Митохондриальная теория старения

Суть теории

В 1972 году американский ученый и врач Денхам Харман предложил митохондриальную теорию старения (MTA), которая считается продолжением или “расширенной версией” гипотезы свободных радикалов. Согласно этой теории, старение происходит из-за кумулятивного воздействия свободных радикалов на митохондриальную ДНК и ее функцию.

Первоначально теорию не слишком поддержало научное сообщество. Она получила признание лишь с открытием супероксиддисмутазы (SOD, фермента, разлагающего супероксидный радикал) и перекиси водорода, продуцируемой митохондриями.

Позже в подкрепление теории митохондриального старения появились исследования, демонстрирующие, что введение антиоксидантов, которые противостоят свободным радикалам, и повышение их экспрессии в организме увеличивает продолжительность жизни некоторых беспозвоночных.

Бесплатные вебинары по антивозрастной медицине

Узнайте об особенностях Международной школы Anti-Age Expert, а также о возможностях для совершенствования врачебной практики изо дня в день. Также в программе вебинаров - увлекательные обзоры инноваций в антивозрастной медицине и разборы сложнейших клинических случаев с рекомендациями, которые действительно работают

Узнать подробнее

Митохондрии и старение

Для лучшего понимания митохондриальной теории старения необходимо отчетливо представлять, что такое митохондрии.

ВАЖНО: Митохондрии - это палочковидные клеточные органеллы длиной около 0,5-10 микрометров. Впервые они были идентифицированы в 1840-х годах как клеточные гранулы. Сегодня известно, что митохондрии регулируют метаболизм железа, программируемую гибель клеток, а также клеточное деление. Одна из уникальных особенностей митохондрий заключается в том, что они содержат собственную ДНК - митохондриальную ДНК (мтДНК). Митохондриальный геном человека - это 37 генов и более 16.5 тысяч пар нуклеотидов.

Митохондрии - это генераторы энергии клетки. Они производят примерно 90% энергии, необходимой организму, в виде аденозинтрифосфата (АТФ). Она нужна для клеточной и мышечной активности, а также для деятельности сердца и мозга, дыхания, ходьбы и так далее. Неудивительно, что клетки, которым требуется много энергии, такие как сердечная мышца и нейроны, имеют большое количество митохондрий. Без АТФ нет жизни, а без хорошо функционирующих митохондрий нет достаточного количества АТФ.

В процессе своих “повседневных дел” митохондрии вырабатывают оксиданты - основной источник окислительного повреждения во многих типах клеток. Для производства АТФ потоку электронов необходимо пройти через митохондриальную цепь переноса электронов, которая в конечном итоге завершается восстановлением O2 и образованием H2O и CO2.

В результате также образуется супероксидный радикал. И хотя сам по себе он не слишком повреждает клетки, внутри них он может быстро превращаться в несколько видов очень реактивных свободных радикалов.

Именно они и наносят удар ДНК, липидам и белкам, вызывая повреждение клеток от легкого до катастрофического, в зависимости от их количества. Интересно, что легкое хроническое окислительное повреждение может увеличить рост, деление и мутации клеток, способствующие канцерогенезу. При этом более высокие количества свободных радикалов способны ускорить скорость мутаций и вызвать гибель клеток или постоянное клеточное старение - то есть, все явления, связанные с возрастной деградацией.

Точно так же мутации и хромосомные перестройки митохондриального генома увеличиваются с возрастом. Один анализ скелетных мышц 90-летнего мужчины показал, что только 5% его митохондриальной ДНК сохранила свой первоначальный размер, в то время как ДНК пятилетнего мальчика была почти неповрежденной.

Исследования между различными видами показали, что у более долгоживущих особей обычно более низкое окислительное повреждение митохондриальной ДНК и более низкая продукция свободных радикалов. Сравнение восьми различных видов млекопитающих продемонстрировало, что уровни митохондриальных окислительных повреждений ДНК были обратно пропорциональны средней продолжительности жизни.

«ДНК митохондрий в 17 раз больше, чем ДНК ядра клетки, подвержена патологическим процессам при воздействии на нее различных вредных факторов. По моим наблюдениям, все люди, увлекающиеся длительное время потреблением продуктов питания с трансжирами, выглядят старше своих сверстников. Я заметила, что у таких людей, старше выглядящих, по анализам, разными способами, четко определяется митохондриопатия.»
Дело в том, что мембрана митохондрий при потреблении трансжиров становится жесткой, что приводит к снижению ее нормального функционирования.

