продвинутые техники восстановления и тренировки митохондрий
Продвинутые техники восстановления и тренировки митохондрий
Сотрудниками Смоленского государственного медицинского университета, проведен анализ эффективности лекарственных препаратов с преимущественно антигипоксическим действием в лечении митохондриальных дисфункций (МД), которые могут быть обусловлены генетическими нарушениями митохондриального или ядерного генома (первичные МД или митохондриальные болезни), а также структурными, функциональными и биохимическими дефектами митохондрий на фоне других заболеваний (вторичные МД).
Характеризуются МД нарушением тканевого дыхания, недостаточностью синтеза АТФ, снижением энергетического обмена. Клинические проявления МД полисистемны и полиморфны.
Митохондрии являются важнейшими органеллами клетк организма человека и выполняют большое количество функций. Наиболее важная из них − образование в биохимических циклах клеточного дыхания молекул АТФ. В митохондриях протекает огромное количество различных биохимических процессов: карнитиновый цикл, окисление жирных кислот, цикл трикарбоновых кислот (Кребса), перенос электронов по дыхательной цепи при помощи митохондриальных ферментных комплексов (МФК) и окислительное фосфорилирование. Поэтому нарушения функциональных возможностей митохондрий (митохондиальные дисфункции) являются наиболее значимыми, а зачастую самыми ранними этапами повреждения клеточных структур и развития различных заболеваний.
Вместе с развитием учения о митохондриях и МД происходит разработка и изучение лекарственных средств, способных восстанавливать нарушенный энергетический обмен клетки и увеличивать резистентность органов и всего организма к гипоксии. Именно в митохондриях развивается гипоксический каскад биохимических процессов, что может приводить к гибели клетки. При МД происходит не только замедление митохондриального синтеза АТФ, но и нарушение обмена веществ в органелле в целом. Отсюда очевидным является факт целесообразности использования при МД антигипоксантов, так как механизм действия данного класса лекарственных средств напрямую (для препаратов прямого энергизирующего действия) или опосредованно (для препаратов непрямого энергизирующего действия) связан с коррекцией нарушений в работе митохондрий. Поэтому их назначение патогенетически оправдано при МД. Энерготропные препараты, активирующие транспорт митохондриальных субстратов, повышающие продукцию АТФ и снижающие уровень лактат-ацидоза, включены в протоколы лечения как первичных, так и вторичных МД. Оценке эффективности таких препаратов, привычно именуемых в России антигипоксантами, и посвящен данный обзор.
В конце ХХ в. были описаны болезни, связанные с мутациями митохондриальной ДНК (мтДНК расшифрована в 1981 г). Это так называемые первичные митохондриальные дисфункции или митохондриальные болезни.
По данным конца 2017 года частота наследственных заболеваний, основным патогенетическим и этиологическим фактором которых являются митохондриальные мутации, составляет 1:5000 человек от общей численности населения нашей планеты.
Мутации в мтДНК встречаются в общечеловеческой популяции чаще − 1:3500. Но не всегда мутации в мтДНК приводят к развитию заболевания. Это связано с феноменом гетероплазмии − одновременным присутствием в клетке мутантных и немутантных молекул ДНК.
Мутации в любом из митохондриальных генов, кодирующих 13 основных субъединиц МФК и 22 митохондриальные тРНК и две рРНК, а также в любом из ядерных генов, кодирующих остальную часть митохондриальных белков, могут привести к МД и болезни. К самым частым митохондриальным болезням относятся: синдром MELAS (митохондриальная энцефаломиопатия, лактатацидоз, инсультоподобные эпизоды), синдром Кернса-Сейра (птоз, офтальмоплегия, двусторонняя пигментная ретинопатия, блокада сердца), синдром MERRF (миоклоническая эпилепсия с рваными мышечными волокнами), наследственная атрофия зрительных нервов Лебера (LHON), синдром NARP/MILS (невропатия, атаксия и пигментный ретинит) и др. В основе митохондриальных дисфункций и связанных с ними заболеваний могут лежать повреждения генома ядра клетки. Они менее изучены по сравнению с МД, вызванными мутациями мтДНК. К ним можно отнести различные формы младенческих миопатий, болезни Лея (подострая некротизирующая энцефаломиопатия), Барта (кардиомиопатия, миопатия, задержка роста). При отсутствии у детей других причин отставания в нервно-психическом и физическом развитии, непереносимости физической нагрузки и мышечной слабости следует подумать о дифференциальной диагностике с митохондриальными болезнями.
Большинство митохондриальных болезней носят прогрессирующий характер и приводят к инвалидизации и смертности. Они могут развиться в любом возрасте, около 30% случаев манифестируют в неонатальном периоде, наследуются по материнской линии. Первичные МД проявляются в основном в виде поражений центральной и периферической нервной, мышечной и сердечно-сосудистой систем. Их клинические проявления: мышечная слабость, непереносимость физической нагрузки, отставание в нервно-психическом развитии, могут наблюдаться мышечные боли, приступы рвоты, судороги, инсультоподобные эпизоды, снижение слуха, птоз и офтальмоплегия. Патогенез митохондриальных болезней можно представить поэтапно следующим образом: транспорт субстратов, их окисление, цикл трикарбоновых кислот (ЦТК), функционирование дыхательной цепи, сопряжение тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования. С позиции патогенеза можно выделить 3 основные группы миохондриальных заболеваний: 1) болезни процессов окислительного фосфорилирования, 2) болезни β-окисления жирных кислот, 3) дефекты метаболизма пирувата и ЦТК.
