Роль митохондрий даже в одной конкретно взятой клетке была долгое время недооценена. Многие десятилетия эти органеллы рассматривались лишь как батарейки, дающие энергию. И это несмотря на собственный геном и историю их происхождения. Когда-то митохондрии были свободно живущими организмами, даже энергетическими внутриклеточными паразитами, которые вошли в симбиоз с клеткой-хозяином.
Джордж Лукас в своей саге «Звёздные войны» именно митохондрии представил как загадочные мидихлорианы, помогающие общаться с Силой и наделяющие их носителей сверхъестественными способностями. И современные исследования митохондрий позволяют в чём-то согласиться с представлениями гениального автора. Сегодня митохондрии больше не расцениваются как исключительно источник энергии. А если говорить техническим языком, то это не аккумулятор клетки, а скорее её материнская плата.
Социальные симбионты
Митохондрии сами по себе являются социальными сущностями. Они имеют собственный жизненный цикл: старые митохондрии умирают и рождаются новые. Ради жизнеспособности своего сообщества и клетки, в которой они живут, в случае когда возникшие структурно-функциональные нарушения невозможно устранить, эти органеллы запускают программу самоуничтожения. Митохондрии в полной мере проявляют многие качества социальных организмов — для них характерна специализация в выполнении задач, коммуникация, синхронизация поведения, взаимозависимость и взаимопомощь. Существует предположение, что митохондрии помогли отдельно живущим животным клеткам объединиться в многоклеточный организм, раскрыв перспективы будущего совместного существования.
Альтернативная система управления организма
На основании анализа более 400 исследований учёные пришли к выводу, что все митохондрии организма формируют единую информационную систему обработки информации — MIPS — (mitochondrial information-processing system). Эти органеллы считывают, обрабатывают и анализируют десятки различных потоков данных: химических, метаболических, гормональных и других информационных сигналов. Они интегрируют поступившую информацию, преобразуют её в биоэнергетический потенциал своих крист (складок внутренних мембран) и генерируют сигналы (выделение специфических молекул), которые регулируют активность генов клетки и формируют её поведение.
Митохондриальные сигналы влияют на экспрессию более чем 2/3 ядерных генов. Это даёт возможность полностью менять характер ответа на внешние воздействия, в том числе обеспечивать устойчивость к стрессу, причём не только одной клетки, но и всего организма. На основании множества исследований учёные сделали вывод о том, что психическое состояние человека может влиять на состояние митохондрий, регулируя эффективность преобразования энергии.
Митохондрии разных органов тела общаются между собой на языке химии. Эти уникальные органеллы катализируют начальный этап синтеза стероидных гормонов. Кортизол, гормон, который повышает уровень глюкозы в крови и реакции на стресс, вырабатывается в митохондриях клеток надпочечников. Эстроген, прогестерон и тестостерон синтезируются в основном в митохондриях репродуктивных органов. А митохондрии мозга имеют рецепторы как к гормонам стресса, так и к половым гормонам. Таким образом, митохондрии эндокринных органов напрямую через кровь передают сигналы своим сородичам в мозге.
Уникальная специализация
При общем строении и характере выполняемых в клетке функций митохондрии в разных органах существенно разнятся. Они отличаются по количеству белков, характеру своего движения и даже выглядят по-разному. И, конечно, в зависимости от типа клеток, в которых они находятся, варьируется и их способность к восприятию, обработке, интеграции и передачи информации. Это обусловлено стремлением к достижению максимальной эффективности их работы и позволяет всему организму выживать при наименьших общих затратах энергии.
