Kaip biogenezė, dinamika ir mitofagija sutvarko jūsų smegenis
Numatomas skaitymo laikas: 8 protokolas
Kai kurie iš jūsų pradeda suprasti, kad jums reikia sutelkti dėmesį į mitochondrijų funkciją, kad jūsų smegenys būtų sveikos, užtikrinančios gerą nuotaiką ir skatinančios pažinimo funkciją. Kai kurie iš jūsų tiesiog gerai žino, kad mitochondrijos yra svarbiausios. Ir jums gali patikti šis paprastas tinklaraščio įrašas apie šias nuostabias organeles!
Tačiau kai kurie iš jūsų nori daugiau sužinoti apie mitochondrijas, ir jums svarbu sužinoti apie jas. Galbūt jūs esate panašus į mane, kuris turi iš tikrųjų suprasti mano mokslinį „kodėl“, kad kažkas patiktų ir kad mano naujas elgesys turėtų tikslą. Taigi, jei esate toks, šis tinklaraščio įrašas skirtas jums!
Aptarkime būdus, kuriais palaikoma mitochondrijų sveikata, o tada pažiūrėkime, kaip ketogeninė dieta gali paveikti šiuos kelius, kad padėtų jums jaustis geriau. Pradėkime?
Mitochondrijų biogenezė
Mitochondrijų biogenezė yra procesas, kurio metu ląstelėje susidaro naujos mitochondrijos, kuri atlieka svarbų vaidmenį reguliuojant ląstelių metabolizmą, palaikant energijos homeostazę ir švelninant oksidacinio streso poveikį. Šis procesas yra labai reguliuojamas ir apima sudėtingą genų ekspresijos, baltymų transliacijos ir organelių surinkimo koordinavimą.
Pagrindinis mitochondrijų biogenezės veiksnys yra transkripcijos koaktyvatorius PGC-1α. Neišsigąskite mažos abėcėlės sriubos. Tai lengva suprasti! Aš pažadu.
PGC-1α genas koduoja baltymą, vadinamą PGC-1α. Nenuostabu, nes dauguma genų pateikia nurodymus, kaip gaminti baltymus.
PGC-1α yra baltymas, padedantis kurti ir palaikyti sveikas mitochondrijas neuronuose, skatindamas naujų mitochondrijų gamybą. Jis suaktyvina genų, dalyvaujančių mitochondrijų biogenezėje (kūryboje!) ir veikime, ekspresiją, galiausiai gamindamas naujas mitochondrijas ir sustiprindamas esamų mitochondrijų gebėjimą gaminti energiją!
Apskritai mitochondrijų biogenezės procesas apima koordinuotą daugelio genų ekspresiją ir daugybės baltymų bei kitų molekulių surinkimą, o tai baigiasi naujų mitochondrijų susidarymu ląstelėje. Ir jei ši mitochondrijų funkcijos dalis nevyksta sveikai, jūsų smegenys išalks energijos, reikalingos darbui ir savęs palaikymui. Tai sukelia daugybę neigiamų padarinių, kurie sukelia problemų su šiais kitais mitochondrijų keliais.
Taigi sužinokime daugiau.
Mitochondrijų dinamika
Mitochondrijų dinamika reiškia, kaip mitochondrijos keičia savo formą ir dydį, reaguodamos į skirtingus mūsų kūno signalus. Šį procesą valdo du pagrindiniai procesai: sintezė ir dalijimasis. Neišsigąskite šių dviejų terminų (kaip ir aš), nes čia juos paaiškinsiu paprasčiausiai.
Sintezija yra tada, kai dvi ar daugiau mitochondrijų susijungia ir sudaro didesnį, labiau tarpusavyje susijusį tinklą, o dalijimasis vyksta tada, kai mitochondrija suskyla į du ar daugiau mažesnių vienetų. Mitochondrijų susiliejimas gali padidinti pagaminamos energijos kiekį, o dalijimasis gali jį sumažinti. Tai leidžia mitochondrijoms prisitaikyti prie skirtingų ląstelių energijos poreikių.
Vykstant sintezei ir dalijimuisi, mitochondrijos gali prisitaikyti prie kintančių energijos poreikių ir reaguoti į ląstelių stresorius. Taip yra todėl, kad kai mitochondrijos susilieja, jos dalijasi ištekliais ir gali pagaminti daugiau energijos nei būdamos atskirai. Ir atvirkščiai, kai mitochondrijos dalijasi, jos tampa mažesnės ir labiau izoliuotos, o tai gali sumažinti energijos gamybą.