Так же принято выделять вторичные митохондриальные дисфункции, возникающие при различных приобретенных заболеваниях, например, при остром коронарном синдроме, кардиомиопатии, некоторых формах прогрессирующих мышечных дистрофий, заболеваниях соединительной ткани, а также при целом ряде патологических состояний, в патогенезе которых ключевую роль играет гипоксия.
При этих заболеваниях нарушения клеточного энергообмена выступают в качестве «вторичных» звеньев патогенеза. Вторичные МД возникают при отравлении угарным газом, цианидами, солями тяжелых металлов, длительном использовании высоких доз азидотимидина, вальпроатов, аминогликозидов, при дефиците витаминов группы В.
Диагностика МД, особенно первичных, требует специальных генетических исследований. В качестве ориентировочных дифференциально-диагностических критериев МД может быть использовано определение повышенной концентрации лактата (более 2,2 ммоль/л) и пирувата (более 0,12 ммоль/л) в крови и ликворе, а также их соотношения в периферической крови (более 20). Наиболее показательно измерение уровня лактата в венозной крови после умеренной физической нагрузки или нагрузки легкоусвояемыми углеводами. Проводят тесты, определяющие спектр аминокислот и ацилкарнитинов в крови. Исследуют мочевую экскрецию органических кислот. Повышается содержание жирных кислот и продуктов перекисного окисления липидов в крови. Увеличение уровня миоглобина, β-гидроксимаслянной, ацетоуксусной кислот и аммиака в крови также может указывать на наличие МД. Показана информативность определения концентрации фактора роста фибробластов-21 (FGF-21) и особенно ростового фактора дифференцировки-15 (GDF-15) в плазме крови иммуноферментным анализом, их содержание повышается при МД. Возможно проведение цитохимического анализа по определению митохондриальных ферментов в лимфоцитах периферической крови и пунктатах некоторых органов, в седименте мочи, соскобе внутренней поверхности щеки.
Молекулярно-генетическое тестирование путем секвенирования митохондриального генома позволяет обнаружить вид митохондриальных мутаций с достаточно высоким соотношением аномальной и нормальной мтДНК. Первичные МД (митохондриальные болезни) являются редкими орфанными заболеваниями, в настоящее время неизлечимы, но возможно затормозить их прогрессирование. Сегодня проводят комплексное лечение первичных МД, и оно включает следующие компоненты: медикаментозная терапия, диетотерапия (кетодиета), лечебная физкультура, психологическая помощь. Изучается возможность генной терапии с целью супрессии мутаций в митохондриальном геноме (находится на этапе экспериментальных исследований на культурах клеток человека).
Фармакотерапия первичных и вторичных МД включает в основном средства метаболического типа действия (энерготропные): антигипоксанты (убихинон – 2-20 мг/кг/сут, цитохром С – 30-60 мг/сут, препараты янтарной кислоты – 8-10 мг/кг/сут, L-карнитин – 20-100 мг/кг/сут, мексидол и др.); ноотропы (идебенон, холина альфосцерат и др.); антиоксиданты (N-ацетилцистеин, митохондриально-адресованные антиоксиданты на основе пластохинола под шифром SkQ, эламипретид; витаминные и витаминоподобные препараты (препараты витамина Е – 50-300 мг/сут, С – 500-1000 мг/сут, РР – 20-30 мг/сут, В1 – 20-100 мг/сут, В2 – 100-400 мг/сут, Н – 5-30 мг/сут, липоевую кислоту – 50-200 мг/сут); препараты, уменьшающие степень лактат-ацидоза (димефосфон, L-аргинин). Следует отметить, что эффективность используемой фармакотерапии может отличаться у пациентов даже с одним и тем же молекулярно-генетическим дефектом.
В любом случае проблема гипоксии, которая имеет место при МД, не может быть решена без обеспечения энергетического субстрата, способного вернуть процессы окисления в клетке на привычный аэробный путь.
Вместе с тем, применение энерготропных препаратов для лечения первичных и вторичных МД не всегда является эффективным. Более рационально использовать комбинацию препаратов, которые будут воздействовать сразу на несколько наиболее важных этапов процесса образования энергии, так как не всегда удается определить конкретное место повреждения и механизм развития митохондриальных нарушений. Эффективность применения комплексной фармакотерапии с использованием антигипоксантов показана в отношении первичных МД. Наиболее часто при митохондриальных болезнях в комбинации используют такие препараты, как L-карнитин, коэнзим Q10, цитохром С, сукцинатсодержащие препараты. Однако использование различных комбинаций энерготропных препаратов и средств с антигипоксическим действием не способно полностью излечить больного и купировать все проявления его заболевания. Более того, при длительном применении энерготропной терапии (коэнзим Q10, цитохром С, аргинин и др.) возможно ухудшение состояния больных с прогрессированием симптомов основного заболевания (синдром Кернса-Сейра).
Таким образом, проблема лечения больных с различными видами митохондриальных дисфункций с помощью энерготропных средств требует дальнейшего изучения. Остаются открытыми многие вопросы (выбор суточных доз препаратов, продолжительность курса лечения, рациональные комбинации). Так, например, для сукцинатсодержащих препаратов и карнитина, которые могут реализовывать свое действие в малых дозах через активацию сигнальных путей адаптации, остается открытым вопрос выбора оптимальных доз. Очевидно, что для наиболее выраженного эффекта, в том числе и для достижения более быстрых результатов, необходимо прибегать именно к комплексной терапии с индивидуальным подбором антигипоксантов и других энерготропных лекарственных средств в оптимальной лекарственной форме, достаточной дозировке и длительности применения.