Когда учёные составили карту митохондрий мозга человека, оказалось, что митохондрии, расположенные в разных частях коры и в более глубоких, подкорковых областях мозга отличаются друг от друга. Эволюционно более молодые зоны мозга расходуют больше всего энергии, и в них митохондрии более чётко специализированы на её преобразовании. Различия продолжают наблюдаться и на клеточном уровне. В дендритах нейронов митохондрии имеют несколько копий митохондриальной ДНК (мтДНК) и представлены стабильными нитями, тянущимися на расстояния в 10-30 микрон. Митохондрии в аксонах, как правило, до одного микрона в длину и многие из них лишены мтДНК. В теле нейрона митохондрии группируются вокруг ядра и выглядят как нечто среднее между дендритными и аксональными типами. Подобные различия в специализации и расположении митохондрий существуют также и в клетках мышечной и жировой ткани.
Системы взаимопомощи
Если наши митохондрии здоровы, то здоровы и мы, но когда в их работе случаются сбои, это приводит к разнообразным заболеваниям. К болезням, ассоциированным с митохондриальной дисфункцией, сегодня уже относят рак, диабет, аутизм и нейродегенеративные расстройства, в частности болезнь Альцгеймера и Паркинсона. Под воздействием стресса, неблагоприятных экологических факторов, неправильного питания и гиподинамии в митохондриях накапливаются дефекты, которые способствуют преждевременному старению. Однако, являясь социальными органеллами, митохондрии помогают друг другу восстановиться. При томографии на трёхмерном изображении митохондрий сердца больных мышей их кристы были неровные и зазубренные. Но в местах соприкосновения они выглядели абсолютно здоровыми. Митохондрии взаимодействовали между собой, помогая друг другу в восстановлении внутренней структуры за счёт образования мито-мито соединений. И в областях контактов митохондрии имели большее число крист, чем в любой другой своей части. Кристы заполнены железосерными кластерами и могут быть парамагнитными, а значит, вполне вероятно, способны генерировать электромагнитные поля. И именно этот механизм, по всей вероятности, лежит в основе помощи митохондрий друг другу для достижения типичного, здорового, регулярного расположения крист.
Митохондрии обмениваются информацией, посылая друг другу тонкие трубочки и образуя межмитохондриальные нанотуннели. При изучении образцов мышц людей с нарушенной работой митохондрий в них оказалось значительно большее число нанотуннелей. Нездоровые митохондрии с мутациями мтДНК просили о помощи у своих собратьев. Исследования клеток с различной степенью митохондриальной дисфункции, вызванной мутациями мтДНК, доказали, что здоровые митохондрии могут через эти контакты передавать неповреждённую мтДНК мутантным митохондриям.
Митохондрии могут сливаться друг с другом для обмена генетическим материалом, репарации мтДНК и восстановления своих нарушенных функций. Слияние митохондрий также увеличивает устойчивость и клеток, в которых они находятся. Если заблокировать этот процесс, то и митохондрии, и клетки погибают. В трудные времена клетки обмениваются своими митохондриями. Десант митохондрий способен запустить процесс восстановления, активировать иммунную систему и спасти повреждённые клетки от гибели.
Профилактика и коррекция митохондриальных нарушений
В настоящее время наиболее простым и действенным способом обеспечения здоровья митохондрий видится физическая активность. Регулярные упражнения способствуют повышению структурной и функциональной стабильности митохондрий. Социальные связи, оптимизм, ощущение цели в жизни также обладают благоприятным эффектом. Количество преобразующих энергию белков в нервной ткани коррелирует с положительными или отрицательными переживаниями на протяжении всей жизни. Третьим способом поддержания митохондриального здоровья является правильное питание. Акцент делается на исключении из рациона всех рафинированных сахаров, ограничении углеводов и восполнении энергетической ценности пищи за счёт белков и жиров.
Оказывается, не так уж и сложно поддержать своих симбионтов, столь много делающих для нашего существования. И помогая этим удивительным созданиям, мы поможем своему ментальному и физическому здоровью, а, возможно, согласно Джорджу Лукасу, и обретём Силу.
Платформа Дзен по определённым причинам меняет алгоритмы показов. Если вы уверены, что подписаны на канал рекомендуется проверить это в связи с возможной автоматической отпиской.
Также материалы по теме: