Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Wadliwe mitochondria mogą być korzystne?

Recommended Posts

Już od pewnego czasu wiadomo, że myszy pozbawione jednej z dwóch kopii genu Mclk1 żyją dłużej od osobników, u których występuje on w obu kopiach. Dopiero dalsze badania doprowadziły naukowców do zaskakującego wniosku, że organizmy takich zwierząt w młodości wytwarzają... zadziwiająco dużo wolnych rodników.

Odkrycia dokonał zespół dr. Siegfrieda Hekimiego z McGill University. Naukowcy chcieli sprawdzić zależność pomiędzy ilością wolnych rodników wytwarzanych przez mitochondria (centra energetyczne komórki) oraz liczbą kopii genu Mclk1, kodującego białko biorące udział w syntezie ubichinonów - związków bardzo istotnych dla działania mitochondriów.

Jak się okazało, osłabiona synteza ubichinonów powodowała obniżenie wydajności centrów energetycznych. Było ono efektem "wycieku" wolnych rodników, które w prawidłowo funkcjonującej komórce powinny zostać zneutralizowane, a ich energia - wykorzystana do syntezy wysokoenergetycznych związków użytecznych dla komórki. Co ciekawe jednak, zwiększone narażenie komórek na wolne rodniki stwierdzono tylko u myszy trzymiesięcznych, a więc stosunkowo młodych.

Gdy zwierzęta znajdujące się pod opieką dr. Hekimiego zbadano ponownie na starość, tzn. w wieku 23 miesięcy, okazało się, że ich komórki przeszły zadziwiającą przemianę. Jak wykazała analiza obciążenia tkanek przez wolne rodniki, były one znacznie mniej narażone na uszkodzenia niż u zwierząt posiadających obie kopie Mclk1, przez co wolniej się starzały.

Jak wyjaśnić odkryte zjawisko? Zdaniem autorów eksperymentu, sekretem zwierząt pozbawionych jednej z kopii Mclk1 jest nie ilość wytwarzanych wolnych rodników, lecz miejsce ich interakcji z elementami komórki. Jak oceniają badacze, spadek wydajności mitochondriów prowadzi do zwiększenia ilości wolnych rodników powstających w ich własnym wnętrzu, lecz ogranicza ilość tych powstających w innych częściach komórki. Gdyby okazało się, że jest tak w rzeczywistości, mogłoby to oznaczać, że nieprawdziwa jest hipoteza wiążąca starzenie się całych komórek w wyniku degeneracji mitochondriów. Dla wielu biologów byłaby to bez wątpienia niemała sensacja.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Amerykańscy naukowcy odkryli, że nadmiar przeciwutleniaczy jest patogenny dla serca i mięśni szkieletowych.
      Wiele chorób serca ma związek ze stresem oksydacyjnym, czyli nadmiarem reaktywnych form tlenu. Organizm walczy z nim, wytwarzając endogenne przeciwutleniacze. Celem jest przywrócenie równowagi prooksydacyjno-antyoksydacyjnej (in. homeostazy redoksowej).
      Prof. Rajasekaran Namakkal-Soorappan z Uniwersytetu Alabamy w Birmingham zaczął się zastanawiać, co się stanie przy nadmiarze przeciwutleniaczy. Jego zespół stwierdził, że przesunięcie stanu równowagi w stronę reakcji redukcji - stresu redukcyjnego (ang. reductive stress, RS) - również nie jest zdrowe. Ustalenia Amerykanów mają znaczenie kliniczne dla terapii niewydolności serca.
      Autorzy raportu z pisma Antioxidants and Redox Signaling odkryli w badaniach na modelu mysim, że RS powoduje patologiczne powiększenie serca i dysfunkcję rozkurczową.
      Bazujące na przeciwutleniaczach metody terapii ludzkiej niewydolności serca powinny brać pod uwagę ocenę poziomu antyoksydantów przed leczeniem. Nasze wyniki pokazują, że chroniczny RS jest nietolerowalny i wystarczy, by wywołać niewydolność serca.
      W badaniach wykorzystano transgeniczne myszy, u których zachodziła nieprawidłowa (nadmierna) ekspresja genów powiązanych z aktywnością antyoksydacyjną w sercu; chroniczny RS powodowała konstytutywna aktywacja systemu antyoksydacyjnego zależnego od czynnika transkrypcyjnego Nrf2. Wykorzystano dwie linie gryzoni; różniły się one natężeniem zaburzenia ekspresji (up-regulacji) genów. W ten sposób w sercach zwierząt uzyskiwano chroniczny słaby i chroniczny silny RS.
