Mitochondria — czy zmęczenie zaczyna się w Twoich komórkach?

Cel badania: Wychwyt wapnia mitochondrialnego (mtCa2+) za pośrednictwem mitochondrialnego uniportera wapniowego (MCU) łączy homeostazę wapniową z metabolizmem energetycznym. Wychwyt mtCa2+ za pośrednictwem MCU ogranicza szybkość aktywacji mitochondriów podczas skurczu mięśni, jednak jego rola patofizjologiczna i zastosowanie terapeutyczne pozostają w dużej mierze nieopisane.

Wyniki: Analizując biopsje ludzkich mięśni, miotuby pochodzące od pacjentów i modele przedkliniczne, odkryliśmy zachowane obniżenie ekspresji regulatora 1 mitochondrialnego uniportera wapniowego (MCUR1) podczas starzenia się mięśni szkieletowych, które wiąże się z sarkopenią u ludzi oraz upośledza wychwyt mtCa2+ i oddychanie mitochondrialne. W ramach przeglądu 5,000 cząsteczek bioaktywnych zidentyfikowaliśmy naturalny polifenol oleuropeinę jako swoisty aktywator MCU, który pobudza oddychanie mitochondrialne poprzez wiązanie z mitochondrialnym białkiem MICU1. Oleuropeina aktywuje wychwyt mtCa2+ i metabolizm energetyczny, zwiększając wytrzymałość i zmniejszając zmęczenie u młodych i starych myszy, ale nie u myszy z nokautem MCU (KO) swoistym dla mięśni. Nasza praca wykazuje, że upośledzony wychwyt mtCa2+ przyczynia się do dysfunkcji mitochondriów podczas starzenia się i wskazuje oleuropeinę jako nową cząsteczkę pochodzenia spożywczego, która swoiście oddziałuje na MCU, pobudzając bioenergetykę mitochondrialną i sprawność mięśni.

Cel badania: Zapalenie mózgu i rdzenia kręgowego z mialgią/zespół przewlekłego zmęczenia (ME/CFS) to złożona, wieloukładowa i głęboko wyniszczająca choroba neuroimmunologiczna, prawdopodobnie o wieloczynnikowej etiologii poinfekcyjnej. Niestety nie opracowano dokładnych testów diagnostycznych ani laboratoryjnych, a obecnie nie są dostępne żadne zatwierdzone leki o powszechnie potwierdzonej skuteczności w jej leczeniu.

Wyniki: W grupie eksperymentalnej zaobserwowano z upływem czasu istotne zmniejszenie odczuwanego zmęczenia poznawczego i całkowitego wyniku FIS-40 (odpowiednio p < 0.001 i p = 0.022) oraz poprawę HRQoL (jakości życia związanej ze zdrowiem (SF-36)) (p < 0.05) w porównaniu z wartością wyjściową. Podczas wizyt kontrolnych w grupie eksperymentalnej wykazano również istotne statystycznie różnice względem wartości wyjściowej w czasie trwania snu po 4 tygodniach oraz w efektywności snu w warunkach domowych po 8 tygodniach (odpowiednio p = 0.018 i p = 0.038). Ogólnie wyniki te przemawiają za stosowaniem suplementacji CoQ10 i NADH jako potencjalnie bezpiecznej opcji terapeutycznej w celu zmniejszenia odczuwanego zmęczenia poznawczego i poprawy jakości życia związanej ze zdrowiem u pacjentów z ME/CFS. Potrzebne są przyszłe interwencje, aby potwierdzić te korzyści kliniczne, a także zbadać leżące u ich podłoża patomechanizmy podawania CoQ10 i NADH w ME/CFS.

Cel badania: Stwardnienie rozsiane (MS) jest przewlekłą i postępującą chorobą zapalną ośrodkowego układu nerwowego (CNS). Stres oksydacyjny jest kluczowym mediatorem w wielu schorzeniach, w tym w MS. Koenzym Q10 (CoQ10) jest silnym przeciwutleniaczem, obecnym w kompleksach enzymatycznych mitochondriów i uczestniczącym w fosforylacji oksydacyjnej prowadzącej do wytwarzania adenozynotrifosforanu (ATP).

Wyniki: Wstępne wyszukiwanie przyniosło 237 artykułów, z których uwzględniono osiem doniesień z sześciu badań (łącznie n = 195), w tym trzy RCT, dwa badania półeksperymentalne i jedną analizę retrospektywną. Wpływ 2-3 miesięcznej suplementacji CoQ10 na czynniki zapalne, układ enzymów antyoksydacyjnych i peroksydację lipidów przy dawce 200mg/day pozostaje kontrowersyjny; jednak suplementacja CoQ10 w dawce 500mg/day może poprawiać stres oksydacyjny i stan zapalny, a także łagodzić depresję i zmęczenie u pacjentów ze stwardnieniem rozsianym.

