Как биогенез, динамика и митофагия исправляют ваш мозг
Расчетное время чтения: 8 минут
Некоторые из вас начинают понимать, что вам нужно сосредоточиться на митохондриальной функции, чтобы иметь здоровый мозг, который обеспечивает хорошее настроение и развивает когнитивные функции. Некоторые из вас просто хорошо знают, что митохондрии являются ключевыми. И вам может понравиться этот простой пост в блоге об этих удивительных органеллах!
Но некоторые из вас хотят больше узнать о митохондриях, и это важно для вас. Вы можете быть похожи на меня, которому нужно действительно понять мое научное «почему», чтобы что-то пошло ва-банк и чтобы мое новое поведение имело цель. Так что, если вы такой, этот пост в блоге для вас!
Давайте обсудим пути, которые поддерживают здоровье митохондрий, а затем посмотрим, как кетогенные диеты могут повлиять на эти пути, чтобы помочь вам чувствовать себя лучше. Начнем?
Митохондриальный биогенез
Митохондриальный биогенез — это процесс, посредством которого внутри клетки генерируются новые митохондрии, и он играет решающую роль в регуляции клеточного метаболизма, поддержании энергетического гомеостаза и смягчении последствий окислительного стресса. Этот процесс строго регулируется и включает сложную координацию экспрессии генов, трансляции белков и сборки органелл.
Основным драйвером митохондриального биогенеза является коактиватор транскрипции PGC-1α. Не пугайтесь маленького супа из алфавита. Это легко понять! Я обещаю.
Ген PGC-1α кодирует белок PGC-1α. Неудивительно, поскольку большинство генов предоставляют инструкции для создания белков.
PGC-1α — это белок, который помогает создавать и поддерживать здоровые митохондрии в нейронах, способствуя производству новых митохондрий. Он активирует экспрессию генов, участвующих в митохондриальном биогенезе (создании!) и функционировании, в конечном итоге производя новые митохондрии и повышая способность существующих митохондрий производить энергию!
В целом процесс митохондриального биогенеза включает скоординированную экспрессию многих генов и сборку большого количества белков и других молекул, что завершается образованием новых митохондрий внутри клетки. И если эта часть митохондриальной функции не работает здоровым образом, ваш мозг будет нуждаться в энергии, необходимой ему для работы и поддержания себя. Это вызывает целый каскад негативных эффектов, вызывающих проблемы с этими другими митохондриальными путями.
Итак, давайте узнаем больше.
Митохондриальная динамика
Митохондриальная динамика относится к тому, как митохондрии изменяют свою форму и размер в ответ на различные сигналы в нашем организме. Этот процесс контролируется двумя основными процессами: синтезом и делением. Не пугайтесь этих двух терминов (как меня), потому что я объясню их здесь просто.
Слияние — это когда две или более митохондрии объединяются, образуя более крупную и взаимосвязанную сеть, а деление — это когда митохондрия разделяется на две или более меньших единиц. Слияние митохондрий может увеличить количество вырабатываемой энергии, а деление — уменьшить. Это позволяет митохондриям адаптироваться к различным потребностям клетки в энергии.
Претерпевая слияние и деление, митохондрии могут адаптироваться к изменяющимся потребностям в энергии и реагировать на клеточные стрессоры. Это связано с тем, что когда митохондрии сливаются вместе, они совместно используют ресурсы и могут производить больше энергии, чем когда они разделены. И наоборот, когда митохондрии подвергаются делению, они становятся меньше и более изолированными, что может снизить производство энергии.
Изменения формы митохондрий важны и могут помочь им реагировать на клеточные стрессоры. Например, когда клетки подвергаются высокому уровню окислительного стресса (который может повредить клетки и ДНК), митохондрии могут подвергнуться делению, чтобы создать новые, более здоровые митохондрии, которые могут лучше справляться со стрессом. Эти изменения формы (морфологии) также могут способствовать коммуникации между митохондриями и другими частями клетки. Например, слияние митохондрий может обеспечить обмен белками и другими молекулами между митохондриями, что может быть важно для регуляции клеточного метаболизма и производства энергии.