Оценка достоверной эффективности препаратов антигипоксантов и их комбинаций при МД сложна, так как порой невозможно сопоставить данные. При митохондриальных болезнях вариабельность фенотипов и единичность диагностируемых случаев, клинико-генетические различия групп пациентов, получавших терапию, не позволяют создать однородные выборки пациентов для анализа эффективности и безопасности терапии. Сравнительная оценка эффективности в целом затруднена в силу отсутствия унифицированных критериев оценки динамики заболевания и, как следствие, эффективности фармакотерапии. Поэтому в настоящее время мало результатов соответствующих критериям рандомизированных клинических исследований. Представленные в литературе данные являются результатами разной степени надежности. Они не позволяют в полной мере оценить перспективы применения антигипоксантов в лечении МД. Рациональные схемы терапии с применением антигипоксантов должны базироваться на результатах контролируемых клинических исследований. Для этого необходимы унифицированные требования к исследованиям, связанным с митохондриальными нарушениями, которые в сочетании с постоянным углублением знаний патогенеза МД позволят разработать более эффективные схемы их лечения.
Вестник Смоленской государственной медицинской академии 2020, Т. 19, № 1
Психические расстройства при дисфункции митохондрий
Существует значительная фенотипическая изменчивость, даже среди родственников, из-за изменяющегося генотипа, скорости гетероплазмии (отношение митохондрий к мутанту в норме в клетках) и «порогового эффекта» (доля пораженного митохондриала, необходимая для проявления симптомов) в различных тканях. У большинства пациентов на начальном этапе заболевания наблюдаются симптомы с хронически повышенным уровнем лактата. Однако во время повышенного потребления энергии, такого как инфекция, лихорадка, тяжелые физические нагрузки, голодание и перепады температуры, у пациентов повышается уровень лактата и возникает метаболический ацидоз, что приводит к усилению выраженности (или появлению) симптомов, часто в сочетании с изменением психического статуса. По мере течения болезни наблюдается ремиттирующий паттерн с постепенным ухудшением и частичными ремиссиями. Клинический опыт показывает, что семейный анамнез в этих случаях положителен для нескольксоматических, неврологических и психических расстройств и, часто, расстройств, связанных с употреблением психоактивных веществ, создавая у врача впечатление «проклятой» семьи.
Эпидемиология
Диагностику лучше всего проводить в специализированных центрах и обычно она включает в себя: выявление повышенного соотношения лактата/ пирувата, уровня аланина в сыворотке и соотношения ацил / свободного карнитина в сыворотке, а также повышенных концентраций в сыворотки и мочи органических кислот. В зависимости от фенотипа может быть указано множество дополнительных тестов (ЭМГ, ЭКГ, ЭЭГ пр.). Золотым стандартом диагностики в большинстве случаев является генетическое исследование кожи или мышечная биопсия (постмитотическая ткань), которая обычно проводится в специализированных лабораториях.
Психические расстройства
Лечение
В настоящее время не существует «лекарства» от этих расстройств. Реальные цели лечения состоят в том, чтобы облегчить симптомы и замедлить прогрессирование заболевания.
Профилактика обострений
Общие профилактические меры, такие как минимизация воздействия алкоголя, табака и химических психоактивных веществ, предотвращение высокой температуры и недосыпания, своевременное лечение инфекции, лихорадки и обезвоживания, важны для предотвращения рецидивов в медицине вообще и в психиатрии, в частности, у пациентов с митохондриальными заболеваниями. В общем, особые соображения необходимо соблюдать для анестезии, хирургии и иммунизации этих пациентов.
33 способа улучшить работу своих митохондрий и сохранить здоровье
Существует много путей для оптимизации работы митохондрий в своем теле. К таким путям относятся различные диеты, здоровый образ жизни и специальные добавки к питанию. Улучшение здоровья митохондрий и эффективности их работы может повысить уровень энергии в теле и улучшить здоровье в целом, и иммунитет, в частности. Все это, в конечном счете, способствует удлинению вашей жизни и времени без болезней.
Статья основана на выводах 110 научных исследований
В статье цитируются авторы:
Внимание! Все статьи на сайте носят информационный характер. Перед применением тех или иных техник или рекомендаций обязательно проконсультируйтесь со своим врачом или профильным специалистом.
Что такое митохондрии и как они работают
Митохондрии – это крошечные субъединицы, присутствующие в каждой клетке человеческого тела, кроме красных кровяных клеток (эритроцитов), от кожи до глубоких внутренних органов. Основная роль митохондрий заключается в преобразовании пищи и кислорода в полезную энергию – аденозинтрифосфат (АТФ), создавая более 95% этой энергии, необходимой организму для поддержания жизни.
Исследователи из нескольких национальных институтов здравоохранения сообщили о первых явных доказательствах того, что мышечные клетки распределяют энергию главным образом за счет быстрой проводимости электрических зарядов через обширную, взаимосвязанную сеть митохондрий, напоминающую проволочную сетку, которая распределяет энергию по всему телу. [Р]
Нарушение работы митохондрий (митохондриальная дисфункция)
К сожалению, побочным продуктом этой энергии является формирование огромного потока свободных радикалов. Свободные радикалы – это молекулы, которые имеют свободный электрон, что заставляет их реагировать с другими молекулами в нестабильных формах и делать это крайне разрушительно.
Свободные радикалы атакуют структуру наших клеточных мембран, создавая продукты обмена веществ, нарушающие производство ДНК и РНК, мешающие синтезу белка и разрушающие важные клеточные ферменты. Жизненно важные ткани и молекулы распадаются под воздействием свободных радикалов. Более того, разрушение клеточных механизмов свободными радикалами создает мутантные клетки, которые связаны с раком и старение.
Митохондрии – это самые легкие мишени для воздействия на них свободных радикалов по двум причинам:
Доказательств убедительно свидетельствует о том, что с течением времени происходит накоплений повреждений ДНК митохондрий, в частности, это ведет к нарушению обмена веществ (например, диабету) и к дегенеративным заболеваниям (таких как болезнь Альцгеймера).
Нарушения в работе митохондрий (митохондриальная дисфункция) происходят главным образом в органах и тканях, которые имеют высокий спрос на энергию. Вот почему сердечно-сосудистые ткани и нейроны мозга являются одними из самых восприимчивых к воздействию.
Когда мы молоды, то в значительной степени защищены от ухудшения работы митохондрий, потому что наши тела производят вещества, защищающие митохондрии от нападения свободных радикалов. Однако, по мере того как мы стареем, эта защита ослабевает, запуская разрушительный цикл, ускоряющий старение и болезни. [Р] В результате этого быстро развивающегося процесса, митохондрии в клетках пожилых людей находятся в основном в состоянии нарушенной функциональности, тогда как у молодых людей практически нет митохондриальных повреждений.
Как можно помочь своим митохондриям
Некоторые изменения в образе жизни, и прием полезных веществ также могут увеличить число митохондрий в клетке.
Здоровый образ жизни улучшает работу митохондрий
Периодическое голодание
Ограничение калорийности и периодическое голодание уменьшают энергетические уровни в теле. Чтобы компенсировать это, увеличивается уровень кофермента NAD+, что повышает способность митохондрии производить АТФ. В результате происходит последующий рост уровней АТФ, за счет улучшения функции митохондрий. [Р]
Физическая нагрузка
Физические упражнения требуют выработки энергии в мышцах и способствуют перемещению кислорода по всему организму. Длительные физические упражнения повышают количество митохондрий в мышечных клетках, что позволяет предоставлять достаточный уровень АТФ для использования во время тренировки. [Р]
Например, одно исследование с участием 8 здоровых пожилых добровольцев нашло, что всего за 2 недели физической нагрузки в виде – высоко-интенсивной интервальной тренировки (HIIT) значительно возросли функции митохондрий в мышечной ткани. [Р]
Холодные температуры и закаливание
Холодные температуры оказывают глубокое влияние на число митохондрий. Подвергая крыс плаванию в холодной воде (23°C) ученые обнаружили увеличение интенсивности работы митохондрий за счет увеличения уровня белка, ответственного за управление митохондриального синтеза (PGC-1 Альфа). [Р]
Аналогичные результаты были замечены в печени и скелетных мышечных клетках крыс после того, как они в течение 15 дней подвергались воздействию холодом. [Р]
Кетогенная диета (кето-диета)
Кетогенная диета с высоким содержанием жиров и низким содержанием углеводов переключает организм от переработки легкодоступных углеводов на жиры. [Р]
Когда наш организм расщепляет жиры для получения энергии вместо глюкозы, то образуются малые молекулы, называемые кетоновыми телами, которые используются для производства АТФ. Это приводит к улучшению функции митохондрий (SIRT1/3, AMPKactivation, PCG-1a), выработке более высоких уровней АТФ и улучшению общего здоровья клеток. [Р]
Одно исследование показало, что при кетогенной диете замедляются митохондриальные миопатии (мышечной болезни) у мышей, частично за счет увеличения числа новых митохондрии (митохондриальный биогенез). [Р]
Однако, стоит учитывать, что длительное соблюдение кето-диеты может привести к ухудшению здоровья. Подробнее об этом можно прочитать в статье. Более того, проведенный метаанализ и когортное исследование показали, что сокращение объема углеводов в крови менее 50% приводит к увеличению рисков смерти от всех причин. А при сокращении количества углеводов в питании до 20% – риск смертности вырастает на 60%. [Р]
Вещества, улучшающие работу митохондрий
Оксалоацетат
Оксалоацетат является промежуточным продуктом, производимым в цикле Кребса (см. митохондрии часть 1) и может быть получен в виде добавки.
В экспериментах на мышах, ежедневные получение оксалоацетата в течение 2-х недель позволило увеличить число митохондрий в клетках мозга. Это произошло опосредованным путем увеличения производства белков, ответственных за строительство новых митохондрий и улучшение митохондриальной функции. [Р]
Яблочная кислота
Другое промежуточное звено цикла Кребса – яблочная кислота (двухосновная оксикарбоновая кислота), обладающая способностью улучшать митохондриальную функцию. Яблочная кислота содержится в незрелых яблоках, винограде, рябине, барбарисе, малине, апельсине, мандарине, лимоне и др.
В опытах на червях, добавление яблочной кислоты увеличило доступность NAD+, который необходим для производства АТФ. Яблочная кислота также увеличила уровень НАДФН, который является одним из основных антиоксидантов в организме, что способствует хорошей работе митохондрий. [Р]
В клиническом исследовании (ДБ-РКИ) с участием 14 мужчин, получение добавки яблочной кислоты способствовало улучшению силы и выносливости, вероятно, за счет улучшения функции митохондрий. [Р]
Ресвератрол
Ресвератрол является мощным антиоксидантом, часто используется в качестве добавки для получения различных эффектов для здоровья. Содержится в коже красного винограда, может улучшить работу митохондрий и увеличить число митохондрий в клетке.
