Wat zijn enkele mitochondriale theorieën over veroudering?
Veroudering of veroudering wordt over het algemeen gezien als een noodzakelijk onderdeel van het menselijk leven. Gerontologie omvat de studie van verouderingsprocessen en verouderingseffecten, en een intrigerende tak van gerontologie probeert de biologische processen te begrijpen die veroudering mogelijk maken. Er bestaan veel theorieën over veroudering, en meer dan een paar beschouwen de rol van een kleine cellulaire structuur waarvan veel mensen zich waarschijnlijk niet eens bewust zijn: de mitochondie. Deze structuur helpt bij veel celfuncties en verstoringen in een van de volgende functies kunnen mogelijk veroudering veroorzaken: celdeling, celsignalering en celdood. Misschien wel de meest bekende mitochondriale verouderingstheorie betreft de impact van onstabiele zuurstofmoleculen die vrije radicalen worden genoemd op mitochondriale structuren.
Mitochondria kunnen worden beschouwd als de energiefabrieken van cellen. Elke menselijke cel bezit tientallen tot duizenden van deze fabrieken. Elke kleine mitochondrion werkt om energie te produceren die verschillende processen aandrijft, van ademhalen tot lopen. Ze creëren deze energie door voedselmoleculen af te breken in elektronen die vervolgens worden opgeslagen in energiebundels van adenosinetrifosfaat (ATP).
De mitochondriale structuren hebben een ander soort desoxyribonucleïnezuur (DNA) dan andere cellulaire delen. Het DNA in mitochondriën staat bekend als mitochondriaal DNA (mDNA) en het bevat niet hetzelfde beschermingsniveau als traditioneel DNA. Zowel enzymen als eiwitten, histonen genoemd, beschermen DNA doorgaans tegen grote schade, maar mDNA mist deze stoffen. Daarom, zoals een mitochondrion schade oploopt, doen de energieprocessen die zoveel van het menselijk vermogen bepalen. Cellulaire degeneratie is dus een van de belangrijkste benaderingen van mitochondriale verouderingstheorieën.
Een nauw daarmee samenhangende onderverdeling van de mitochondriale theorie van veroudering van cellen is de theorie van vrije radicalen. De meeste moleculen in het lichaam werken op een stabiele en voorspelbare manier, maar instabiliteit kan nog steeds optreden, met name in de zuurstofmoleculen van het lichaam. Zodra zuurstofmoleculen hun bestelling verliezen, worden ze vrije radicalen genoemd. Deze chaotische deeltjes kunnen ernstige schade aanrichten op kwetsbare gebieden en ze gedijen in de mitochondriale gebieden, omdat elke mitochondrion ademhaling voor cellen uitvoert. Vanwege hun gebrek aan bescherming behoren de mitochondriale DNA-strengen tot de meest kwetsbare voor een aanval door vrije radicalen.
Mitochondriën hebben andere belangrijke functies dan de productie van energie, en elk van deze functies kan dienen als een lens voor mitochondriale verouderingstheorieën. De stoffen zijn bijvoorbeeld een belangrijke hoeksteen van de celdeling, waardoor één cel zich splitst in meerdere nieuwe cellen. Dit proces helpt oude en versleten cellen te vervangen, dus als de celdeling vertraagt of stopt, zullen de effecten van de proliferatie van oude cellen zowel binnen als buiten het lichaam worden gevoeld. Dysfunctionele mitochondriën zullen grote invloed hebben op de celdelingsmogelijkheden.
Overigens kunnen deze structuren ook grotendeels geprogrammeerde celdood dicteren: een proces waarbij cellen zichzelf in wezen vernietigen. Verschillende processen die deze zelfmoord mogelijk maken, zijn onder meer het fragmenteren van DNA, het muteren van celmembranen en het afbreken en krimpen van de kern van de cel. Als geprogrammeerde celdood zich manifesteert door veroudering, zoals veel onderzoekers geloven, voegt de rol van mitochondrion bij het faciliteren van geprogrammeerde celdood nog een ander aspect toe aan mitochondriale theorieën over veroudering.
Cellen kunnen ook voor een groot deel met elkaar communiceren vanwege mitochondriën. Mitochondria helpen bij celsignalering, waarbij cellen impulsen van informatie met betrekking tot evenwicht, weefselherstel en andere processen doorgeven. Aanhoudende mitochondriale schade kan fouten veroorzaken in deze informatieverwerking. Onderzoekers die gefocust zijn op fouttheorieën, geven deze uitkomst de oorzaak van veel ziekten. Verouderingstheoretici kunnen ook foutieve celsignalering toeschrijven aan verouderingsprocessen.
Veel factoren kunnen de gezondheid en het functioneren van een mitochondrion beïnvloeden. Zoals eerder vermeld, biedt de vrije radicale theorie een verklaring voor defecte mitochondriën. Cellulaire mutaties kunnen vergelijkbare schade aanrichten, en deze mutaties kunnen het gevolg zijn van een dieet, erfelijke aandoeningen of gewoon een toeval. Soms ontstaat de schade door natuurlijke slijtage na verloop van tijd. Aangezien de meeste huidcellen slechts één mitochondrion hebben om ze gedurende een levensduur te ondersteunen, is het misschien niet verwonderlijk dat de huid een van de meest zichtbare gebieden is voor verouderingseffecten.
Onderzoek naar de mitochondriale theorieën over veroudering heeft geleid tot enkele remediërende aanbevelingen. Ten eerste wordt aangenomen dat B-complexvitaminen sommige van de enzymdefecten die worden veroorzaakt door mitochondriale schade, verlichten en corrigeren. Bovendien kunnen de stoffen liponzuur en alcar de hersenactiviteit van de hersenen omleiden naar mitochondriën wanneer deze processen anders zijn belemmerd.