption by matrix‐based antioxidants pathways. The reductases of the GSH‐ and Trx‐dependent pathways are activated by provision of NADPH, when substrate is oxidized, and thus concomitantly with ROS formation. Inhibitors for the GSH (CDNB)‐ and Trx (auranofin)‐dependent pathways (also used in this study) are depicted in red
  • Статья написана 4 исследователями из 3 университетов Канады, опубликована в журнале Aging cell, импакт-фактор 7.627, место 2/49 (Geriatrics & Gerontology) и место 36/190 (Cell Biology). Ссылка на статью, дата публикации июнь 2019.

Голые землекопы - это млекопитающие размером с мышь, с исключительной продолжительностью жизни (> 30 против <4 лет для мышей).

Плюс, они устойчивы к патологиям, связанным со старением, таким как сердечно-сосудистые и легочные заболевания, рак и нейродегенерация.

Однако механизмы, лежащие в основе этой исключительной долговечности и устойчивости к болезням, остаются недостаточно изученными.

Согласно теории окислительного стресса старения:

  • старение является результатом накопления окислительного повреждения, вызванного активными видами кислорода (АФК) митохондриального происхождения
  • митохондрии долгоживущих видов дают меньше АФК, чем митохондрии короткоживущих видов

Тем не менее, сравнительные исследования за последние 28 лет не подтвердили последнее утверждение. Мы предположили, что не различия в выработке АФК, а способность утилизировать АФК, может отличать долгоживущие виды от короткоживущих видов.

Чтобы проверить эту гипотезу, мы сравнили митохондриальное производство и потребление перекиси водорода (H2O2; в качестве показателя общего метаболизма АФК) сердцем и мышцами у голых землекопов и мышей.

Мы обнаружили:

  • что эти два вида имели сопоставимые скорости образования митохондриальной H2O2 в обеих тканях;
  • однако способность митохондрий потреблять АФК была значительно выше у голых землекопов;

В частности, максимальные наблюдаемые уровни потребления были приблизительно в два и пять раз выше у голых землекопов, чем у мышей, для скелетных мышц и сердца, соответственно.

Наши результаты показывают, что различия в способности детоксикации матричных АФК между видами могут способствовать их расхождению в продолжительности жизни.

...

Далее важный вывод исследователей (с точки зрения @Lifext)

Наш вывод о лучшей защите от H2O2 в матрице митохондрий голых землекопов, а также предыдущий вывод о большей защите от супероксида (более высокая активность MnSOD, Andziak et al., 2005) подтверждают митохондриальную теорию старения.

Удивительным открытием, однако, является то, что усиление антиоксидантов в матриксе (привет статья на Хабре https://habr.com/ru/company/lifext/blog/408037/), а не подавление производства базальных АФК в матриксе долгоживущих видов, по-видимому, является преобладающим механизмом защиты.

См. также