Митохондриальное здоровье — это то, чем оно является, говоря простым языком, и является основным энергетическим спонсором клетки. где найти энергию?

Как помочь митохондриям?

Главная причина нездоровья митохондрий — окислительный стресс, когда активных форм кислорода слишком много. Лекарств для митохондрий пока нет. Но помочь им можно, скорректировав образ жизни. Вот главные интервенции, которые советует биохимик и биохакер Екатерина Щербакова, научный сотрудник ФГБНУ «ЦНИИТ» и автор книги «Питание биохакера».

Ограничить калории

Мы едим, чтобы кормить митохондрии. И для них важно, сколько мы едим. Ограничение калорийности — единственная диета, которая безоговорочно увеличивает продолжительность жизни у лабораторных организмов: от дрожжей и мух до грызунов и обезьян. У них снижается уровень воспаления, а аутофагия, естественный процесс избавления от «клеточного мусора», активируется. В том числе активируется митофагия — аутофагия митохондрий, что позволяет удалять неработающие митохондрии.

Одновременно с этим повышается уровень нейротрофического фактора мозга (BDNF), что способствует формированию новых нейронов и синапсов. В результате ограничение калорий замедляет гибель нейронов у животных с болезнями Хантингтона, Альцгеймера, Паркинсона. А еще — снижает частоту возрастных заболеваний: рака, диабета, болезней сердца.

Почему так? Молекулярных бонусов ограничения калорий несколько. Например, оно приводит к восстановлению одного из главных клеточных антиоксидантов — глутатиона, а также уровня кофермента NAD+, который помогает превращать питательные вещества в энергию. А еще голод активирует сиртуины. Эти белки имеют две функции. Во-первых, выключают гены, использовать которые клетка в режиме голода не должна. Во-вторых, участвуют в устранении повреждений ДНК, в том числе — вызванных активными формами кислорода.

Морить себя голодом ради здоровья митохондрий не нужно. Достаточно урезать суточную калорийность рациона на 25%. Так сделали в одном американском исследовании со здоровыми людьми с лишним весом. Женщины, например, вместо 2200 ккал съедали 1650 ккал — что меньше нормы, но не настолько, чтобы мучиться от голода. Через шесть месяцев у участников эксперимента уменьшилось повреждение митохондриальной ДНК. Митохондрий стало больше, и они стали эффективнее функционировать. Похожие эффекты ученые наблюдают и у мышей при интервальном голодании.

Почему голод помогает митохондриям? С точки зрения организма, клетка в бедственном положении. Она бросает все силы на производство энергии. При этом активируются ферменты антиоксидантной защиты, репарации. В результате увеличивается и количество, и работоспособность митохондрий.

Кормить митохондрии витаминами и антиоксидантами

Просто ограничить калории недостаточно. Митохондрии нуждаются в витаминах, микроэлементах и антиоксидантах.

• Витамины группы В нужны митохондриям для работы белков, связанных с производством АТФ. Если питаться разнообразно и есть мало переработанных продуктов и много цельных, этих витаминов в организме будет достаточно.
• Коэнзим Q10 незаменим в процессе синтеза АТФ. Природные источники — мясо, рыба.
• Кверцетин также помогает митохондриям: это природный антиоксидант, который нейтрализует активные формы кислорода. Исследование на человеческой клеточной линии показало, что он повышает биогенез митохондрий внутри клеток — то есть в клетке их становится больше. Ищите кверцетин в красном луке, укропе и ягодах.
• Ресвератрол (тот самый антиоксидант, который якобы делает полезными вино и шоколад) продлевает жизнь дрожжам, червям и мухам. При этом он активирует сиртуин — белок, который делает полезным ограничение калорий. Из-за этого ресвератрол даже называют «миметиком голода»: в организме он включает те же механизмы, что активируются при голодании. Еще ресвератрол усиливает биогенез митохондрий. Лучше ищите его в винограде, чернике и арахисе, а не в вине и шоколаде.

Подкармливать кишечные бактерии гранатом и орехами

В кишечнике человека живет множество бактерий. Среди них есть союзники, которые помогают иммунной системе распознавать патогены. Эти кишечные бактерии общаются не только с иммунными клетками, но и с митохондриями.

