Souvislosti stárnutí mitochondrií
Mitochondrie zajišťují energetický metabolismus buněk a jejich postupná degradace je považována za jeden z klíčových procesů provázejících stárnutí organismu. Zatímco geneticky podmíněné mitochondriální poruchy jsou dobře prozkoumány, mechanismy stojící za přirozeným zhoršováním funkce těchto organel v průběhu stárnutí zůstávaly částečně neobjasněny. Výzkumný tým z Leibniz Institute on Aging publikoval v časopise Nature Communications studii, která se zaměřila na identifikaci přirozených faktorů ovlivňujících tento proces.
Výzkum na modelu háďátka obecného
Vědci využili k analýze modelový organismus háďátka obecného, konkrétně kmeny s mutacemi prodlužujícími život, u nichž jsou mitochondrie trvale oslabené, přesto však organismus vykazuje delší dobu přežití. Cílem bylo zjistit, jaké ochranné mechanismy těmto jedincům umožňují fungovat i při narušené mitochondriální činnosti.
Analýza ukázala, že u běžně stárnoucích jedinců dochází ke změnám mitochondriálních proteinů až v pozdější fázi života. U dlouhověkých mutantů byla klíčovým faktorem stabilita enzymu S-adenosylmethionin syntetázy (SAMS-1). Zatímco u běžných jedinců hladina tohoto enzymu s věkem klesala, u odolných kmenů zůstávala stabilní. Snížení aktivity genu sams-1 mělo u zdravých jedinců pozitivní vliv na délku života, avšak u již oslabených organismů vedlo k narušení mitochondriální sítě a prohloubení energetické dysfunkce.
Význam fosfatidylcholinu
Enzym SAMS-1 je zásadní pro produkci fosfatidylcholinu, což je nejrozšířenější lipid v membránách mitochondrií. Tento lipid je nezbytný pro udržení fluidity membrán a pro procesy fúze, které umožňují mitochondriím vytvářet funkční energetické sítě. Výzkum potvrdil, že nedostatek fosfatidylcholinu vede k fragmentaci těchto sítí a snížení efektivity distribuce energie v buňce.
Pokusy na experimentálních modelech prokázaly, že suplementace fosfatidylcholinem nebo jeho prekurzorem cholinem dokázala zvrátit negativní změny v morfologii mitochondrií způsobené úbytkem enzymů zapojených do syntézy tohoto lipidu.
Poznatky u lidí
Výzkumníci následně analyzovali data z databází GTEx a UK Biobank, aby ověřili přenositelnost zjištění. Ukázalo se, že exprese genu PEMT, který je u lidí funkčním analogem enzymů PMT-1 a PMT-2, s věkem klesá, a to zejména v tukové tkáni a vaječnících. U žen bylo pozorováno prudší snížení hladiny fosfatidylcholinu po menopauze, což koreluje se známým poklesem mitochondriální aktivity v tomto období.
Vyšší hladiny fosfatidylcholinu v plazmě vykazovaly statistickou souvislost s indikátory zdravého stárnutí, jako je rychlejší tempo chůze, lepší paměť a nižší výskyt komorbidit. Experimenty in vitro na kožních fibroblastech dále naznačily, že suplementace cholinem může částečně kompenzovat mitochondriální stres vyvolaný chemickým zásahem. Výsledky studie naznačují, že proces stárnutí mitochondrií je do určité míry modifikovatelný, pokud jsou identifikovány a cíleně ovlivněny klíčové metabolické dráhy.