Cel badania: Ostatnie badania dostarczają mocnych dowodów na kluczową rolę patofizjologii mięśni szkieletowych w zapaleniu mózgu i rdzenia kręgowego z mialgią/zespole przewlekłego zmęczenia (ME/CFS). W artykule przeglądowym z 2021 roku na temat patofizjologii ME/CFS wysunęliśmy hipotezę, że hipoperfuzja i niedokrwienie mogą prowadzić do nadmiernego przeciążenia sodem i wapniem mięśni szkieletowych pacjentów z ME/CFS, powodując uszkodzenia mitochondriów.

Wyniki: Dysfunkcja mitochondriów od dawna jest zakładanym wyjaśnieniem głównych objawów ME/CFS. Nie udało się jednak przekonująco wykazać dysfunkcji mitochondriów w leukocytach. Natomiast ostatnie badania dostarczają mocnych dowodów na dysfunkcję mitochondriów w tkance mięśni szkieletowych w ME/CFS. Badanie z użyciem mikroskopii elektronowej pozwoliło bezpośrednio wykazać uszkodzenia mitochondriów w mięśniach szkieletowych pacjentów z ME/CFS, z ich preferencyjną lokalizacją podsarkolemmalną, ale nie u pacjentów z PCS. Inne badanie wykazało oznaki uszkodzenia i regeneracji mięśni szkieletowych w biopsjach pobranych dzień po wysiłku u osób z PC-ME/CFS. Jednoczesna obecność martwicy i oznak regeneracji potwierdza koncepcję powtarzających się uszkodzeń. Inne badania wykazały korelację osłabionej siły uścisku dłoni (HGS) z nasileniem objawów i rokowaniem. Badanie MRI wykazało, że wewnątrzkomórkowe stężenie sodu w mięśniach pacjentów z ME/CFS jest podwyższone i odwrotnie koreluje z HGS.

Cel badania: Pacjenci cierpiący na zespół przewlekłego zmęczenia (CFS) lub zespół pocovidowy (PCS) wykazują obniżoną zdolność do wysiłku fizjologicznego. Upośledzona funkcja i morfologia mitochondriów mogą odgrywać kluczową rolę.

Wyniki: W CFS nie zaobserwowano różnic w tych zmiennych w mitochondriach międzyfibrylarnych. Integralność grzebieni zarówno w mitochondriach międzyfibrylarnych, jak i podsarkolemmalnych była większa w PCS niż w CFS. Zarówno CFS, jak i PCS charakteryzują się nasilonym zmęczeniem i upośledzoną funkcją mitochondriów, ale zaawansowane patologiczne zmiany morfologiczne w CFS sugerują zmiany strukturalne wynikające z długotrwałej bezczynności lub nieznanych przyczyn molekularnych. Natomiast istotnie niższa aktywność kompleksu I w PCS sugeruje prawdopodobnie bezpośrednie zmiany wywołane przez wirusa.

Cel badania: Zespół przewlekłego zmęczenia (CFS) jest zaburzeniem neurologicznym charakteryzującym się przede wszystkim uporczywym zmęczeniem, złym samopoczuciem powysiłkowym i zaburzeniami funkcji poznawczych. Dysfunkcję mitochondriów uważa się za podstawowy mechanizm leżący u podłoża zmian patologicznych w tym schorzeniu.

Wyniki: W niniejszym przeglądzie podsumowano postępy badań nad regulowaniem funkcji mitochondriów za pomocą akupunktury i moksybucji w leczeniu CFS. Wyniki wskazują, że akupunktura i moksybucja mogą modulować systemy kontroli jakości mitochondriów za pośrednictwem wielu szlaków, w tym naprawy morfologii i struktury mitochondriów, pobudzania biogenezy mitochondriów, przywracania równowagi dynamiki mitochondriów, nasilania autofagii uszkodzonych mitochondriów, regulowania homeostazy wapniowej i modulowania aktywności kompleksów łańcucha transportu elektronów (ETC), co prowadzi do poprawy funkcji mitochondriów. Ponadto akupunktura i moksybucja mogą dodatkowo wspierać przywracanie funkcji mitochondriów poprzez zmniejszanie stresu oksydacyjnego i hamowanie odpowiedzi immunologiczno-zapalnych.