Mitokondrid, immuunsus ja sport: uus sihtmärk vanusega seotud rasvumise vastu võitlemisel

USA Riikliku Südame-, Kopsu- ja Vereinstituudi (NHLBI, NIH) teadlased – Jin Ma, Annie Son, Yulim Son, Ping-Yuan Wang ja Paul Hwang – avaldasid ajakirjas Trends in Endocrinology & Metabolism ülevaate, milles nad võtavad kokku tõendid mitokondriaalse kaasasündinud immuunsignaaliülekande võtmerolli kohta selles, kuidas skeletilihased kohanevad treeninguga ning omandavad metaboolse resistentsuse rasvumise ja vananemise suhtes.

Probleem

Traditsiooniliselt on treeningujärgset põletikulist reaktsiooni peetud lihaste mikrokahjustuste "kõrvalmõjuks". Kuid üha rohkem tõendeid viitab sellele, et kontrollitud immuunvastus on oluline lihaste ainevahetusprogrammide taastamiseks – see vähendab rasvavarusid, parandab insuliinitundlikkust ja tugevdab rakkude vastupanuvõimet stressile.

CGAS-STING-NF-κB selgroog

1. Vähenenud CHCHD4 ja TRIAP1

   • Regulaarse treeningu korral väheneb skeletilihaste mitokondrites kahe mitokondriaalse homöostaasiga seotud valgu, CHCHD4 ja TRIAP1, tase.

2. CGAS-STING aktiveerimine

   • Nende valkude defitsiit põhjustab mitokondriaalse DNA "lekkimist" tsütosooli, kus selle tunneb ära cGAS (tsüklilise GMP-AMP süntaasi) sensor.

   • CGAS genereerib teise virgatsaine cGAMP, mis aktiveerib endoplasmaatilise retiikulumi STING-adapteri.

3. NF-κB raja kaasamine

   • STING-sõltuv kinaasi kaskaad käivitab transkriptsioonifaktori NF-κB, mis reguleerib mitokondriaalse biogeneesi, angiogeneesi ja antioksüdantide kaitse eest vastutavate geenide ekspressiooni.

Bioloogilised mõjud

• Kohanemine treeninguga

  • Stimuleeritakse uute mitokondrite ja kapillaarvõrgustiku moodustumist ning paraneb lihaste aeroobne võimekus.

• Ainevahetusresistentsus

  • CHCHD4 haploinsufficiency-ga mutantsed hiired olid hilises elus rasvumise eest kaitstud vaatamata kõrge kalorsusega dieedile.

• Rakkude vastupidavus

  • Antioksüdantsete ensüümide ja šaperonide (Hsp70, MnSOD) sisselülitatud geenid suurendavad vastupidavust oksüdatiivsele ja termilisele stressile.

Autorite avaldused

„Me oleme esimesed, kes koondavad tõendeid selle kohta, et kaasasündinud immuunsuse mitokondriaalsed sensorid ei vahenda lihtsalt põletikku, vaid juhivad hoopis olulisi metaboolseid kohandusi treeninguga,“ ütleb Jin Ma.

„cGAS-STING raja sihtimine lihastes on paljulubav suund „molekulaarse treeningu” väljatöötamiseks, mis võiks pakkuda mõningaid treeningu eeliseid ka treeningvõimetutele patsientidele,“ lisab Paul Hwang.

Ringhäälingu väljavaated

1. Treeningu mimeetikumid: väikesemolekulilised STING agonistid või CHCHD4/TRIAP1 modifikaatorid võivad jäljendada treeningu mõjusid.
2. Ainevahetushaiguste ravi. Selle telje stimuleerimine võib saada uueks strateegiaks rasvumise, II tüüpi diabeedi ja sarkopeenia ravis eakatel.
3. Parem taastumine. Mitokondriaalse vastupidavuse tugevdamine kiirendab taastusravi pärast vigastusi ja operatsioone.

See uuring toob esile mitokondrite ja kaasasündinud immuunsuse kahetise olemuse: lisaks patogeenide eest kaitsmisele on nad signaaliülekandekeskused, mis seovad füüsilise aktiivsuse ainevahetuse tervise ja stressitaluvusega.