В крысиной модели болезни Паркинсона, ресвератрол предотвратил развитие токсичности для нейронов за счет увеличения митохондриального синтеза и улучшения функции митохондрий. [Р]
Подобный эксперимент проводился и с мышами, которым давали ресвератрол в течение 15 недель. Это позволило увеличить объем тренировки и потребление кислорода мышцами. Также произошло увеличение количества белков (SIRT1, AMPKactivation, PCG-1a), которые связаны с митохондриальным синтезом и окислительным фосфорилированием. [Р]
В нескольких типах клеток ресвератрол увеличивал уровень белков (SIRT1/PGC-1 Альфа/АМPК), участвующих в производстве новых митохондрий. [р, р, р]
И наоборот, ресвератрол, данный как крысам, так и мышам в течение 8 недель, не показал улучшения работы митохондрий или их синтеза. Это объяснялось низким усвоением ресвератрола при его получении в устной форме. [Р]
Апигенин
Апигенин является естественным веществом, находящимся во многих разных фруктах и овощах.
Апигенин, данный мышам с ожирением, смог предотвратить распад NAD+. И, как следствие, повысил уровень NAD+ и белка SIRT1, участвующих в работе митохондрий и их генезисе. [Р]
В клетках с высоким уровнем стресса снижается эффективность функционирования митохондрий. Добавление апигенина способно защитить митохондрии от клеточного стресса и предотвратить потерю митохондриальной функции. [Р]
В раковых клетках (остеосаркома), апигенин проявляет антиканцерогенные возможности, вызывая гибель этих клеток (апоптоз) через митохондрии. Это указывает на способность апигенина улучшать правильную работу митохондрий, где одна из главных ролей нормальных здоровых митохондрий, является запуск гибели больных клеток (например, раковых). [Р]
Лейцин
Лейцин – это аминокислота, участвующая в образовании белков. Это необходимая аминокислота, которая не синтезируется в организме и должна быть получена из пиши.
В эксперименте над толстыми мышами, добавление в пищу лейцина в течение 2-х месяцев значительно увеличило уровень NAD+ и SIRT1, что привело к улучшению в работе митохондрий. [Р]
В мышечных и жировых клетках лейцин увеличивает митохондриальную массу на 30% и 53% соответственно. Этот рост связан со способностью лейцина увеличивать активность гена SIRT1. [Р] Аналогичным образом, в клетках скелетных мышц лейцин увеличил митохондриальную плотность и улучшил митохондриальную функцию. [Р]
Никотинамид – витамин РР или витамин В3, по химическому строению и фармацевтическому действию близок к никотиновой кислоте. Никотинамид является прекурсором NAD+ и таким образом его дополнительное получение может увеличить уровни этой молекулы и улучшить работу митохондрий.
В экспериментах над крысами, получение никотинамида позволило предотвратить энергетическое истощение в мозге крыс, вызванное D-амфетамином. [Р]
Никотинамид может улучшить качество клеток с митохондриями, вызывая фрагментацию (аутофагию) у “плохих” митохондрий. Этот эффект был замечен в человеческих клетках, вследствие чего снижался уровень митохондрий, но и сохранялось функционирование нормальных митохондрий. [Р]
Пирролохинолинхинон (PQQ)
Пирролохинолинхинон (PQQ или витамин В14) – является важной молекулой в некоторых продуктах питания.
У мышей, получающих дополнение витамина В14 в течение 8 недель, работа митохондрий и их количество значительно увеличились. Это было воспринято, как рост количества митохондриальной ДНК, обнаруженной в клетках этих мышей. [Р]
Несколько исследований на клетках показывают, что пирролохинолинохинон может увеличить количество митохондрий и их эффективность работы путем изменения ряда белков (увеличение SIRT1, который стимулирует производство PGC-1 Альфа, и фосфорилирование трикарбоновых кислот) и снижения окислительного стресса. [р,р,р]
Липоевая кислота
Липоевая кислота является естественным веществом, которое необходимо для производства энергии посредством гликолиза. Липоевая кислота уменьшает, связанные с возрастом, нарушения в работе митохондрий митохондрий. [Р]
У мышей, альфа-липоевая кислота предотвращает митохондриальные дисфункции, вызванные переохлаждением. [Р]
В при экспериментах на крысах добавление липоевой кислоты уменьшало митохондриальное повреждение ДНК, улучшало противоокислительную работу митохондрий и увеличивало число митохондрий в клетке. В целом, крысы демонстрировали улучшение митохондриальной функции путем активации гена SIRT1/3. [р]
Берберин
Берберин – алкалоид из растений, традиционно используемых в китайской медицине.
Берберин оказывает непосредственное влияние на работу митохондрий и может быть полезным для подавления раковых клеток. Однако, поскольку берберин накапливается в митохондриях, его высокие дозы могут быть токсичны и могут вызвать митохондриальную дисфункцию. [р, р, р]
В исследованиях на рыбах, которые получали корм с высоким содержанием жиров, добавка берберина в течение 8 недель улучшила функцию митохондрий печени и предотвращала гибель клеток. [Р]
В экспериментах на мышечных клетках берберин смог предотвратить развитие нарушений в работе митохондрий путем увеличения активности гена SIRT1 и, следовательно, генерации новых митохондрий. [Р]
В экспериментах на клетках меланомы мышей, добавление берберина приводило к увеличении клеточной смерти за счет снижения активности митохондрий в раковых клетках. [Р]
Горькая дыня
Горькая дыня (momordica charantia) – это фрукт, который выращивают в азиатских странах, и являющийся мощным антиоксидантом. [Р] Часто горькую дыню используют для лечения резистентности к инсулину и диабета.