Светлана Юрьевна Черных

Врач-рефлексотерапевт, физиотерапевт, врач по лечебной физкультуре и спортивной медицине, косметолог, врач антивозрастной медицины
Стаж: 35 лет

Другие причины старения

Недавние исследования начали объединять митохондриальную теорию с другими гипотезами старения. Например, укороченные теломеры тоже связаны с возрастными изменениями в организме, повышенным окислительным повреждением и многими заболеваниями, которые проявляются со временем.

Укороченные теломеры индуцируют белок р53, который, в свою очередь, подавляет два генных продукта (гены PGC-1a и –b), экспрессия которых необходима для митохондриальной функции и выживания. Это приводит к нарушению в работе митохондрий, повышенному производству свободных радикалов и возникновению возрастных заболеваний.

Удаление p53 или усиление экспрессии теломеразы или PGC-1a существенно восстанавливает митохондриальную функцию и снижает тяжесть возрастных заболеваний. Таким образом, уже установлена молекулярная связь между укорочением теломер и функцией митохондрий.

Несмотря на то, что митохондриальная теория считается довольно сильной, в ней пока немало пробелов. Дело в том, что все еще недостаточно изучены многие аспекты функции митохондрий, связанные со старением. Кроме того, хотя увеличение количества делеций митохондриальной ДНК коррелирует со старением, оно может быть его результатом, а не причиной.

И наконец, многие эксперименты, которые позволили бы протестировать различные нюансы в работе митохондрий, технически очень сложны. Поэтому хотя многое об их роли в старении уже известно, ученым еще предстоит долгий путь из исследований и экспериментов.

За последние десятилетия продолжительность жизни человека резко увеличилась и, вероятно, будет продолжать расти. Увеличение числа людей пожилого и даже преклонного возраста - потенциальная проблема для систем здравоохранения. Поэтому концепция качественного долголетия, которую поддерживает антивозрастная медицина, постепенно выходит на первый план.

Краткие выводы

• В 20 веке американский ученый Денхам Харман выдвинул митохондриальную теорию старения.

• Дальнейшие исследования подтвердили ее состоятельность.

• Суть теории в том, что свободные радикалы негативно влияют на митохондриальную ДНК и ее функцию, тем самым, ускоряя процессы старения.

• В последнее время ученые пытаются объединить митохондриальную теорию с другими гипотезами старения.

• Так, установлена связь между укорочением теломер и снижением работоспособности митохондрий.

• Современные технологии пока не позволяют провести эксперименты, наглядно показывающие все нюансы в работе митохондрий и их влияние на процессы старения.

• Однако митохондриальная теория - интереснейшее поле для продолжения исследований в этом направлении.

Семинары по антивозрастной медицине

Получайте знания, основанные на доказательной медицине из первых уст ведущих мировых специалистов. В рамках Модульной Школы Anti-Age Expert каждый месяц проходят очные двухдневные семинары, где раскрываются тонкости anti-age медицины для врачей более 25 специальностей

Узнать подробнее

Список использованной литературы

1. Gruber, Jan, Sebastian Schaffer, and Barry Halliwell. «The mitochondrial free radical theory of ageing — where do we stand?» Frontiers in bioscience: a journal and virtual library 13 (2007): 6554–6579.

2. Jang, Youngmok C., and Holly Van Remmen. «The mitochondrial theory of aging: insight from transgenic and knockout mouse models." Experimental gerontology 44.4 (2009): 256–260.

3. Rasmussen, Ulla F., et al. «Experimental evidence against the mitochondrial theory of aging A study of isolated human skeletal muscle mitochondria." Experimental gerontology 38.8 (2003): 877–886.

4. Gadaleta, Maria Nicola, et al. «Aging and mitochondria." Biochimie 80.10 (1998): 863–870.

5. Jacobs, Howard T. «The mitochondrial theory of aging: dead or alive?» Aging cell 2.1 (2003): 11–17.

6. Mandavilli, Bhaskar S., Janine H. Santos, and Bennett Van Houten. «Mitochondrial DNA repair and aging." Mutation Research/Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis 509.1 (2002): 127–151.