Митохондрии, имунитет и спорт: нова цел за борба със затлъстяването, свързано с възрастта

Учени от Националния институт за сърце, бял дроб и кръв на САЩ (NHLBI, NIH) - Джин Ма, Ани Сон, Юлим Сон, Пинг-Юан Уанг и Пол Хуанг - публикуваха обзор вTrends in Endocrinology & Metabolism, в който обобщават доказателствата за ключовата роля на вродената имунна сигнализация на митохондриите в това как скелетните мускули се адаптират към упражнения и придобиват метаболитна резистентност към затлъстяване и стареене.

Проблем

Традиционно възпалителната реакция след тренировка се е считала за „страничен ефект“ от микроувреждане на мускулите. Но все повече доказателства сочат, че контролираната имунна реакция е важна за възстановяването на мускулните метаболитни програми – тя намалява мастните запаси, подобрява инсулиновата чувствителност и укрепва клетъчната устойчивост на стрес.

Гръбнакът cGAS–STING–NF-κB

1. Намалени CHCHD4 и TRIAP1

   • При редовни упражнения нивата на два протеина, CHCHD4 и TRIAP1, участващи в митохондриалната хомеостаза, намаляват в митохондриите на скелетните мускули.

2. Активиране на cGAS–STING

   • Дефицитът на тези протеини води до „изтичане“ на митохондриална ДНК в цитозола, където тя се разпознава от cGAS (циклична GMP-AMP синтаза) сензора.

   • CGAS генерира вторичния месинджър cGAMP, който активира STING адаптера на ендоплазмения ретикулум.

3. Включване на NF-κB пътя

   • STING-зависимата киназна каскада задейства транскрипционния фактор NF-κB, който регулира експресията на гени, отговорни за митохондриалната биогенеза, ангиогенеза и антиоксидантна защита.

Биологични ефекти

• Адаптация към обучението

  • Стимулира се образуването на нови митохондрии и капилярна мрежа, а аеробният капацитет на мускулите се подобрява.

• Метаболитна резистентност

  • Мутантните мишки с CHCHD4 хаплонедостатъчност са били защитени от затлъстяване в края на живота си, въпреки висококалоричната диета.

• Клетъчна устойчивост

  • Включените гени на антиоксидантните ензими и шапероните (Hsp70, MnSOD) повишават устойчивостта на оксидативен и термичен стрес.

Изявления на авторите

„Ние сме първите, които събират доказателства, че митохондриалните сензори на вродения имунитет не просто медиират възпалението, а вместо това задвижват ключови метаболитни адаптации към упражненията“, казва Джин Ма.

„Насочването към пътя cGAS-STING в мускулите е обещаващ път за разработване на „молекулярно упражнение“, което би могло да осигури някои от ползите от упражненията на пациенти, които не могат да правят упражнения“, добавя Пол Хуанг.

Перспективи за излъчване

1. Фитнес миметици: Малкомолекулните STING агонисти или CHCHD4/TRIAP1 модификатори могат да имитират ефектите от упражненията.
2. Терапия на метаболитни заболявания. Стимулирането на тази ос може да се превърне в нова стратегия за лечение на затлъстяване, захарен диабет тип 2 и саркопения при възрастни хора.
3. Подобрено възстановяване. Укрепването на митохондриалната устойчивост ще ускори рехабилитацията след наранявания и операции.

Това проучване подчертава двойствената природа на митохондриите и вродения имунитет: освен че предпазват от патогени, те са сигнални центрове, които свързват физическата активност с метаболитното здраве и устойчивостта на стрес.