Mitochondria: elektrownie, które się zużywają

Rysunki spod mikroskopu pokazują wnętrza komórek - to, co widać po rozłożeniu tkanki na części. Mitochondria zobaczono w ten sposób pod koniec XIX wieku i przez dekady nie wiedziano, po co są.

Dziś wiadomo, że wytwarzają energię. I że mają własną historię, znacznie starszą niż komórki, w których siedzą.

Co to właściwie jest

Mitochondria pochodzą prawdopodobnie od bakterii, które kilka miliardów lat temu weszły w trwałą współpracę z inną komórką. Pozostał po tym ślad, który ma dziś praktyczne znaczenie: mają własny materiał genetyczny, oddzielny od jądrowego, i własne mechanizmy podziału.

Dwie konsekwencje warto zapamiętać:

DNA mitochondrialne dziedziczy się po matce. Plemnik nie przekazuje swoich mitochondriów.

Jest gorzej chronione. Leży blisko miejsca, w którym powstają reaktywne formy tlenu, i ma słabsze mechanizmy naprawy niż DNA jądrowe.

Teoria, która upadła

Przez pół wieku obowiązywało wyjaśnienie proste i eleganckie: mitochondria produkują energię, przy okazji wytwarzają wolne rodniki, te uszkadzają wszystko wokół, uszkodzenia się kumulują - i to jest starzenie.

Z tej teorii wynikał wniosek praktyczny, który trafił na półki sklepowe: skoro szkodzą rodniki, to przeciwutleniacze powinny wydłużać życie.

Nie wydłużają. Duże badania z suplementacją nie wykazały korzyści, a część wskazywała na szkodę. Zwierzęta z podwyższonym poziomem obrony przeciwutleniającej nie żyły dłużej. Co więcej, okazało się, że umiarkowany poziom reaktywnych form tlenu jest sygnałem, którego komórka potrzebuje - a jego wyciszenie bywa niekorzystne.

To jest jedna z lepiej udokumentowanych porażek w biologii starzenia i warto o niej pamiętać przy każdej kolejnej „prostej przyczynie”.

Co jest dziś w jej miejscu

Ujęcie ostrożniejsze: nie chodzi o same uszkodzenia, tylko o spadek jakości i sprawności całego układu mitochondrialnego, powiązany z resztą procesów starzeniowych.

Praca przeglądowa z 2016 roku wskazuje trzy powiązania:

Starzenie komórkowe. Komórki z zaburzoną pracą mitochondriów częściej przechodzą w stan, w którym przestają się dzielić i wydzielają czynniki zapalne. Piszemy o tym przy starzeniu komórkowym i przy senolitykach.

Przewlekłe zapalenie. Fragmenty uszkodzonych mitochondriów wydostające się z komórki są rozpoznawane przez układ odpornościowy jak sygnał zakażenia - bo pochodzą od bakterii. To jest jeden z podejrzewanych mechanizmów tak zwanego zapalenia starczego.

Komórki macierzyste. Ich zdolność do podziału i różnicowania zależy od metabolizmu, a ten od mitochondriów. Spadek jednego pociąga drugi.

Kierunek, który wygląda najciekawiej

Nie naprawianie mitochondriów, tylko usuwanie tych zepsutych.

Komórka ma własny system kontroli jakości: uszkodzone mitochondria są znakowane i trawione w procesie zwanym mitofagią. Z wiekiem ten system działa gorzej - i pojawia się pytanie, czy dałoby się go pobudzić.

To jest ten sam schemat, który wraca w całej tej dziedzinie: problemem nie jest brak mechanizmu naprawczego, tylko jego słabnięcie. Tak samo wygląda sprawa przy usuwaniu komórek starczych i przy regeneracji tkanek.

Praktycznym punktem zaczepienia jest tu ograniczenie dostępności energii - to samo, które badano w CALERIE. Szlaki uruchamiane przy niedoborze kalorii nasilają między innymi kontrolę jakości mitochondriów.

Co z tego wynika

Praktycznie: nic do kupienia. To jest ta część biologii starzenia, w której rynek suplementów wyprzedził dowody o dwie dekady.

Poznawczo: historia teorii wolnych rodników jest najlepszym w tym dziale przykładem, jak działa nauka. Teoria była spójna, elegancka i miała jasny wniosek praktyczny. Nie przetrwała zderzenia z danymi - i została zastąpiona obrazem znacznie mniej efektownym.

Dla całej dziedziny: żadna z opisywanych przez nas rzeczy - telomery, starzenie komórkowe, mitochondria - nie okazała się „tą jedną przyczyną”. Za każdym razem wychodzi to samo: mechanizm istnieje, jest jednym z wielu i sam z siebie nie rozstrzyga niczego.