Sunt mitocondriile cheia longevitatii?

Speranta medie de viata a crescut dramatic in ultimii 200 de ani, cu progrese substantiale in ultimele decenii datorita unei alimentatii mai bune, apei curate, vaccinurilor si antibioticelor. Recent, s-au depus eforturi mari pentru a intelege modul in care procesul de imbatranire este reglat la nivel celular si molecular, cu speranta de a gasi o modalitate de a prelungi durata maxima de viata. Exista numerosi factori determinanti ai unei vieti lungi, insa un fir comun care a aparut la o varietate de specii, de la drojdie si rozatoare pana la oameni, este rolul important al mitocondriilor in longevitate. 

Este fascinant faptul cum mitocondria, o organita (o substructura a celulei cu o functie specifica) minuscula despre care se crede ca a fost odata o bacterie invadatoare, a dobandit atat de mult control asupra soartei aproape a tuturor celulelor din organism (mitocondriile sunt absente doar in celulele sanguine rosii mature). 

Mitocondriile sunt adesea denumite „centralele energetice” ale organismului, deoarece sunt responsabile pentru producerea energiei care alimenteaza fiecare celula din corp. Astazi se cunoaste ca mitocondriile joaca roluri in celula care depasesc cu mult aceasta functie, fiind esentiale pentru prelungirea duratei de viata. 
Insa pe masura ce imbatranim, mitocondriile imbatranesc la randul lor. Functia mitocondriala tinde sa scada, ducand la reducerea productiei de energie, cresterea stresului oxidativ si imbatranirea accelerata. 

Maximizarea sanatatii mitocondriale a aparut ca o strategie cheie pentru extinderea nu atat a duratei de viata, cat a duratei de viata sanatoasa - ceea ce inseamna nu numai sa traim mai mult, cat sa traim mai mult si mai bine. Degradarea mitocondriala care apare odata cu inaintarea in varsta ar putea fi contracarata la oameni prin reducerea aportului caloric (restrictie calorica) si cresterea activitatii fizice (exercitii aerobice, de rezistenta si antrenament HIIT). 

Ce este longevitatea?

Longevitatea umana este uneori un termen ambiguu, alcatuit din doua valori cheie: durata de viata si durata de viata sanatoasa. Durata de viata reprezinta numarul de ani pe care o persoana ii traieste, iar durata de viata sanatoasa reprezinta numarul de ani petrecuti fiind sanatos si capabil sa interactionezi cu lumea si cu cei dragi intr-un mod semnificativ si plin de satisfactii. Una e sa traiesti mai mult, dar cu totul altceva este sa te simti bine in timp ce traiesti. 

Si, desi medicina moderna a facut progrese incredibile in prelungirea duratei de viata, durata vietii sanatoase este o problema cu care multi oameni se confrunta. Cu totii vedem asta in jurul nostru - oameni care traiesc pana la 80 sau 90 de ani, dar care sufera de probleme de mobilitate, declin cognitiv sau afectiuni cronice care le afecteaza semnificativ calitatea vietii. 

Scopul nu este doar sa adaugi ani la viata ta, ci sa adaugi viata anilor tai. Sa ramai ager, activ si prosper cat mai mult timp posibil. 

Ce sunt mitocondriile?

Mitocondriile sunt ca niste „fabrici de energie” minuscule in celulele organismului. Mitocondriile creeaza peste 90% din energia necesara pentru a sustine functia organelor si viata, de aici si denumirea de „centre energetice”. Nu putem supravietui fara mitocondrii. 

Mitocondriile transforma alimentele pe care le consumam si oxigenul pe care il respiram intr-un tip special de energie numita ATP (adenozin trifosfat). ATP furnizeaza energie pentru a alimenta o multitudine de procese celulare, cum ar fi contractia musculara, propagarea impulsurilor nervoase si sinteza proteinelor. 

Fiecare persoana are trilioane de mitocondrii. Unele celule au o singura mitocondrie, in timp ce altele, ca de exemplu celulele din muschi, ficat si creier, contin sute de mitocondrii, deoarece au nevoie de mai multa energie:

• Adultii au aproximativ 100.000 de trilioane de mitocondrii;
• Producem aproximativ 2 miliarde de mitocondrii in fiecare secunda de-a lungul vietii noastre;
• Durata de viata a unei mitocondrii este de aproximativ 100 de zile. 

Rolul mitocondriilor in longevitate

Oamenii de stiinta au inteles mai in profunzime rolul important al mitocondriilor, dincolo de cel de „centru de putere” al celulei. Astazi se cunoaste ca aceasta structura celulara nu numai ca mentine corpul in functie, cat si influenteaza aproape fiecare aspect al imbatranirii, de la nivelurile de energie si repararea celulara, pana la riscul de aparitie a bolilor legate de varsta.

Din pacate, functia mitocondriala scade in mod natural odata cu inaintarea in varsta. Mitocondriile trec prin schimbari care le afecteaza capacitatea de a furniza energie chimica, determinand in acelasi timp eliberarea de specii reactive de oxigen (Reactive Oxygen Species, ROS) care au multiple efecte negative specifice imbatranirii, cum sunt:

• Mutatii in ADN
• Un nivel suplimentar de inflamatie de fond („inflammaging”)
• Incarcatura celulara senescenta
• Imunosupresie
• Slabiciune musculara
• Fragilitate osoasa 

Cum influenteaza mitocondriile disfunctionale imbatranirea?

