Jaké jsou mitochondriální teorie stárnutí?
Stárnutí nebo stárnutí je obecně považováno za nezbytnou součást lidského života. Gerontologie zahrnuje studium procesů stárnutí a účinků stárnutí a jedno zajímavé odvětví gerontologie se snaží pochopit biologické procesy, které usnadňují stárnutí. Existuje mnoho teorií stárnutí a více než několik z nich zvažuje roli malé buněčné struktury, o které si mnoho lidí pravděpodobně ani neuvědomuje: mitochondion. Tato struktura napomáhá mnoha buněčným funkcím a poruchy v některé z následujících funkcí by mohly potenciálně vyvolat stárnutí: buněčné dělení, buněčnou signalizaci a buněčnou smrt. Snad nejznámější mitochondriální teorie stárnutí se týká dopadu nestabilních molekul kyslíku nazývaných volné radikály na mitochondriální struktury.
Na mitochondrii by se dalo myslet jako na energetické továrny buněk. Každá lidská buňka má kdekoli od desítek do tisíců těchto továren. Každý malý mitochondrion pracuje na výrobě energie, která pohání různé procesy, od dýchání po chůzi. Vytvářejí tuto energii rozdělením potravinových molekul na elektrony, které jsou pak uloženy ve svazcích energie adenosintrifosfátu (ATP).
Mitochondriální struktury mají jiný druh kyseliny deoxyribonukleové (DNA) než jiné buněčné části. DNA obsažená v mitochondriích je známá jako mitochondriální DNA (mDNA) a neobsahuje stejnou úroveň ochrany jako tradiční DNA. Enzymy i proteiny zvané histony obvykle chrání DNA před jakýmkoli závažným poškozením, ale mDNA tyto látky postrádá. Proto, jak mitochondrion utrpí poškození, tak i energetické procesy, které diktují tolik lidské schopnosti. Buněčná degenerace je tedy jedním z významnějších přístupů k mitochondriálním teoriím stárnutí.
Úzce spojené rozdělení buněčné degenerace mitochondriální teorie stárnutí je teorie volných radikálů. Většina molekul v těle pracuje stabilním a předvídatelným způsobem, přesto však může docházet k nestabilitě, zejména v molekulách kyslíku v těle. Jakmile molekuly kyslíku ztratí svůj pořádek, dabují se volným radikálům. Tyto chaotické částice mohou způsobit křehké oblasti v křehkých oblastech a daří se jim v mitochondriálních oblastech, protože každý mitochondrion provádí dýchání buněk. Kvůli jejich nedostatečné ochraně patří mitochondriální řetězce DNA k nejzranitelnějším útokům volných radikálů.
Mitochondrie mají kromě výroby energie další klíčové funkce a každá z těchto funkcí může sloužit jako čočka do mitochondriálních teorií stárnutí. Například látky jsou důležitým základním kamenem buněčného dělení, díky kterému se jedna buňka rozdělí na několik nových buněk. Tento proces pomáhá nahradit staré a opotřebované buňky, takže pokud se buněčné dělení zpomalí nebo zastaví, účinky proliferace starých buněk se projeví uvnitř i vně těla. Dysfunkční mitochondrie bude mít značný dopad na možnosti dělení buněk.
Na související poznámku mohou tyto struktury také značně diktovat programovanou buněčnou smrt: proces, kdy se buňky v podstatě samodestrukují. Různé procesy, které by mohly tuto sebevraždu usnadnit, zahrnují fragmentaci DNA, mutaci buněčných membrán a štěpení a zmenšování buněčného jádra. Pokud se programovaná buněčná smrt projevuje stárnutím, jak mnozí vědci věří, pak role mitochondrií při usnadňování programované buněčné smrti přidá další aspekt mitochondriálním teoriím stárnutí.
Buňky mohou spolu komunikovat z velké části kvůli mitochondriím. Mitochondrie pomáhá v buněčné signalizaci, kde buňky přenášejí impulsy informací týkajících se rovnováhy, tkáňových oprav a dalších procesů. Trvalé poškození mitochondrií může způsobit chyby v tomto zpracování informací. Vědci zaměření na teorie chyb obviňují tento výsledek z mnoha nemocí. Teoretici stárnutí mohou také připisovat vadnou buněčnou signalizaci procesům stárnutí.
Zdraví a fungování mitochondrií může ovlivnit mnoho faktorů. Jak již bylo zmíněno dříve, teorie volných radikálů poskytuje jedno vysvětlení pro vadnou mitochondrii. Buněčné mutace mohou způsobit podobné poškození a tyto mutace mohou být způsobeny stravou, zděděnými podmínkami nebo pouhou náhodou. K poškození někdy dochází přirozeným opotřebením v průběhu času. Protože většina kožních buněk má pouze jeden mitochondrion, aby je udržel po celou dobu životnosti, je asi nepřekvapivé, že kůže je jednou z nejviditelnějších oblastí pro stárnutí.
Výzkum mitochondriálních teorií stárnutí vedl k některým doporučením k nápravě. Jednak se předpokládá, že vitamíny komplexu B zmírňují a opravují některé enzymatické defekty způsobené mitochondriálním poškozením. Kromě toho mohou látky kyselina lipoová a alcar přesměrovat energetické činnosti mozku na mitochondrie, pokud byly tyto procesy jinak narušeny.