      Myszy z silnym przewlekłym stresem redukcyjnym wykazywały kardiomiopatię rozstrzeniową i w wieku 6 miesięcy miały anormalnie zwiększoną frakcję wyrzutową serca i dysfunkcję rozkurczową. Aż 60% gryzoni z silnym RS umierało do 18. miesiąca życia.
      Myszy z niskim RS miały normalny wskaźnik przeżycia, ale w wieku ok. 15 miesięcy również rozwijały zmiany w sercu. Wg naukowców, to sugeruje, że nawet umiarkowany stres redukcyjny może z czasem wywoływać nieodwracalne zmiany w sercu.
      Naukowcy odkryli, że podawanie myszom z grupy silnego RS od ok. 6. tygodnia życia związku blokującego biosyntezę zredukowanego glutationu (GSH) zapobiegało stresowi redukcyjnemu i chroniło zwierzęta przed patologicznymi zmianami dotyczącymi serca; warto dodać, że rola GSH, podobnie jak innych antyoksydantów, polega na zmniejszeniu stresu oksydacyjnego.
      Dr Gobinath Shanmugam i Namakkal-Soorappan podkreślają, że zeszłoroczne badania wykazały, że ok. 77% Amerykanów codziennie zażywa suplementy diety, a w tej grupie ok. 58% zażywa przeciwutleniacze w formie multiwitaminy. Naukowcy wyjaśniają, że przewlekłe przyjmowanie preparatów antyoksydacyjnych przy nieznanym statusie redoksowym może skutkować RS, co z kolei może spowodować powolne uszkodzenie serca.
      W drugim opublikowanym na łamach pisma Redox Biology badaniu Namakkal-Soorappan przyglądał się wpływowi RS na komórki satelitowe mięśni (komórki macierzyste mięśni szkieletowych). Wcześniej naukowiec wykazał, że przesunięcie stanu równowagi w stronę reakcji utleniania upośledza regenerację mięśni szkieletowych. Ostatnio zademonstrował, że RS również powoduje znaczące hamowanie różnicowania komórek satelitowych.
      RS w hodowli mysich mioblastów wywoływano na dwa sposoby, m.in. za pomocą sulforafanu. Stwierdzono, że obie metody hamują różnicowanie.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Amerykańscy lekarze informują o zidentyfikowaniu 17 osób, które odziedziczyły mitochondrialne DNA po obojgu rodzicach. U ssaków dziedziczenie mitochondrialnego DNA odbywa się niemal wyłącznie po matce. Wydaje się, że odnalezione osoby stanowią bardzo rzadki wyjątek od reguły. Prawdopodobnie dlatego, że w ich rodzinach występują mutacje, które zaburzają mechanizm uniemożliwiający przekazywanie mitochondrialnego DNA z ojców na dzieci.
      Mitochondria to centra energetyczne komórek. Znajdują się w każdej komórce naszego ciała, w tym w jaju i plemnikach. Jednak gdy plemnik wnika do jaja, jego mitochondria są znakowane i niszczone. Dlatego też mitochondrialne DNA dziedziczymy wyłącznie po matce.
      W 2002 roku doniesiono o zidentyfikowaniu mężczyzny, który odziedziczył mitochondrialne DNA po obojgu rodziców. Jednak, jako że dotychczas nie znaleziono drugiego takiego przypadku, pojawiły się poważne wątpliwości, co do rzetelności tamtych badań. Teraz naukowcy z Cincinnati Children's Hospital Medical Center poinformowali o zdobyciu jednoznacznych dowodów, że 17 osób odziedziczyło mitochondrialne DNA po obojgu rodziców.
      Pierwszą zidentyfikowaną w Cincinnati osobą był pacjent, który zgłosił się z powodu chronicznego zmęczenia i bólu mięśni. Lekarze podejrzewali, że zostało to spowodowane przez mutację w mitochondriach, wykonali więc odpowiednie badania i odkryli, że pacjent odziedziczył mitochondrialne DNA po obojgu rodziców. Dalsze badania wykazały, że również inni członkowie rodziny mają mieszankę mitochondrialnego DNA po obojgu rodzicach. Następnie lekarze sprawdzili DNA niektórych innych pacjentów z podobnymi bólami mięśni i zmęczeniem. Znaleźli kolejne dwie rodziny z taką mutacją.