Mitochondrijų formos pokyčiai yra svarbūs ir gali padėti jiems reaguoti į ląstelių stresorius. Pavyzdžiui, kai ląstelės yra veikiamos didelio oksidacinio streso (kuris gali pažeisti ląsteles ir DNR), mitochondrijos gali dalytis, kad susidarytų naujos, sveikesnės mitochondrijos, galinčios geriau susidoroti su stresu. Šie formos (morfologijos) pokyčiai taip pat gali padėti palengvinti ryšį tarp mitochondrijų ir kitų ląstelės dalių. Pavyzdžiui, mitochondrijų susiliejimas gali leisti keistis baltymais ir kitomis molekulėmis tarp mitochondrijų, kurios gali būti svarbios reguliuojant ląstelių metabolizmą ir energijos gamybą.
Mitochondrijų mitofagija
Mitochondrijų mitofagija yra procesas, kurio metu ląstelės selektyviai pašalina pažeistas ar disfunkcines mitochondrijas, padeda palaikyti sveiką mitochondrijų tinklą ir sumažinti oksidacinį stresą. Ir dabar jūs visi žinote, ką tai reiškia smegenų funkcijai!
Mitochondrijų mitofagijos procesas apima kelis etapus. Pirma, pažeistos ar disfunkcinės mitochondrijos yra identifikuojamos ir pažymėtos sunaikinimui procesu, vadinamu ubikvitinacija. Šis įdomus žodis apibūdina procesą, kurio metu baltymas, vadinamas ubikvitinu, pridedamas prie pažeistų mitochondrijų, pažymint jas pašalinimui.
Tada pažymėtas mitochondrijas supa membraninė struktūra, vadinama autofagosoma, kuri sudaro pūslę, kuri sugeria pažeistas mitochondrijas. Tada autofagosoma susilieja su lizosoma, specializuota organele, kurioje yra fermentų, galinčių suskaidyti ir skaidyti ląstelių atliekas.
Kai pažeistos mitochondrijos yra lizosomos viduje, fermentai jas suskaido į sudedamąsias dalis, kurias ląstelė gali perdirbti. Tai sudėtingas procesas, susidedantis iš kelių žingsnių ir įvairių korinio komponentų koordinavimo. Laimei, jums nereikia suprasti visų veiksmų, kad žinotumėte, jog šis mitochondrijų procesas yra labai svarbus siekiant jūsų smegenų sveikatos tikslų.
Mitochondrijų disfunkcijos ir mitochondrijų kokybės kontrolės mechanizmų (pvz., mitofagijos) gedimo laikotarpiais ROS/RNS gali pažeisti ląstelių makromolekules ir sukelti nekrozinę ląstelių mirtį. Tinkama mitofagijos takų kontrolė ir koordinavimas yra labai svarbūs norint išvengti ląstelių mirties ir uždegimo.
Swerdlow, NS ir Wilkins, HM (2020). Mitofagija ir smegenys. Tarptautinis molekulinių mokslų žurnalas, 21(24), 9661. https://doi.org/10.3390/ijms21249661
Šis selektyvus pažeistų mitochondrijų pašalinimo procesas padeda išlaikyti sveiką mitochondrijų tinklą ir sumažinti oksidacinį stresą ir iš esmės yra didžiulis jūsų gebėjimo atgauti nuotaiką ir pažinimo funkcijas komponentas!
#MitochondrijosMaterijos
Smegenyse mitofagija yra ypač svarbi dėl didelio smegenų ląstelių energijos poreikio ir jų jautrumo oksidaciniam stresui. Sutrikusi mitochondrijų funkcija ir oksidacinis stresas buvo susiję su įvairių neurodegeneracinių sutrikimų ir psichinių ligų vystymusi.
Ketogeninės dietos ir mitochondrijos
Manau, kad jums svarbu žinoti, kad ketogeninė dieta turi didelį teigiamą poveikį šiems mitochondrijų keliams.
Yra įrodymų, kad ketogeninės dietos gali paveikti mitochondrijų dinamiką, įskaitant sintezės ir dalijimosi procesus, kurie formuoja mitochondrijų morfologiją. Tyrimai su gyvūnais ir žmonėmis parodė, kad ketogeninės dietos gali padidinti mitochondrijų sintezėje dalyvaujančių genų ekspresiją, padidinti mitochondrijų dydį ir tinklo sudėtingumą.
Naujausi tyrimai parodė, kad ketogeninės dietos gali sumažinti genų, dalyvaujančių mitochondrijų dalijimąsi, ekspresiją, o tai gali skatinti mitochondrijų susiskaidymą ir disfunkciją. Konkrečiai, ketogeninė dieta sumažina baltymo Drp1, dalyvaujančio mitochondrijų dalijimosi procese, ekspresiją.
KD gali slopinti ER [endoplazminio tinklo] stresą ir apsaugoti mitochondrijų vientisumą, slopindamas Drp1 mitochondrijų perkėlimą, kad slopintų NLRP3 uždegiminį aktyvavimą, taip darydamas neuroprotekcinį poveikį.
Kodėl norėtume sumažinti mitochondrijų dalijimąsi? Kadangi per didelis mitochondrijų dalijimasis gali sukelti mitochondrijų susiskaidymą ir disfunkciją, kuri buvo susijusi su įvairiomis ligomis, įskaitant neurodegeneracinius sutrikimus.