Митохондриальная митофагия
Митохондриальная митофагия — это процесс, при котором клетки избирательно удаляют поврежденные или дисфункциональные митохондрии, помогая поддерживать здоровую митохондриальную сеть и уменьшая окислительный стресс. И вы все уже знаете, что это значит для работы мозга!
Процесс митохондриальной митофагии включает несколько этапов. Во-первых, поврежденные или дисфункциональные митохондрии идентифицируются и маркируются для уничтожения с помощью процесса, называемого убиквитинированием. Это забавное слово описывает процесс, при котором белок под названием убиквитин добавляется к поврежденным митохондриям, помечая их для удаления.
Затем отмеченные митохондрии окружены мембранной структурой, называемой аутофагосомой, которая образует везикулу, поглощающую поврежденные митохондрии. Затем аутофагосома сливается с лизосомой, специализированной органеллой, содержащей ферменты, способные расщеплять и разлагать клеточные отходы.
Как только поврежденные митохондрии оказываются внутри лизосомы, ферменты расщепляют их на составные части, которые могут быть переработаны клеткой. Это сложный процесс, включающий несколько этапов и координирующий различные клеточные компоненты. К счастью, вам не нужно понимать все шаги, чтобы понять, что этот митохондриальный процесс имеет решающее значение для ваших целей в области здоровья мозга.
В периоды митохондриальной дисфункции и отказа механизмов контроля качества митохондрий (таких как митофагия) АФК/РНС могут вызывать повреждение клеточных макромолекул и некротическую гибель клеток. Надлежащий контроль и координация путей митофагии имеют решающее значение для предотвращения гибели клеток и воспаления.
Свердлоу, Н.С., и Уилкинс, Х.М. (2020). Митофагия и мозг. Международный журнал молекулярных наук, 21(24), 9661. https://doi.org/10.3390/ijms21249661
Этот процесс выборочного удаления поврежденных митохондрий помогает поддерживать здоровую митохондриальную сеть и снижать окислительный стресс и, по сути, является огромным компонентом вашей способности восстанавливать настроение и когнитивные функции!
#митохондрияматерия
В головном мозге митофагия особенно важна из-за высоких энергетических потребностей клеток головного мозга и их восприимчивости к окислительному стрессу. Нарушение функции митохондрий и окислительный стресс связаны с развитием различных нейродегенеративных расстройств и психических заболеваний.
Кетогенные диеты и митохондрии
Я думаю, вам важно знать, что кетогенная диета оказывает глубокое положительное влияние на эти митохондриальные пути.
Имеются данные о том, что кетогенные диеты могут влиять на митохондриальную динамику, включая процессы слияния и деления, которые формируют митохондриальную морфологию. Исследования как на животных, так и на людях показали, что кетогенные диеты могут повышать экспрессию генов, участвующих в слиянии митохондрий, увеличивая размер митохондрий и сложность сети.
Недавние исследования показали, что кетогенные диеты могут снижать экспрессию генов, участвующих в делении митохондрий, что может способствовать фрагментации и дисфункции митохондрий. В частности, было обнаружено, что кетогенная диета снижает экспрессию белка Drp1, который участвует в процессе деления митохондрий.
KD может подавлять стресс ER [эндоплазматического ретикулума] и защищать целостность митохондрий, подавляя митохондриальную транслокацию Drp1, чтобы ингибировать активацию воспаления NLRP3, оказывая, таким образом, нейропротекторные эффекты.
Почему мы хотим уменьшить митохондриальное деление? Потому что чрезмерное деление митохондрий может привести к фрагментации и дисфункции митохондрий, что связано с различными заболеваниями, включая нейродегенеративные расстройства.
Эти изменения в митохондриальной динамике могут способствовать общему улучшению митохондриальной функции, наблюдаемому при кетогенной диете.