      Prawdziwą niespodzianką jest fakt, że nie znaleziono więcej takich przypadków", mówi Nick Lane z University College London. To autor książki na temat mitochondriów. W ubiegłym roku jego zespół przewidywał, że przedostanie się DNA ojca do mitochondriów dziecka powinno być dość częstym zjawiskiem. Zdaniem Lane'a takie zjawisko może zachodzić, gdyż w grę wchodzą tutaj dwie przeciwne sobie mechanizmy ewolucyjne. W krótkim terminie odziedziczenie mitochondriów również po ojcu może na przykład kompensować szkodliwe mutacje w mitochondriach matki. Jednak w długim terminie mogłoby to uniemożliwić ewolucyjne usuwanie takich mutacji, gdyż byłyby one przykryte przez prawidłowe mitochondria ojca. Lane uważa, że właśnie dlatego ewolucja wypracowała niezwykle dużą liczbę mechanizmów, które miały zapewniać, że mitochondria dziedziczy się tylko po matce. Uważa on, że w toku ewolucji mechanizmy takie wielokrotnie się pojawiały, znikały i ponownie pojawiały.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Kakao poprawia funkcjonowanie mięśni szkieletowych. Dzieje się tak dzięki regeneracji ich centrów energetycznych - mitochondriów.
      Niewielkie studium przeprowadzone przez naukowców ze Szkoły Medycyny Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego i VA San Diego Healthcare System (VASDHS) wykazało, że po 3 miesiącach terapii kakao wzbogaconym epikatechiną u pacjentów z zaawansowaną niewydolnością serca i cukrzycą typu 2. poprawiła się struktura mitochondriów. Zachęceni wynikami Amerykanie rozpoczęli testy kliniczne na szerszą skalę, w których uwzględniono grupę kontrolną. Ich celem jest ustalenie, czy pod wpływem terapii kakao z dodatkiem epikatechiny wzrośnie wydolność wysiłkowa osób z wymienionymi wyżej dolegliwościami.
      Początkowo Amerykanie skupili się na przypadkach 5 pacjentów z poważnymi uszkodzeniami mitochondriów mięśni szkieletowych. Do dysfunkcji tych organelli dochodzi zarówno pod wpływem cukrzycy typu 2., jak i niewydolności serca. Anomalie dotyczące mięśni szkieletowych oraz mięśnia sercowego wiążą się z obniżoną wydolnością funkcjonalną, objawiającą się zadyszką czy brakiem energii.
      Ochotnicy jedli gorzką czekoladę i pili napoje czekoladowe, dzięki czemu przez 3 miesiące dziennie dostarczali swojemu organizmowi ok. 100 mg epitakechiny. Przed i po eksperymencie wykonywano biopsje mięśni szkieletowych. Oceniano zarówno objętość mitochondriów, jak i liczbę grzebieni (łac. cristae). U chorych dostrzegliśmy poważne uszkodzenia i zmniejszenie liczebności grzebieni. Po 3 miesiącach zaszła regeneracja - liczba cristae powróciła do normy. Nastąpił też wzrost kilku molekularnych markerów, zaangażowanych w powstawanie nowych mitochondriów - opowiada dr Francisco J. Villarreal.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jeśli ktoś próbuje rzucić palenie, ale nic z tego nie wychodzi, naukowcy z Uniwersytetu Cornella proponują pewne połowiczne, ale było nie było, korzystne dla zdrowia rozwiązanie - papierosy z filtrem zawierającym ekstrakty naturalnych przeciwutleniaczy, które znacznie zmniejszają ilość przechodzących do dymu wolnych rodników. W filtrach wykorzystano likopen i wyciąg z pestek winogron.
      Jak twierdzi doktor Boris Dzilkovski, współautor artykułu z Journal of Visualized Experiments, technika może znacznie ograniczyć zagrożenia zdrowotne wynikające z palenia papierosów, ponieważ wolne rodniki są ważną grupą związków rakotwórczych.
      Naukowcy już wcześniej pracowali nad tzw. biofiltrami, w których wykorzystywano hemoglobinę oraz węgiel aktywny i mimo że wykazano, że hemoglobina i związki zawierające grupę hemową częściowo usuwają tlenek azotu(II), reaktywne formy tlenu oraz lotne związki nitrozowe, rozwiązań tych nie skomercjalizowano ze względu na koszty. Relacjonując przebieg badań nad biofiltrami, nie sposób nie wspomnieć o szikoninie, która reprezentuje grupę fitoaleksyn, czyli niskocząsteczkowych związków przeciwdrobnoustrojowych, syntetyzowanych i gromadzonych przez rośliny. Wykorzystywana w medycynie chińskiej szikonina występuje w warstwie korowej korzeni wielu roślin z rodziny Boraginaceae.
