Ли Ноу - Эгоистичная митохондрия. Как сохранить здоровье и отодвинуть старость

Возможно, это высказывание покажется неполиткорректным или надуманным, но ваше лицо — это один из самых ценных ваших активов. Со временем кожа на лице становится все более изношенной. Свободные радикалы изнутри, ветры и солнечные лучи извне постепенно делают ее грубой, рыхлой и изрытой морщинами. Можно быть активным, как в молодости, и не стареть душой, но лицо всегда будет говорить о реальном возрасте.

Кожа представляет собой не только самый обширный орган человеческого организма, но и одну из наиболее сложных его систем. Она состоит из множества слоев эпителиальной ткани, которые защищают внутренние органы и ткани. Кожа выполняет множество функций: защищает организм от патогенных микроорганизмов, изолирует от внешней среды и утепляет его, обеспечивает палитру тактильных ощущений и помогает синтезировать витамин D. Эпидермис — наружный слой кожи — является водонепроницаемым барьером — форпостом, ограждающим тело от внешнего мира. В нем содержится, прежде всего, кератин (фибриллярный белок, состоящий из клеток под названием кератиноциты) и меланин (пигментное вещество, отвечающие за окрас кожи, защищающее от разрушающего действия ультрафиолетового излучения и вырабатываемое особыми клетками — меланоцитами).

Под эпидермисом находится дерма , где располагаются нервы, же́лезы и жизненно важные белки коллаген (фибриллярный белок, составляющий основу соединительной ткани организма и обеспечивающий ее прочность и эластичность) и эластин (обеспечивающий как эластичность кожи, так и ее регенерацию после понесенных повреждений — ран, ожогов, растяжений или царапин). Этот слой кожи состоит из важных жиров и гликозаминогликанов (крупных молекул, относящихся к мукополисахаридам, связывающим воду и удерживающим ее в коже, в результате чего межклеточное вещество приобретает желеобразный характер).

Все больше научных данных (думаю, вы знали, что я это скажу) говорят о том, что дисфункция митохондрий играет важную роль в старении кожи. В процессе старения организма фибробласты (клетки соединительной ткани) характеризуются последовательным и значительным ухудшением качества работы митохондрий. А между тем без здоровых фибробластов не может быть здоровой, красивой, свежей кожи, так как именно они производят коллаген и эластин.

Очевидно, что при поврежденных генераторах энергии фибробласты не справляются со своей задачей. Ученые считают, что именно испытываемый фибробластами энергетический дефицит приводит к появлению видимых признаков старения кожи. Может быть, именно поэтому в состав многих омолаживающих кремов и отваров входит кофермент Q10 — ключевой элемент дыхательной цепи переноса электронов.

Дисфункцию митохондрий клеток кожи вызывает накапливаемый годами вред от активности свободных радикалов (причины их образования могут быть самыми разными, включая чрезмерно сильное воздействие ультрафиолетовых лучей). Так некогда нежная и миловидная кожа превращается в «жухлый пергамент». В процессе ее увядания эпидермис становится все менее способным к обновлению и восстановлению; постепенно возникает дефицит коллагена, который теряет свою функциональность; волокна эластина медленно деградируют, а в пораженных солнечными лучами участках кожи накапливаются дефектные клетки этого белка; гликозаминогликаны уже не могут полноценно связывать воду по мере того, как количество липидов в межклеточном пространстве кожи последовательно уменьшается. Как результат, кожный покров становится сухим, морщинистым, обвисшим, неэластичным, бесцветным и подверженным болезням.

У большинства живых существ, включая млекопитающих, митохондриальная ДНК не передается по наследству. Потомки получают только материнские митохондрии, уже находящиеся в ооцитах. Поэтому исследование именно женских митохондрий позволило ученым глубоко продвинуться в понимании сущности митохондриальной дисфункции и ее последствий.

Хорошо известно, что чем старше женщина, тем выше вероятность ее бесплодия. С возрастом резко возрастает и опасность генетических заболеваний плода, а также осложнений при родах. К сожалению, в отношении репродуктивной функции старость наступает после 35 лет (хотя во всем другом женщина может оставаться молодой).

Причина, по которой митохондрии играют столь важную роль в вопросах фертильности, заключается в том, что каждый ооцит содержит порядка сотни тысяч митохондрий — количество, значительно превышающее спрос (как правило, ооциты находятся в спячке на протяжении большей части своей жизни, вероятно, для того, чтобы защищать митохондрии от разрушения максимально долго). Напротив, в сперматозоидах находится только несколько сотен митохондрий.

Чтобы быстро и самопроизвольно двигаться, сперматозоиды должны обладать очень интенсивным обменом веществ. К сожалению, это приводит к образованию роя свободных радикалов, которые за очень короткий период жизни сперматозоида наносят ему весьма значительный ущерб — в мтДНК сперматозоидов мутации аккумулируются с большой скоростью. Ликвидируя потенциальный источник поврежденной ДНК, ооцит предотвращает передачу будущему эмбриону дефективного генетического материала.

В течение нескольких минут после зачатия, когда митохондрии из сперматозоида проникают в яйцеклетку, они попадают в специальные вакуоли (аутофагосомы) и перевариваются там в ходе аутофагии [42] Аутофагия — разрушение частей клеток или целых клеток лизосомами данных или других клеток. . В результате мтДНК передается только по материнской линии. Но если аутофагия дает сбой, то отцовские митохондрии и их геномы присутствуют даже на первых фазах эмбрионального развития.

Другая причина крайней вредоносности смешения материнского и отцовского мтДНК и уничтожения отцовской мтДНК в ооцитах заключается в механизме синтеза белков, отвечающих за производство энергии. Стоит напомнить, что мтДНК кодирует только 13 белков, имеющих отношение к ЭТЦ, тогда как ядерная ДНК кодирует свыше восьми сотен белков, вовлеченных в работу дыхательной цепи. Даже если мтДНК является нормальной, новорожденная ядерная ДНК (которая ранее никогда не существовала и которая является миксом родительских ядерных ДНК) должна, в свою очередь, быть не просто нормальной, но и эффективно взаимодействовать со своим митохондриальным визави.

Например, для нормального синтеза хорошо нам знакомого комплекса I необходима ясная, непротиворечивая коммуникация между мтДНК и яДНК. Однако ключевую роль в данном процессе играет именно мтДНК, так как она кодирует критически важные субъединицы комплексов, встроенных во внутреннюю митохондриальную мембрану. Оттуда мтДНК, словно маяк, притягивает к себе другие субъединицы, кодируемые яДНК. Если мтДНК и яДНК хорошо «стыкуются» между собой, то митохондрии получают качественные комплексы ЭТЦ в нужном ей количестве. Это означает, что производимая митохондриями энергия будет «экологически чистой» (с минимальным присутствием свободных радикалов), а сами генераторы энергии смогут выжить и полноценно выполнять свои функции. Соответственно, если полноценных митохондрий в клетке окажется достаточно много, то такая клетка является жизнеспособной.