Šie mitochondrijų dinamikos pokyčiai gali prisidėti prie bendro mitochondrijų funkcijos pagerėjimo, pastebėto taikant ketogenines dietas.
Nors mechanizmai, per kuriuos ketogeninė dieta gali pagerinti šias sąlygas, išplečia ne tik mitochondrijų funkciją, tai, kiek mitybos ketozė padidina priklausomybę nuo mitochondrijų metabolizmo, aiškiai rodo, kad mitochondrijų adaptacija yra pagrindinis veiksnys.
Milleris, VJ, Villamena, FA ir Volek, JS (2018). Mitybos ketozė ir mitohormezė: galimas poveikis mitochondrijų funkcijai ir žmonių sveikatai. Mitybos ir medžiagų apykaitos žurnalas, 2018. https://doi.org/10.1155/2018/5157645
Išvada
Taigi taip, mitochondrijos yra mūsų ląstelių jėgainės, atsakingos už energijos, reikalingos mūsų ląstelėms tinkamai funkcionuoti, gamybą. Tačiau mitochondrijų dinamikos, mitochondrijų mitofagijos ir mitochondrijų biogenezės procesai taip pat yra labai svarbūs palaikant šių gyvybiškai svarbių organelių sveikatą ir tinkamą funkciją.
Per šiuos procesus ląstelės gali reguliuoti energijos gamybą ir metabolizmą smegenyse. Mums reikia, kad šie būdai gerai veiktų, kad galėtume prisitaikyti prie kintančių energijos poreikių, reaguoti į ląstelių stresorius ir užkirsti kelią pažeistų ar disfunkcinių mitochondrijų kaupimuisi. O kas atsitiks, kai šie keliai smegenyse sutrinka? Matome psichikos ligų ir neurodegeneracinių sutrikimų vystymąsi.
Jei paskutinis teiginys skamba skandalingai ir nemoksliškai, turite pasivyti metabolinės psichiatrijos ir neurologijos sritis. Rekomenduočiau pasitikrinti Chriso Palmerio knyga „Smegenų energija“. (žr. nuorodas).
Šiame tinklaraščio įraše sužinojote, kad naujausi tyrimai patvirtina teiginį, kad ketogeninė dieta gali turėti svarbių pasekmių mitochondrijų dinamikai ir funkcijai. Ir mes nekalbame apie ketogenines dietas, turinčias niūrų poveikį. Ketogeninė dieta tiesiogine prasme keičia genų, dalyvaujančių mitochondrijų dalijimosi ir sintezės procese, ekspresiją ir daro neuroprotekcinį poveikį.
Jei norite dirbti su manimi ir atlikti tokias mitochondrijų funkcijas, kaip šios, kviečiame pasiteirauti apie mano internetinę programą žemiau:
Tikiuosi, kad šis tinklaraščio įrašas prisidėjo prie jūsų supratimo apie procesus, reguliuojančius mitochondrijų funkciją ir dinamiką ir kaip ketogeninės dietos gali būti galinga intervencija gydant medžiagų apykaitos sutrikimus smegenyse, kurie pasireiškia psichikos ir neurologiniais sutrikimais.
Nes jūs turite teisę žinoti visus būdus, kaip galite jaustis geriau.
Nuorodos
Guo, M., Wang, X., Zhao, Y., Yang, Q., Ding, H., Dong, Q., … & Cui, M. (2018). Ketogeninė dieta pagerina smegenų išeminę toleranciją ir slopina NLRP3 uždegiminį aktyvavimą, užkertant kelią Drp1 sukeltam mitochondrijų dalijimuisi ir endoplazminiam tinkliniam stresui. Molekulinės neurologijos sienos, 1186. https://doi.org/10.3389/fnmol.2018.00086
Milleris, VJ, Villamena, FA ir Volek, JS (2018). Mitybos ketozė ir mitohormezė: galimas poveikis mitochondrijų funkcijai ir žmonių sveikatai. Mitybos ir medžiagų apykaitos žurnalas, 2018. https://doi.org/10.1155/2018/5157645
Palmer, CD (2014). Smegenų energija. Akademinė spauda. https://brainenergy.com/
Qu, C., Keijer, J., Adjobo-Hermans, MJ, van de Wal, M., Schirris, T., van Karnebeek, C., … & Koopman, WJ (2021). Ketogeninė dieta kaip terapinė intervencijos strategija sergant mitochondrijų liga. Tarptautinis biochemijos ir ląstelių biologijos žurnalas, 138106050. https://doi.org/10.1016/j.biocel.2021.106050
Swerdlow, NS ir Wilkins, HM (2020). Mitofagija ir smegenys. Tarptautinis molekulinių mokslų žurnalas, 21(24), 9661. https://doi.org/10.3390/ijms21249661
3 komentarai