Горькая дыня может активировать белки (PGC-1 альфа и РАПП-Альфа), которые увеличивают производство и эффективность работы митохондрий. [Р]
В исследовании крыс кормили продуктами с высоким содержанием жиров, а добавление горькой дыни к питанию позволило предотвратить потерю митохондриальной функции, процесса известного, как митохондриальное расщепление. При этом процессе митохондрии производят тепло, вместо того, чтобы создавать АТФ, и это приводит к потере энергии в клетке. [Р]
Аналогичные результаты были замечены у мышей, которым дополнительно давали горькую дыню, что улучшало функционирование митохондрий и уменьшало уровень окислительного стресса. [Р]
Никотинамид рибозид
Никотинамид рибозид имеет очень похожие возможности, как и никотинамид, и считается прекурсором (предшественником) к NAD+.
У мышей получение никотинамида увеличило уровни NAD+ и количество митохондрий в клетках мышц и жировой ткани. Кроме того, никотинамид рибозид поддерживал нормальные уровни митохондриального ДНК и предотвращал структурные ненормальности в митохондриях. Он может быть эффективным дополнением для людей, страдающих от митохондриальной миопатии (мышечной болезни). [Р]
Дополнительное поступление никотинамида рибозида в ткани человека и мыши увеличило уровни NAD+ и гена SIRT1. Это привело к повышению производства энергии и защиты от возрастных и метаболических проблем, которые приводят к потере эффективности в работе митохондрий. [Р]
Готу кола (Центелла азиатская)
Готу Кола (Gotu Kola) – это общее имя для растений Центелла азиатская, традиционно используемая в аюрведической и китайской медицине. В Юго-Восточной Азии Центеллу применяют как стимулирующее и тонизирующее средство, улучшающее обмен веществ, при бронхитах, бронхиальной астме, туберкулёзе.
У старых и молодых крыс получение Центеллы в течение 2-х недель увеличивало количество митохондрий в клетках мозга и улучшало работу этих митохондрий. [Р]
В крысиной модели болезни Паркинсона, добавки Готу Колы в течение нескольких недель позволяли предотвратить митохондриальные повреждения, связанные с нейротоксичностью. [Р]
Точное описание воздействия Центеллы на митохондриальную функцию в организме человека еще не проведено, но когнитивные улучшения были выявлены у 48 больных, перенесших инсульт. Это улучшение может быть результатом эффектов Готу Колы по защитному и регенеративному влиянию на митохондрии. [Р]
Гиностемма
Гиностемма (Gynostemma) – род травянистых растений семейства Тыквенные, распространенные в Юго-Восточной Азии и часто используемые для укрепления здоровья.
При исследовании над полными мышами с митохондриальной дисфункцией, добавление к питанию экстракта Гиностеммы в течение 8 недель улучшило энергетический обмен и увеличило уровень митохондриальных белков (АМPК). [Р]
Несколько исследований на клетках показали, что экстракт Гиностеммы проявляет антиоксидантное действие на клетки при нарушении работы митохондрий, изменяя специфические белки, которые играют определенную роль в митохондриальной активности (АМPК, цитохром С). [р, р, р]
Инозин
Инозин является предшественником молекулы для аденозина и участвует в продукции белков.
Фуллерены (С60)
С60 – это химическая формула соединения под названием фуллерены. Это новое молекулярное соединение, которое может быть использовано, как дополнение.
C60 (фуллерены) уменьшает действие свободных радикалов, выделяющихся из митохондрий. Кроме того, С60 повышает активность электрон-транспортной цепи и, следовательно, способность митохондрии вырабатывать энергию. [Р]
У крыс применение С60 снижало мышечную усталость, связанную с образованием свободных радикалов в мышечных клетках. Это было связано с антиоксидантной активностью С60. [Р]
В бактериально активированных клетках, карбоновые кислоты С60 улучшили динамику митохондрий путем подавления программированной клеточной смерти (апоптоза) и окислительного стресса, вызванного формированием свободных радикалов. [Р]
MitoQ
MitoQ – специфически разработанное соединение для того, чтобы предотвращать окислительный стресс внутри митохондрий. Оно был изучено в клинических исследованиях при болезни Паркинсона и гепатита С, оба из которых связаны с окислительным стрессом и митохондриальной дисфункцией. [Р]
Прогрессирование болезни Паркинсона в значительной степени зависит от окислительного стресса. В клиническом исследовании (ДБ-РКИ) с участием 128 пациентов с болезнью Паркинсона, вещество MitoQ не показало свою эффективность выше, чем эффект плацебо в снижении прогрессирования болезни Паркинсона. [Р]
Однако в другом клиническом исследовании (РКИ) с участием 30 пациентов с гепатитом C вещество MitoQ улучшило функцию печени и уменьшило повреждения печени (снижение уровней АЛТ) связанных с окислительным стрессом митохондрий. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы показать действие MitoQ на человеке с различными заболеваниями, вызванных окислительным повреждением. [Р]
В исследованиях на мышах, морских свинках и крысах с окислительным стрессом было обнаружено, что добавки MitoQ эффективно защищают митохондрии от повреждений и нарушений их функций. [р, р, р, р]
Бутират
Бутират – молекула найденная в жирных кислотах, которая обладает многими положительными эффектами для здоровья. В организме бутират вырабатывается “хорошими” бактериями в качестве побочного продукта при переработке пищевых волокон.
