Что такое митохондрии?

Митохондрии представляют собой специализированные структуры в каждой клетке человеческого организма, кроме эритроцитов. Митохондрии содержат собственную ДНК. По сути, это небольшие, но мощные силовые клетки человека, которые служат батареями для питания различных функций вашего тела. Они отвечают за 90% клеточной энергии в форме аденозинтрифосфата (АТФ) и за поддержку метаболических функций. Митохондрии находятся в разных тканях по всему телу и, таким образом, по-разному служат разным целям этих конкретных тканей. Например, митохондрии в печени помогают превращать аммиак в менее токсичные отходы.

Основные функции митохондрий

Двумя основными функциями митохондрий являются клеточное дыхание и производство энергии. Эти две особенности являются основной причиной, почему вам нужно дышать и есть. Вашим митохондриям требуется как кислород из воздуха, так и глюкоза и жир из пищи для выработки энергии в форме АТФ.

Помимо производства энергии и клеточного дыхания, митохондрии играют роль в других функциях, включая гомеостаз кальция, рост клеток, деление клеток и гибель клеток. Они участвуют в поддержании функции нервной системы, в выработке тепла, являются основным клеточным органом для метаболических функций в цикле Кребса и других дыхательных циклах. Они находятся в синтезе биомолекул.

Проблемы, связанные с митохондриальной дисфункцией, могут возникнуть при рождении, но могут развиться в любом возрасте. Митохондриальные заболевания могут поражать любую клетку и любую часть тела, включая клетки сердца, почек, печени, поджелудочной железы, мышц, головного мозга, нервов, глаз или ушей. Различные состояния, включая болезнь Альцгеймера, диабет, мышечную дистрофию, могут привести к вторичному нарушению функций митохондрий.

Факторы, приводящие к повреждению митохондрий

Важно указать на спираль факторов, которые приводят к повреждению митохондрий. Начнем с неправильного питания, продолжаем хроническими стрессами, ослабляющими иммунную систему, а это приводит к повторным инфекциям разного рода с необходимостью давать антибиотики, что еще больше ослабляет иммунную систему. Токсины, которые воздействуют на вас как снаружи, так и изнутри. Недостаток качественного сна, здесь уместно было бы добавить восклицательный знак. Наконец, процессы, связанные со старением, и упор на так называемое преждевременное старение.

Эта спираль факторов приводит к сокращению производства энергии, а также к увеличению образования отходов. Эту ситуацию можно сравнить с некачественным топливом, которым вы топите печку дома. Окислительный стресс и горе увеличиваются, производство антиоксидантов снижается. Результатом описанных процессов является неэффективное производство энергии, плохой метаболизм жирных кислот, замедление метаболических реакций, повреждение белковых цепей и вновь усиление окислительного стресса.

И со временем эта спираль приводит к развитию хронического заболевания, как бы болезнь ни называлась. К ним относятся мигрени, сердечно-сосудистые заболевания, синдром хронической усталости, фибромиалгия, метаболический синдром, болезни Альцгеймера и Паркинсона, аутоиммунные заболевания, аутизм. Какова стратегия исправления? Всем ясно, что это не является приоритетом в приеме каких-либо лекарств. Символично, что стратегия должна начать переворачивать спираль вверх дном.

Каждый должен составить план питания, богатый питательными веществами, регулярно заниматься спортом, программировать снижение стресса, создавать условия для улучшения сна, включать голодание и использовать основные питательные вещества, которые, как мы знаем, поддерживают функцию митохондрий: альфа-липоевая кислота, омега-3 ЭПК, глюкозамин, креатин, кверцетин, зеленый чай (эпикатехин), L-карнитин и, наконец, коэнзим Q10.

Митохондрии – это электростанции, производящие необходимую для организма энергию, при этом для работы электростанции требуется качественное топливо. Его нельзя обмануть.

Все мы знаем, что движение — жизнь. И многие из нас знают, что процесс эволюции создал нас идеальными бегунами на длинные дистанции. Как и за счет чего у нас получается двигаться и делать это долго, а зачастую еще и быстро? Всё устроено примерно так: для движения нужна энергия, а для получения энергии нужны кислород и пища. Но как из воды, еды и кислорода получается энергия, используемая для различных нужд организма? Здесь в дело вступает наш самый главный, но невидимый союзник — митохондрия.

Что такое митохондрии?

Слово «митохондрия» постоянно встречается в литературе, посвященной спорту на выносливость, и это неспроста. Почему и зачем маленькой митохондрии уделяется столько внимания?

Митохондрии — это маленькие (размером с 1/2000–1/4000-ю часть кончика иголки) внутриклеточные органеллы, наши миниатюрные энергетические станции, которых в теле человека содержится огромное количество — примерно 2000 митохондрий на одну клетку. Это самый трудолюбивый и, наверно, самый прожорливый компонент клетки.

Любопытен факт происхождения митохондрии. В 1926 году ученый по имени Айвен Уоллин выдвинул предположение, что митохондрии когда-то были самостоятельно живущими бактериями, а в процессе эволюции стали частью нашего организма. На роль «отца» митохондрии в 1985 году группа ученых номинировала микроорганизм со сложным названием Alphaproteobacteria. К слову, даже находясь внутри человеческой клетки, митохондрия продолжает вести вполне самостоятельную жизнь: у нее есть своя «мастерская» по синтезу белка, включая и собственные молекулы ДНК и РНК.

Каким образом митохондрии вырабатывают энергию?

