Jakie są mitochondrialne teorie starzenia?
Starzenie się lub starzenie się jest ogólnie postrzegane jako niezbędny element ludzkiego życia. Gerontologia obejmuje badanie procesów starzenia i skutków starzenia, a jedna intrygująca gałąź gerontologii stara się zrozumieć procesy biologiczne, które ułatwiają starzenie. Istnieje wiele teorii starzenia się i więcej niż kilka rozważa rolę drobnej struktury komórkowej, o której wiele osób prawdopodobnie nawet nie zdaje sobie sprawy: mitochondion. Ta struktura pomaga w wielu funkcjach komórek, a zaburzenia w którejkolwiek z poniższych funkcji mogą potencjalnie wywoływać starzenie: podział komórkowy, sygnalizację komórkową i śmierć komórki. Być może najbardziej znana mitochondrialna teoria starzenia dotyczy wpływu niestabilnych cząsteczek tlenu zwanych wolnymi rodnikami na struktury mitochondrialne.
Mitochondria można uznać za fabryki energii w komórkach. Każda komórka ludzka posiada od dziesiątek do tysięcy takich fabryk. Każdy maleńki mitochondrium działa w celu wytworzenia energii, która napędza różne procesy, od oddychania po chodzenie. Tworzą tę energię, rozkładając cząsteczki żywności na elektrony, które są następnie przechowywane w wiązkach energii adenozynotrifosforanu (ATP).
Struktury mitochondrialne zawierają inny rodzaj kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA) niż inne części komórkowe. DNA zawarty w mitochondriach jest znany jako mitochondrialny DNA (mDNA) i nie zawiera takiego samego poziomu ochrony jak tradycyjne DNA. Zarówno enzymy, jak i białka zwane histonami zazwyczaj chronią DNA przed poważnymi uszkodzeniami, ale mDNA nie ma tych substancji. Dlatego też mitochondrium doznaje szkód, podobnie jak procesy energetyczne, które decydują o tak dużej zdolności człowieka. Zwyrodnienie komórek jest zatem jednym z bardziej znaczących podejść do mitochondrialnych teorii starzenia się.
Blisko spokrewnionym podziałem mitochondrialnej teorii starzenia degeneracji komórek jest teoria wolnych rodników. Większość cząsteczek w ciele działa w sposób stabilny i przewidywalny, ale nadal może pojawić się niestabilność, szczególnie w cząsteczkach tlenu w ciele. Kiedy cząsteczki tlenu tracą swój porządek, nazywane są wolnymi rodnikami. Te chaotyczne cząsteczki mogą powodować poważne spustoszenie na delikatnych obszarach i rozwijają się w obszarach mitochondrialnych, ponieważ każdy mitochondrium wykonuje oddychanie dla komórek. Ze względu na brak ochrony nici mitochondrialnego DNA należą do najbardziej narażonych na atak wolnych rodników.
Mitochondria mają inne kluczowe funkcje oprócz wytwarzania energii, a każda z tych funkcji może służyć jako soczewka do mitochondrialnych teorii starzenia się. Na przykład substancje są ważnym kamieniem węgielnym podziału komórkowego, przez który jedna komórka dzieli się na wiele nowych komórek. Proces ten pomaga zastąpić stare i zużyte komórki, więc jeśli podział komórkowy spowolni lub zatrzyma się, skutki proliferacji starych komórek będą odczuwalne zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz ciała. Dysfunkcjonalne mitochondria znacząco wpłyną na możliwości podziału komórek.
W powiązanej naturze, struktury te mogą również w dużej mierze dyktować zaprogramowaną śmierć komórki: proces, w którym komórki zasadniczo ulegają samozniszczeniu. Różne procesy, które mogą ułatwić to samobójstwo, obejmują fragmentację DNA, mutację błon komórkowych oraz rozkładanie i kurczenie jądra komórkowego. Jeśli zaprogramowana śmierć komórki przejawia się w procesie starzenia, jak wierzy wielu naukowców, to rola mitochondrium w ułatwianiu programowanej śmierci komórki dodaje jeszcze jeden aspekt mitochondrialnym teoriom starzenia się.
Komórki mogą komunikować się ze sobą w dużej mierze również z powodu mitochondriów. Mitochondria pomagają w sygnalizacji komórkowej, gdzie komórki przekazują impulsy informacji dotyczące równowagi, naprawy tkanek i innych procesów. Długotrwałe uszkodzenie mitochondriów może powodować błędy w przetwarzaniu informacji. Badacze skupieni na teoriach błędów obwiniają ten wynik za wiele chorób. Teoretycy starzenia mogą również przypisywać wadliwą sygnalizację komórkową procesom starzenia.
Wiele czynników może wpływać na zdrowie i funkcjonowanie mitochondrium. Jak wspomniano wcześniej, teoria wolnych rodników stanowi jedno wyjaśnienie wadliwych mitochondriów. Mutacje komórkowe mogą wyrządzać podobne szkody, a mutacje te mogą wynikać z diety, odziedziczonych warunków lub zwykłej szansy. Czasami uszkodzenie powstaje w wyniku naturalnego zużycia w miarę upływu czasu. Ponieważ większość komórek skóry ma tylko jeden mitochondrium do podtrzymywania ich w ciągu życia, być może nic dziwnego, że skóra jest jednym z najbardziej widocznych obszarów efektów starzenia się.
Badania nad mitochondrialnymi teoriami starzenia doprowadziły do pewnych zaleceń dotyczących remediów. Po pierwsze, uważa się, że witaminy z grupy B łagodzą i korygują niektóre defekty enzymu spowodowane uszkodzeniem mitochondriów. Ponadto substancje, kwas liponowy i alcar, mogą przekierowywać aktywność energetyczną mózgu w kierunku mitochondriów, gdy procesy te zostały w inny sposób utrudnione.