      Podczas badań z filtrami z likopenem i ekstraktem z pestek winogron naukowcy posłużyli się spektroskopią rezonansu spinowego elektronowego. Aby wprowadzić przeciwutleniacze do standardowego filtra z octanu celulozy (0,4 mg/filtr), piknogenol i ekstrakt z pestek winogron rozpuszczono w 95% etanolu, a likopen w acetonie. Objętości rozpuszczalnika były różne, zależnie od rozpuszczalności przeciwutleniaczy. Następnie pokryto je 10 mg węgla aktywnego. W tym celu przez ok. 12 godzin węgiel wirowano w warunkach beztlenowych z roztworem przeciwutleniaczy, a potem filtrowano i suszono.
      Filtr przecięto na pół, między tak uzyskanymi arkusikami umieszczono zaimpregnowane węglem aktywnym przeciwutleniacze, a całość sklejono taśmą. Filtr kontrolny sporządzono dokładnie w ten sam sposób, ale w środku nie znalazły się, oczywiście, antyoksydanty. Oba filtry przymocowano do fifki z tytoniem. Przed symulacją palenia papierosy trzymano przez minimum 2 dni w temperaturze 20 st. Celsjusza i wilgotności względnej równej 60%, używając nasyconego roztworu bromku sodu (NaBr).
      Naukowcy stwierdzili, że likopen i wyciąg z pestek winogron szybko usuwają do 90% wolnych rodników fazy gazowej dymu. Niestety, po tygodniu przechowywania w temperaturze pokojowej filtry autorstwa Dzilkovskiego, Jacka H. Freeda i Long-Xi Yu traciły sporą część pojemności wychwytującej.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Stres oksydacyjny obwinia się za wiele rzeczy, w tym za choroby neurodegeneracyjne, a nawet starzenie. Dotąd jednak nikt nie obserwował bezpośrednio zmian oksydacyjnych w żywym organizmie. Udało się to dopiero dzięki badaniom na muszkach owocowych, które ku zaskoczeniu autorów z Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ) wykazały, że długość życia nie spada wskutek produkcji oksydantów.
      Zespół doktorów Tobiasa Dicka i Aurelia Telemana wprowadził do genomu owocówek geny bioczujników. Sensory były przystosowane do wykrywania specyficznych oksydantów i za pomocą sygnału świetlnego wskazywały w czasie rzeczywistym status oksydacyjny każdej komórki. Co więcej, dawały pojęcie o tym, co dzieje się w całym organizmie na przestrzeni całego życia.
      W przypadku larw Niemcy zauważyli, że poszczególne tkanki wytwarzają bardzo różne stężenia utleniaczy. Okazało się, że mitochondria komórek krwi produkują ich o wiele więcej niż centra energetyczne komórek jelit czy mięśni. Poza tym poziom oksydantów w tkankach odzwierciedla, co w danym momencie robią larwy. Naukowcy byli w stanie stwierdzić, czy ruszają się, czy jedzą, przyglądając się statusowi oksydacyjnemu tkanki tłuszczowej.
      Dotąd wielu naukowców zakładało, że proces starzenia się jest związany z ogólnym wzrostem stężenia oksydantów w organizmie. Obserwacje muszek owocowych jednak tego nie potwierdziły. Jedyny właściwie wzrost, jaki stwierdzono, dotyczył przewodu pokarmowego. Co ciekawe, akumulacja utleniaczy w tkance jelit była przyspieszona w przypadku dłużej żyjących osobników. Oznacza to, że długość życia nie spada w wyniku produkcji oksydantów.
      Zespół z DKFZ postanowił przetestować na owocówkach wpływ często polecanego przez naukowców i nie tylko przez nich przeciwutleniacza - acetylocysteiny (NAC). Nie znaleziono dowodów na spadek stężenia oksydantów u owadów karmionych NAC. Zamiast tego acetylocysteina wydawała się nakłaniać mitochondria różnych tkanek do wytwarzania większych ilości utleniaczy.
      Zaskoczyło nas sporo rzeczy zaobserwowanych u owocówek za pomocą bioczujników. Wydaje się, że wielu odkryć dotyczących izolowanych komórek nie można zwyczajnie przetransferować na sytuację żywego organizmu - podkreśla Dick. W kolejnym etapie badań biolodzy zamierzają wprowadzić czujniki do organizmów ssaków i śledzić dzięki nim np. reakcje zapalne i rozwój guzów.
×
×
  • Create New...