Короткий ответ — при помощи цикла Кребса и переноса электронов в дыхательной цепи. Не пугайтесь! Это значит, что для получения энергии митохондрии используют кислород и углеводы (сахар). Глюкоза, попадая внутрь митохондрии, «переупаковывается» в два важных компонента — пируват и никотинамидадениндинуклеотид (НАД). Эти два вещества транспортируются в центральную часть митохондрии, где в присутствии кислорода (это наиважнейший момент эффективной продукции энергии!) используются для выработки главного энергетического субстрата — АТФ. Правильнее рассматривать АТФ как валюту клетки, которая идет на оплату счетов за свет, воду, газ и электричество.

Как работает валюта под названием АТФ?

Каким образом АТФ помогает нам быть быстрее, выше, сильнее? Конечно, с помощью мышц. Внутри каждой мышечной клетки есть микроскопические нити протеина — актин и миозин. АТФ прикрепляется к миозину и помогает ему «зацепиться» за актин, перемещаясь и вызывая сокращение мышцы. Если по какой-то причине (недостаток кислорода или глюкозы) АТФ в вашем организме будет недостаточно — мышцы не смогут эффективно сокращаться, и вы довольно сильно замедлитесь или даже остановитесь. Знакомая ситуация?

Продукция энергии в мышцах — сложный и комплексный процесс, но для него требуются простые ингредиенты, а именно сахар, кислород и кальций. Сахар — поставщик основных строительных блоков (пируват и НАД) для митохондрий, из которых получится АТФ. Кислород нужен для эффективного производства клеточной «валюты». Кальций помогает глюкозе трансформироваться в пируват и НАД, а также облегчает взаимодействие актина и миозина, помогая мышце сокращаться.

Зачем нам кислород?

Простой вопрос, но очень часто вызывает недоумение даже у студентов-медиков. Правильный ответ: кислород нужен митохондриям для производства АТФ. Без кислорода невозможна эффективная работа и производство АТФ. При достаточном его наличии скорость выработки АТФ в мышцах примерно в 13 раз выше, чем в ситуации недостаточного снабжения митохондрий кислородом. Говоря о недостатке кислорода и недостаточной выработке АТФ, нужно понимать, что речь идет не столько о нахождении, скажем, в условиях разреженного воздуха гор, а прежде всего о чрезмерно интенсивных (и частых) тренировках выше так называемого «лактатного порога». Каждый раз, проводя такую жесткую тренировку, мы залезаем в кислородный долг у организма, который нужно будет отдавать. Самым надежным способом уберечь себя от накопления этого долга является контроль пульса на тренировках, причем делать это лучше не по ощущениям, а с помощью более точного прибора — пульсометра.

Можем ли мы влиять на митохондрии?

Давайте перейдем от теоретических рассуждений к практике. Можем ли мы в реальной жизни влиять на работу митохондрий и, если да, как это сделать?

Самое интересное, что мы довольно легко можем увеличить количество митохондрий в нашем организме и даже улучшить качество их работы. И сделать это нам помогают регулярные аэробные тренировки.

В июльском номере журнала Sports Medicine авторы проследили связь между регулярными тренировками и количеством митохондрий. Оказалось, что аэробные нагрузки влияют на процесс образования митохондрий довольно предсказуемым образом: чем больше вы тренируетесь, тем больше митохондрий образуется. В течение нескольких месяцев количество митохондрий может увеличиться на 50%, но верно и обратное — как только регулярные тренировки прекращаются, количество митохондрий уменьшается, возвращаясь к исходным базовым значениям в течение нескольких месяцев.

Больше тренировок — больше митохондрий?

Важно соблюдать баланс в тренировках, так как перетренированность и регулярные тренировки без должного восстановления приводят к повреждению мышечных клеток, включая и митохондрии. Вовремя заметить и не допустить перетренированности, а также оценить качество восстановления можно также с помощью пульсометра, путем наблюдения за пульсом покоя или вариабельностью пульса.

Объем или интенсивность?

Как стало понятно, регулярные тренировки — наилучший способ повлиять на митохондрии. Но что выбрать — объем или интенсивность? Правильный ответ — и то и другое. Давайте разберемся, как влияют на митохондрии повышение тренировочного объема и увеличение интенсивности.

Вода и еда?

Оптимальная функция клеток и внутриклеточных структур невозможна без поддержания оптимального водно-электролитного баланса, а также регулярного поступления питательных веществ, в частности углеводов. Внимательно следите за тем, чтобы пить достаточное количество воды, а также соблюдайте сбалансированную диету, чтобы обеспечить организм необходимыми строительными материалами.

Много митохондрий не бывает (вместо вывода)

Митохондрии — наш верный спутник и помощник в повышении выносливости и спортивном долголетии. Используя нехитрые принципы тренировок, мы можем влиять как на количество, так и на качество работы наших энергетических станций. Однако самым важным аспектом в погоне за митохондрией является ежедневное наблюдение за своим состоянием, постепенное повышение как объема, так и интенсивности тренировок, а также соблюдение баланса нагрузки и качественного восстановления. Ваши мышцы и митохондрии скажут вам спасибо новым личным рекордом!

• Granata C, Jamnick NA, Bishop DJ. Principles of Exercise Prescription, and How They Influence Exercise-Induced Changes of Transcription Factors and Other Regulators of Mitochondrial Biogenesis. Sports Med. 2018 Jul;48(7):1541-1559.
• Heo JW, No MH, Park DH, Kang JH, Seo DY, Han J, Neufer PD, Kwak HB. Effects of exercise on obesity-induced mitochondrial dysfunction in skeletal muscle. Korean J Physiol Pharmacol. 2017 Nov;21(6):567-577.