Странно ли это? Вовсе нет, если вспомнить о бактериальном происхождении митохондрий. Общаются митохондрии и бактерии на языке метаболитов. Например, бактерии выделяют короткоцепочечные жирные кислоты, которые нужны митохондриям для синтеза АТФ. Или уролитин А — вещество, которое активирует митофагию — процесс уничтожения дефектных митохондрий, которые уже производят не энергию, а активные формы кислорода.

Уролитин А синтезируют бактерии Eggerthellaceae. Они используют для этого вещества, которые есть во фруктах и ягодах (гранат, малина) и орехах (идеальный вариант — грецкий). А еще для Eggerthellaceae и для других кишечных союзников полезны клетчатка, ферментированная пища, пробиотики и пребиотики.

Больше двигаться

Самый эффективный способ улучшить работу митохондрий — регулярные тренировки: они увеличивают и количество, и качество митохондрий. Так происходит потому, что сокращение мышц — процесс энергозатратный. Сами по себе мышцы не сокращаются. Чтобы их стимулировать, организм использует АТФ. А АТФ синтезируют митохондрии. Потому стоит нам начать двигаться, как клетки адаптируются, чтобы получать больше АТФ: ведь она теперь активнее тратится.

Мышечные клетки ускоряют работу своих митохондрий: синтезируют белки, необходимые для расщепления жирных кислот, — и отправляют их в митохондрии. Митохондрии получают больше белков, расщепляют жиры быстрее, используют больше кислорода и глюкозы — и синтезируют больше АТФ. Параллельно мышечные клетки запускают процесс биогенеза митохондрий. Митохондрий в клетке становится больше — и мы получаем больше АТФ.

Но и это еще не все. Когда мы занимаемся спортом, клетка остро нуждается в АТФ и поднимает планку для митохондрий. Чтобы отсеять плохо работающие органеллы, она активно синтезирует специальные белки, которые проверяют, насколько хорошо те работают. Если белки обнаруживают, что митохондрия работает так себе, клетка ее уничтожает. Иными словами, когда мы активно двигаемся, мы избавляемся от дефектных митохондрий.

Тренироваться разнообразно

Различные типы тренировок воздействуют на различные типы мышечных волокон — и по-разному влияют на митохондрии. Обычно советуют аэробные тренировки: одного упражнения на выносливость уже достаточно, чтобы митохондрии стали работать немного эффективнее. При длительных тренировках объем митохондрий обычно увеличивается на 40–50%, и это происходит параллельно с улучшением работы митохондрий.

Но аэробные тренировки бывают разными — и по-разному влияют на мышцы и митохондрии. Продолжительные кардионагрузки вроде длительного бега, плавания и езды на велосипеде задействуют в первую очередь медленные мышечные волокна и митохондрии в них. Для адаптации митохондрий в красных мышечных и белых мышечных волокнах нужна высокоинтенсивная, но короткая тренировка. Например, интервальная тренировка спринта (SIT) или интервальная тренировка высокой интенсивности (HIIT) — они сочетают и аэробную, и анаэробную нагрузку.

Не забывать отдыхать

Спорт для митохондрий полезен, но не когда его слишком много. Если перестараться, можно повредить мышечные клетки, что приведет к их атрофии и синдрому перетренированности. А еще изнурительные тренировки стимулируют повышенное образование активных форм кислорода, что вредит митохондриям.

Также по теме. Микробиом: как полюбить полчища населяющих нас бактерий. Ссылка.

Эффект Варбурга

Рисунок 5. Энергообеспечение нормальной и раковой клеток. Синим квадратом обозначена поступающая в клетку глюкоза.

Таким образом, изменения в метаболизме глюкозы и появление дефектных белков и внутриклеточных агрегатов могут говорить о начале развития патологии. Своевременное выявление подобных внутриклеточных процессов может сыграть решающую роль в предупреждении и терапии самых распространенных нейродегенеративных и онкологических заболеваний. А для того чтобы это было возможным, необходимо изучать фундаментальные аспекты патологий, связанные с работой митохондрий и энергетическим обменом. Сегодня уже разработаны системы, позволяющие заглянуть «вглубь» этих заболеваний и даже провести диагностику на самой ранней стадии их развития. Подробнее об этих системах, принципах их действия и исследованиях с их использованием расскажут следующие статьи спецпроекта.

Так как же вылечить митохондрии?