У мышей с резистентностью к инсулину (признак митохондриальной дисфункции), прием бутирата в течение 1-й недели улучшал функции митохондрий за счет увеличения расхода энергии. [Р]
Аналогично, в эксперименте над полными мышами, бутират улучшал метаболизм глюкозы и расходование энергии в печени. Этот эффект был обусловлен его антиоксидантным действием, что уменьшало повреждение митохондрий. [Р]
Гидрокситирозол
Гидрокситирозол – это вещество, фенилэтаноид, содержащееся в оливковом масле и в оливковых листьях, с антиоксидантными и противовоспалительными свойствами.
У крыс с раком молочной железы гидрокситирозол улучшил функции митохондрий в сердце и предотвратил окислительный стресс в этом органе, вызванный применением химиопрепарата доксорубицина. [Р]
В другом исследовании с мышами применение гидрокситирозола в течение 8 недель позволило улучшить функции митохондрий за счет роста белков (SIRT1, АМPК, РАПП-Альфа), участвующих в обеспечении энергетической динамики и снижения оксидативного стресса. [Р]
Гидрокситирозол также увеличил количество митохондрий на основе роста белков (PGC1-Альфа) в жировых клетках, что привело к увеличению митохондриальной ДНК и количество митохондрий на одну клетку. [Р] Аналогичные выводы были получены в нескольких исследования на клетках, также подтвердивших антиоксидантную активность гидрокситирозола. [р, р]
N-ацетил-цистеин (NАC)
N-ацетил цистеин является известным отхаркивающем и антиоксидантным средством, которое также используется для лечения передозировки парацетамола, кистозного фиброза и хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ).
В эксперимента с мышами (болезнь Хантингтона) применение NAC в течение 9-ти недель уменьшило окислительное повреждение митохондрий и предотвратило возникновение двигательных нарушений. [Р] Подобные эффекты были замечены и в крысиной модели с болезнью Хантингтона. [Р]
В нескольких других исследованиях использование NAC демонстрировало те же самые возможности улучшения функций митохондрий за счет уменьшения окислительного стресса. [р, р]
Янтарная кислота
Янтарная кислота (бутандиовая кислота, этан-1,2-дикарбоновая кислота), также известная как сукцинат, является промежуточной молекулой цикла Кребса, которая играет важную роль в транспортной цепи электронов. В небольших количествах она содержится во многих растениях и в янтаре. Ее можно купить как биологическую добавку, чтобы использовать для форсирования производства энергии митохондрией.
Были проведены некоторое ограниченное количество исследования по изучению воздействия янтарной кислоты.
В одном исследовании с клетками печени крыс поступление янтарной кислоты препятствовало структурным и функциональным повреждениям митохондрий, которые были вызваны окислительным стрессом. Она также позволила предотвратить выход белковых молекул из митохондрий, которые вызывают гибель клеток. [Р]
При экспериментах на глиальных клетках мозга, которые демонстрировали нарушение в работе митохондрий (невозможность эффективно использовать кислород и глюкозу), добавление янтарной кислоты улучшило митохондриальную функцию путем более эффективного использования глюкозы и кислорода. Это привело к повышению уровня АТФ. [Р]
Китайский шлемник (Шлемник байкальский)
Растение, часто используемое в традиционной китайской медицине, под названием Китайский шлемник (Scutellaria baicalensis, Шлемник байкальский) может принести пользу для митохондрий. Основные лечебные вещества в составе шлемника – байкалин, байкалеин, wogonin. Растение известно своим противораковым действием и снятием приступов эпилепсии.
Шлемник байкальский может вызывать гибель митохондрий в раковых клетках. Этот эффект обусловлен увеличением уровня белка SIRT3, участвующего в поддержании работы нормальных митохондрий блокировании дисфункциональной активности внутри клетки. [р, р]
В экспериментах на клетках крыс Китайский шлемник защищал митохондрии от воздействия Антимицина А, вторичного метаболита жизнедеятельности бактерий. Это происходило за счет уменьшения образования свободных радикалов и активизации деятельности транспортной цепи электронов. [Р]
Креатин
Креатин – азотсодержащая карбоновая кислота, которая естественным образом находится в организме человека. Играет важную роль в энергетическом обмене (циркуляции АТФ) в мышцах и мозге.
Несколько исследований на клетках показали, что креатин эффективен в восстановлении функции митохондрий, защите их от структурных повреждений и окислительного стресса, а также предотвращает мутационное воздействие на митохондриальную ДНК. [р, р, р]
Гидроксиметилбутират (HBM)
В исследовании с участием 19 взрослых в возрасте 60-70 лет с сокращением объема мышц при постельном режиме, получение добавок HBM в течение 8 недель, способствовало восстановлению функции митохондрий в мышцах (были обнаружены более высокие уровни окислительного фосфорилирования). [Р]
Добавки HBM к скелетным мышечным клеткам стимулировали производство белков (PGC-1 Альфа), которые увеличивают количество митохондрий в клетке, и в целом улучшают здоровье мышечной ткани. [Р]
Однако, другое исследование на клетках мышц показало, что дополнительное получение HMB не оказывало никакого влияния на работу митохондрий. Польза была получена только в случае необходимости нарастить объем мышц. [Р]
Ацетилкарнитин (ацетил-L-карнитин)
Ацетилкарнитин (ALCAR, также известный как ацетил-L-карнитин) представляет собой одну из форм L-карнитина, который часто используемым в качестве биологической добавки для улучшения работы мозга, уменьшения скорости старения и укрепления здоровья кровеносных сосудов. Кроме того, ацетилкарнитин применяется для сжигания жира, повышения выносливости, регуляции метаболизма и роста мышц.