Хотя механизмы, с помощью которых кетогенная диета может улучшить эти состояния, выходят за рамки митохондриальной функции, в значительной степени питательный кетоз увеличивает зависимость от митохондриального метаболизма, что убедительно свидетельствует о том, что митохондриальная адаптация является центральным фактором.
Миллер, В. Дж., Вилламена, Ф. А., и Волек, Дж. С. (2018). Пищевой кетоз и митогормезис: возможные последствия для митохондриальной функции и здоровья человека. Журнал питания и обмена веществ, 2018. https://doi.org/10.1155/2018/5157645
Заключение
Так что да, митохондрии — это электростанции наших клеток, отвечающие за производство энергии, необходимой нашим клеткам для нормального функционирования. Но процессы митохондриальной динамики, митохондриальной митофагии и митохондриального биогенеза также имеют решающее значение для поддержания здоровья и правильного функционирования этих жизненно важных органелл.
Благодаря этим процессам клетки могут регулировать выработку энергии и метаболизм в головном мозге. Нам нужно, чтобы эти пути хорошо работали, чтобы адаптироваться к изменяющимся потребностям в энергии, реагировать на клеточные стрессоры и предотвращать накопление поврежденных или дисфункциональных митохондрий. И что происходит, когда эти пути в мозгу нарушены? Мы видим развитие психических заболеваний и нейродегенеративных расстройств.
Если последнее утверждение звучит скандально и ненаучно, вам нужно наверстать упущенное в области метаболической психиатрии и неврологии. Я бы порекомендовал вам проверить Книга Криса Палмера «Энергия мозга». (см. ссылки).
В этом сообщении в блоге вы узнали, что недавние исследования подтверждают утверждение о том, что кетогенная диета может иметь важные последствия для динамики и функции митохондрий. И мы не говорим о кетогенных диетах, оказывающих слабое воздействие. Кетогенная диета буквально изменяет экспрессию генов, участвующих в делении и слиянии митохондрий, и оказывает нейропротекторное действие.
Если вы хотите работать со мной, чтобы иметь подобные митохондриальные функции, вы можете узнать о моей онлайн-программе ниже:
Я надеюсь, что эта запись в блоге способствовала вашему пониманию процессов, которые регулируют функцию и динамику митохондрий, и того, как кетогенные диеты могут быть мощным вмешательством для лечения метаболических нарушений в мозге, которые проявляются как психические заболевания и неврологические расстройства.
Потому что у вас есть право знать все способы, которыми вы можете почувствовать себя лучше.
Рекомендации
Го, М., Ван, С., Чжао, Ю., Ян, К., Дин, Х., Донг, К., … и Цуй, М. (2018). Кетогенная диета улучшает устойчивость мозга к ишемии и ингибирует активацию воспалительных процессов NLRP3, предотвращая опосредованное Drp1 деление митохондрий и стресс эндоплазматического ретикулума. Границы в молекулярной неврологии, 11, 86. https://doi.org/10.3389/fnmol.2018.00086
Миллер, В. Дж., Вилламена, Ф. А., и Волек, Дж. С. (2018). Пищевой кетоз и митогормезис: возможные последствия для митохондриальной функции и здоровья человека. Журнал питания и обмена веществ, 2018. https://doi.org/10.1155/2018/5157645
Палмер, компакт-диск (2014). Энергия мозга. Академическая пресса. https://brainenergy.com/
Ку, К., Кейер, Дж., Аджобо-Херманс, М.Дж., ван де Вал, М., Ширрис, Т., ван Карнебек, К., … и Купман, В.Дж. (2021). Кетогенная диета как стратегия терапевтического вмешательства при митохондриальных заболеваниях. Международный журнал биохимии и клеточной биологии, 138, 106050. https://doi.org/10.1016/j.biocel.2021.106050
Свердлоу, Н.С., и Уилкинс, Х.М. (2020). Митофагия и мозг. Международный журнал молекулярных наук, 21(24), 9661. https://doi.org/10.3390/ijms21249661
3 комментариев