Сегодня используется в основном консервативное лечение митохондриальных заболеваний, которые не помогают, если степень митохондриальной дисфункции высока или если есть врожденные митохондриальные заболевания. Нормальная работа митохондрий нарушается не только при митохондриальных заболеваниях, но также при болезнях Альцгеймера и Паркинсона, диабете, саркопении, инсулин-резистентности и при таких состояниях как инсульт, инфаркт миокарда, а еще в процессе старения организма. При этом известно, что доставка новых митохондрий или восстановление их пула может давать терапевтический эффект.

Перенос митохондрий in vivo выполняет целый ряд физиологических функций:

Что касается искусственного переноса митохондрий, тут можно выделить два основных подхода.

Митохондриальная обогащающая терапия

Рисунок 14. Принцип проведения митохондриальной обогащающей терапии

Для лечения митохондриальных заболеваний данный подход запатентовала и использует компания Minovia (Израиль). Пока что в исследование вовлечено пять пациентов с синдромом Пирсона.

Трансфер выделенных изолированных митохондрий непосредственно в ткань или системно в кровоток

В ходе развитие митохондриальной терапии потребуется решить еще немало вопросов. Например, очень важно оценить влияние системного и локального введения митохондрий на биомаркеры старения в животных моделях. Важно изучить, будет ли нормально реплицироваться ДНК пересаженных митохондрий, будут ли они способны к нормальному делению и другим процессам?

Ну и конечно, остается совершенствовать методологию. Очень нужно стандартизировать процедуры изоляции митохондрий, подобрать оптимальные концентрации для инъекции, тестировать среды, в которых находятся органеллы, и разработать методики оценки качества и целостности митохондрий. А еще важно выбрать оптимальный источник клеток и тканей для получения митохондрий. На данный момент, к сожалению, единого мнения насчет того, какой источник лучше всего, нет.

Тейпирование по месту применения

Кинезиотейпы помогают улучшить ускорить лимфоток, снять отёки и улучшить кровообращение. С их помощью можно дать мышцам и суставам дополнительную поддержку. Улучшение движения конкретных тканей приводит к улучшению общего состояния организма.

Тейпирование выполняют на различных участках телах в зависимости от цели:

• Лицо — для расслабления и устранения отёков, с целью избежать заломов и морщин.
• Живот — для уменьшения объёмов и усиления жиросжигающего эффекта при тренировках.
• Спина (шея, область лопаток, поясница) — для облегчения боли при остеохондрозе, для стимуляции формирования правильной осанки.
• Мышцы и суставы — лечение и профилактика травм, снятие боли.
• Стопы — для улучшения кровообращения. Помогает держать ноги в тепле и как следствие, быстрее засыпать.

Лимфодренажное тейпирование на лице в эстетических целях выполняют обычно на ночь. Ленты для защиты от травм размещают на теле на время самой тренировки и снимают сразу после неё.

ВидыПравить

В настоящий момент производятся эластичные и неэластичные спортивные тейпы, которые в свою очередь, могут быть адгезивные и когезивные.

• Неэластичные спортивные тейпы — собственно и есть классические спортивные тейпы или белые тейпы. Как правило, производятся из 100 % натурального хлопка. Подавляющее большинство известных техник тейпирования используют такие тейпы как базовую (основную) составляющую создаваемой повязки.
• Эластичные спортивные тейпы — набирающий популярность в последнее время вид спортивных тейпов. Основное отличие от белых классических тейпов — эластичность (растягиваемость) в продольном направлении. Это свойство позволяет упростить процесс тейпирования и увеличить (при необходимости) степень компрессии (сжатия) тейпируемой области.
• Адгезивные или клейкие тейпы хорошо приклеиваются к любой поверхности. Особенно важно, чтобы тейп не отклеивался от собственной внешней поверхности при создании повязки. Это свойство тейпа сохраняет повязку целостной, выполняющей свои функции даже при интенсивных и продолжительных нагрузках.
• Когезивные спортивные тейпы обладают способностью приклеиваться только сами к себе. К любым другим поверхностям они не приклеиваются. Использование таких тейпов упрощает подготовку тейпируемой области к наложению тейпа. Вместе с тем, когезивные тейпы не отвечают всем необходимым критериям спортивных тейпов и чаще используются в быту и обычной медицине как материал для создания различных повязок.

Удаление тейпа и меры предосторожностиПравить

Удаление повязки, выполненной из спортивного тейпа удобно производить с помощью медицинских ножниц для удаления повязок или специальным тейпорезом. Для облегчения этой задачи производители спортивных тейпов выпускают специальные жидкости, растворяющие клей.

Для выполнения различных техник тейпирования необходимо знать основы анатомии и строения опорно-двигательного аппарата человека, а также пройти начальную подготовку по тейпированию.

• Клейкая лента
• Кинезиотерапия
• Спортивный тейп
• Боксёрский бинт
• Бандаж

Противопоказания к тейпированию тела

К состояниям, несовместимым с кинезиологическим тейпированием, относятся рак в активной стадии, тромбоз глубоких вен, удалённые лимфатические узлы, наличие открытых ран на коже. Перед применением тейпов рекомендуется проконсультироваться со специалистом, чтобы исключить все возможные противопоказания.

Правила наложения кинезиологических лент

Кинезиотейп не наматывается плотно на повреждённую часть тела, как традиционный спортивный тейп. Его размещают либо на сам поражённый сустав или группу мышц, либо вокруг их границ. В отличие от жестких тейпов, которые полностью обездвиживают повреждённые участки, k-тейп обеспечивает поддержку и обезболивание, сохраняя при этом естественную и безопасную амплитуду движений. Это позволяет спортсменам активно проходить реабилитацию или продолжать тренировки и соревнования, пока они восстанавливаются после перенапряжения или травм.

Базовые параметрыПравить

Процесс спортивного тейпирования (тейпинга) выполняется, как правило, короткими полосками тейпа. Это приводит к необходимости многократного разматывания, отрывания и приклеивания таких полосок под сложными углами, или сложными фигурами.

• Разматываемость — тейп должен разматываться плавно, без излишнего усилия, с одинаковой силой натяжения от начала до конца рулона. Затрудненное разматывание или разматывание рывками недопустимо.
• Приклеиваемость — спортивный тейп высокого качества должен быстро приклеиваться и не отклеиваться самопроизвольно во время физической активности. Повязка, созданная из профессионального спортивного тейпа, должна обладать свойствами монолитного изделия.
• Отрываемость — профессиональные спортивные тейпы легко и без усилия отрываются от рулона. Постоянное использование ножниц, или другого режущего инструмента приводит к серьезной потере времени и создает неудобства.
• Плотность — плотность ткани спортивного тейпа одна из важнейших и сложнейших характеристик. Именно эта характеристика в сочетании с толщиной и степенью закрученности нитей определяет пригодность тейпа для профессионального спортивного тейпинга и позволяет укладывать полоски тейпа в сложные фигуры (например при тейпировании голеностопа).

В основе разработки лежит технология бандажной фиксации. В современном виде эластичные кинезио ленты появились в конце XX века. Сегодня эти изделия доведены до совершенства – тейпы отвечают всем требованиям спортсменов. Они разработаны из материалов, надежно фиксирующих травмированные участки, а их ношение стало максимально комфортным.

Митохондрии и производство АТФ

Рисунок 2. Митохондрия под электронным микроскопом.

Строение мембран очень важно для процесса дыхания. Внешняя мембрана митохондрий — гладкая, а внутренняя — многократно складчатая. Эти складки (или кристы) позволяют увеличить рабочую площадь мембраны, что необходимо для размещения там всего комплекса белков, осуществляющих дыхание. Вначале окисляются углеродные атомы углеводов, жирных кислот и аминокислот до СО2 (гликолиз, цикл Кребса и β-окисление жирных кислот), а полученные таким образом электроны используются для образования НАДФ. Далее НАДФ окисляется молекулярным кислородом с образованием воды. НАДФ-оксидазная реакция сопровождается выделением очень большого количества свободной энергии (около 1,1 эВ при переносе одного электрона с НАДФ на кислород), которая может запасаться дыхательной цепью в виде трансмембранной разности электрохимических потенциалов ионов H+ (протонов).

Видео 1. Как работает митохондрия

Рисунок 3. Схема дыхательной цепи митохондрий.

Видео 2. Работа АТФ-синтазы в мембране митохондрии

Всё вышесказанное имеет самое непосредственное отношение к старению. Дело в том, что в процессе дыхания ферменты работают не совсем «чисто», и в результате образуются побочные продукты — активные формы кислорода (АФК). Пока человек молод и здоров, образующиеся в митохондриях АФК не представляют для него ощутимой угрозы, так как легко нейтрализуются организмом. Но когда человек стареет, ведет нездоровый образ жизни или имеет генетическую предрасположенность к определенным болезням, его защитные системы дают сбой, рушась одна за другой.

Митохондрии и старение

Главная задача митохондрий — обеспечить организм энергией. Любой фабрике для производства нужно не только оборудование, но и сырье. Для митохондрий это сырье — глюкоза и жиры, которые мы получаем с пищей, и кислород, который мы вдыхаем: митохондрии используют 80% его объема из каждого вдоха.

Клетка перерабатывает сырье (глюкозу и жиры) в понятные для митохондрии метаболиты. Их митохондрия прогоняет с помощью кислорода через восемь последовательных реакций (они называются циклом Кребса) и превращает в топливо для наших клеток — АТФ. Задача этой молекулы — легко распадаться, выделяя максимум энергии, которую клетки направляют на строительные нужды. Синтез белков, запасание углеводов и жиров в организме и просто поддержание жизни — для всего этого нужно много АТФ. Впрочем, абсолютное количество этого вещества в организме не так велико — всего около 60 г, но АТФ постоянно распадается и воссоздается, и общий суточный оборот его примерно равен массе вашего тела.

Ни один механизм не совершенен. Наши внутриклеточные фабрики по производству АТФ — тоже. Когда митохондрия превращает глюкозу и кислород в энергию, образуется побочный продукт — активные формы кислорода. Они нестабильны и могут участвовать в совершенно ненужных реакциях, повреждая при этом клеточные структуры. Их влияние должны компенсировать антиоксиданты — активные формы азота или специальные белки. Они реагируют с активными формами кислорода и превращают их в безопасные соединения.

В идеале активные формы кислорода и антиоксиданты — в состоянии баланса. Тогда активные формы кислорода приносят пользу: контролируют рождение, жизнь и смерть клеток, защищают от бактерий. Если их слишком много, возникает окислительный стресс: так повреждаются биомолекулы, которым не повезло оказаться поблизости. А ближе всего — митохондриальная ДНК, которая несет информацию о белках, участвующих в производстве АТФ. Активные формы кислорода повреждают ее, и в геноме митохондрий появляются мутации. А так как митохондрии размножаются делением, как и бактерии, то эти дефекты тиражируются. И многие ученые считают, что старение — как раз результат накопления таких мутаций.

Вот как, например, описан механизм старения в потрясающем исследовании, опубликованном в Nature. Ученые создали генетически измененных мышей, клетки которых синтезировали и использовали дефектный рабочий белок. Обычно этот белок копирует митохондриальную ДНК перед тем, как митохондрия делится. Но дефектный белок при копировании не повторял ДНК дословно, а вносил случайные ошибки. В результате митохондриальные мутации у мышей накапливались быстрее, чем у обычных. При рождении и в раннем подростковом возрасте мыши-мутанты развивались нормально, но потом быстро приобретали старческие недуги: худели, теряли подкожный жир и лысели, у них развивались кифоз, остеопороз и анемия, фертильность снижалась, а сердце аномально увеличивалось. Такие мыши жили недолго.

Схемы тейпирования

Kинезиотейпам в зависимости от цели придают форму «Y», «I», «X», веера, паутины или овала. Выбор схемы тейпирования зависит от размера поражённой мышцы и необходимого результата.

Тейпы I-формы — это основной строительный блок кинезиологического тейпирования, представляющий собой одиночные сплошные полоски тейпа.

• снятия отёка и боли;
• острые повреждения — используется совместно с Y-образными тейпами;
• структурная поддержка травмированных тканей, сухожилий, связок и суставов.

Разделённые концы Y-образной ленты называются хвостами и обычно располагаются по краям мышц или суставов. Y-образные полоски можно использовать для снятия боли и воспаления, активации слабых или травмированных мышечных тканей, для локального облегчения и восстановления после повышенных физических нагрузок.

Полоска X-образной формы получают путём надрезов сплошной полосы с двух концов. Конфигурация X используется для сложной структурной поддержки, поскольку хвосты Х-полоски можно расположить на многосуставных мышцах.

Полоски в виде веера помогают эффективно снимать отёки и ускорять заживление гематом. Подтягивающее действие тейпа стимулирует отток лимфатической жидкости от травмированного участка.

• ↑ 1 2 3 4 5 6
• ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
• ↑ 1 2 3 4
• ↑ 1 2 3 Parreira et al., 2014.
• ↑ 1 2 3 Ghozy et al., 2019.
• ↑ 1 2 3 Cavaleri et al., 2018.