Ацетилкарнитин считается веществом, помогающим в работе митохондрий [ Р ]:
В опытах на мышах ацетилкарнитин увеличивал уровень белка SIRT3 в почках, тем самым защищая их от повреждений, и улучшая функции митохондрий. [Р]
В другом исследовании с крысами ацетилкарнитин увеличил количество митохондрий в клетках. [Р]
Еще в одном исследовании на мышах с неалкогольной жировой болезни печени одновременное применение ацетилкарнитина и липоевой кислоты в течение 6 месяцев обратил вспять нарушения в митохондриях и привел к улучшению размера митохондрий в печени (митохондриальный синтез). [Р]
Экстракт корня Danshen (Красный шалфей)
Экстракт Danshen (Красный шалфей) производится из корней растения Salvia miltiorrhiza. Оно исторически использовалось в традиционной китайской медицине. Экстракт Danshen использовался при лечении сердечно-сосудистых заболеваний (стенокардия, инфаркт миокарда, гипертония, увеличение липидов в крови).
В опытах на крысах с диабетом применение экстракта Danshen в течение 3 недель привело к увеличению активности митохондриальных белков (SIRT3, PGC-1 альфа, и AMPK), которые участвуют в нормальной работе митохондрий и в генерации новых митохондрий. [Р]
В другом исследовании на крысах с развитой ишемической травмой (потеря кислорода в тканях) предварительное получение экстракта Danshen (Красного шалфея) в течение 10 дней до травмы, предотвратило нарушения в работе митохондрий, действуя как антиоксидант. Экстракт Danshen уменьшал окислительное повреждение и, следовательно, улучшал функции работы мозга. [Р]
Исследование по влиянию экстракта Красного шалфея на клетки сердца показало способность этого вещества предотвращать митохондриальную нестабильность, которая могла приводить к гибели клеток. [Р]
Кофейная кислота
Кофейная кислота (Caffeic acid) – содержится во всех растениях, так как является промежуточным продуктом в биосинтезе лигнина. Считается противоокислительной молекулой. Исследованиями показано, что кофейная кислота тормозит канцерогенез, проявляет иммуномодулирующее свойство.
При ишемическом поражении (потеря кислорода) клеток почек у крыс кофейная кислота снижает нарушение в работе митохондрий и их окислительное повреждение. Кроме того она улучшает окислительное фосфорилирование и предотвращает гибель клеток (апоптоз), вызванного митохондриями. [Р] Подобные эпигенетические улучшения динамики митохондрии были замечены и в клетках печени крыс. [Р]
В нескольких исследований на раковых клетках было выявлено, что кофейная кислота является мощным индуктором клеточной смерти (апоптоза) мутантных клеток. [р, р]
EGCG (зеленый чай)
Зеленый чай давно известен своими положительными влияниями на различные аспекты здоровья, в том числе было определено, что он улучшает работу митохондрий.
Одним из основных активных ингредиентов зеленого чая является – эпигаллокатехин галлат (EGCG), который накапливается в митохондриях и активирует ряд белков (АМPК и PGC-1 alpha), связанные с митохондриальной функцией и количеством митохондрий в клетке. [Р]
В эксперимента с крысами, которых кормили порошкообразным зеленым чаем в течение 3-х недель, произошло восстановление почек после химической травмы за счет улучшения количества и активности митохондриальных белков (PGC-1 альфа и SIRT1/3), а также роста уровня митохондриальной ДНК. [Р]
В раковых клетках толстого кишечника EGCG вызвал гибель клеток через влияние на их митохондрии (АМPК-зависимого апоптоза). [Р]
Куркумин
Куркумин – активное соединение в специи куркума. Он обладает множеством положительных возможностей для здоровья и часто используется, как биологическая добавка из-за содержания очень малого количества в куркуме.
В печени и почках мышей с диабетом, получение куркумина в течение 4-х недель, привело к восстановлению нормальной работы митохондрий [Р].
В почках произошли следующие положительные изменения:
В эксперименте с крысами, которые получали уколы с куркумином в течение 28 дней, наблюдалось увеличение количества митохондрий в клетках скелетных мышц после физической тренировки. Это происходило через повышение уровня молекул, участвующих в работе митохондрий и их активации (AMPK, SIRT1 и PGC-1alpha). [Р]
Также несколько исследований на клетках показали, что прием куркумина [р, р, р, р]:
Метиленовый синий
Метиленовый синий – красящее вещество и лекарственный препарат. В качестве лекарства он, в основном, используется для лечения метгемоглобинемии. Низкие дозы метиленового синего защищают мозг от болезней, действуя как антиоксидант в митохондриях.
Метиленовый синий увеличивает синтез гема, оксидазы цитохрома С, и митохондриального дыхания, что способствует улучшению работы мозга. [Р] Это значит, что он увеличивает продукцию ATФ.
Однако, высокие концентрации метиленового синего способствуют нарастанию окислительного стресса. Поэтому, предположено, что низкие дозы или низкая концентрация метиленового синего будут более эффективны. Как оказалось, при высоких локальных концентрациях, метиленовый синий может “украсть” электроны из комплексов цепи транспорта электронов, нарушая окислительно-восстановительный баланс и действуя как про-оксидант (способствуя окислению). [Р]
В исследованиях на крысах с ишемией головного мозга метиленовый синий смог ускорить удаление поврежденных митохондрий из клетки до момента гибели клетки (mitophagy). [Р]
Кроме того, в крысиной модели панкреатита, метиленовый синий приводил к снижению нарушений в работе митохондрий. [Р]
Метиленовый синий также снижал вредного воздействия бета-амилоида на митохондрии в животных моделях болезни Альцгеймера. [Р]