Modurile prin care mitocondriile disfunctionale influenteaza direct longevitatea si procesul de imbatranire sunt:

Productia de energie scade odata cu varsta

Mitocondriile produc ATP, energia care alimenteaza fiecare functie din organism. Pe masura ce mitocondriile slabesc, celulele se lupta sa genereze eficient energie, ceea ce duce la oboseala, pierdere musculara, metabolism lent si o vitalitate generala diminuata.

Stresul oxidativ crescut accelereaza deteriorarea celulara

Mitocondriile sunt atat o sursa, cat si o tinta a stresului oxidativ. In timp, deteriorarea oxidativa acumulata duce la mutatii ale ADN-ului, degradarea proteinelor si disfunctii celulare, toate semne distinctive ale imbatranirii. 

Disfunctia mitocondriala determina inflamatia cronica

Mitocondriile deteriorate elibereaza semnale proinflamatorii, contribuind la inflamatia cronica de grad scazut (inflammaging) - un factor major al bolilor legate de varsta, cum ar fi artrita, bolile cardiovasculare si neurodegenerarea. 

Mitocondriile slabite incetinesc repararea si regenerarea celulara

Mitocondriile joaca un rol in apoptoza (moartea celulara programata) si reinnoirea celulara. Cand acest proces devine disfunctional, celulele deteriorate persista mai mult timp in organism, crescand riscul de degradare a tesuturilor si aparitia bolilor. 

Functia mitocondriala deficitara contribuie la neurodegenerare

Creierul este unul dintre cele mai dense organe din corp. Atunci cand mitocondriile devin disfunctionale, functia cognitiva are de suferit, crescand riscul de dementa (boala Alzheimer), boala Parkinson si pierderi generale de memorie. 

Mitocondriile influenteaza sensibilitatea la insulina si sanatatea metabolica

Mitocondriile sanatoase regleaza eficienta cu care organismul utilizeaza glucoza pentru energie. Atunci cand acestea sunt ineficiente, rezistenta la insulina creste, ducand la tulburari metabolice precum sindromul metabolic, diabetul zaharat de tip 2 si obezitatea, accelerand imbatranirea. 

Sanatatea cardiovasculara este direct legata de functia mitocondriala

Inima este un organ care necesita multa energie si care depinde in mare masura de eficienta mitocondriala. Functia mitocondriala deficitara duce la o circulatie redusa, rigiditate arteriala si un risc crescut de boala arteriala coronariana odata cu varsta. 

Mitocondriile regleaza caile de detoxifiere si longevitate

Acestea ajuta la eliminarea toxinelor, reduc stresul oxidativ si activeaza caile asociate longevitatii, cum ar fi AMPK, NAD+ si sirtuinele. Cand mitocondriile sunt lente, detoxifierea incetineste, inflamatia creste si imbatranirea accelereaza. 

Disfunctia mitocondriilor este legata de aparitia bolilor pe masura ce imbatranim

Disfunctia mitocondriala este un factor comun in aparitia a majoritatii bolile legate de varsta:

• Declin cognitiv - deoarece creierul se bazeaza in mare masura pe productia de energie mitocondriala pentru functiile sale complexe;
• Bolile neurodegenerative precum boala Parkinson si dementa Alzheimer, precum si bolile neuromusculare - deoarece afectarea functiei mitocondriale perturba sanatatea neuronala si integritatea musculara;
• Sindrom metabolic - include afectiuni precum rezistenta la insulina, diabetul de tip 2, obezitatea abdominala si steatohepatita;
• Bolile cardiovasculare - boala arteriala coronariana si accidentul vascular cerebral sunt exacerbate de mitocondriile disfunctionale, care joaca un rol crucial in contractia muschiului inimii si in sanatatea vasculara;
• Cancer - deoarece mitocondriile deteriorate pot altera metabolismul celular, ducand la o crestere necontrolata a celulelor;
• Sindromul de oboseala cronica si fibromialgia - deoarece productia redusa de energie duce la oboseala persistenta si durere generalizata;
• Tulburari de dispozitie - prin influentarea sintezei neurotransmitatorilor si a functiei cerebrale;
• Imbatranirea prematura - deoarece mitocondriile disfunctionale accelereaza declinul celular si determina aparitia bolilor legate de varsta. 

Cum poate fi optimizata sanatatea mitocondriilor - descoperiri recente

Cercetari recente au identificat mai multe cai de optimizare a functiei mitocondriale.

Molecula nicotinamid adenin dinucleotida (NAD+)

O descoperire majora implica molecula nicotinamid adenin dinucleotida (NAD+), care joaca un rol crucial in producerea de energie mitocondriala. Pe masura ce imbatranim, nivelurile de NAD+ scad, ceea ce duce la o productie mai putin eficienta de energie si la daune celulare mai mari. 

Stimularea nivelului de NAD+ prin precursori precum nicotinamida ribozida (NR) si nicotinamida mononucleotida (NMN) a demonstrat un efect promitator in imbunatatirea functiei mitocondriale si prelungirea duratei de viata a diferitelor organisme in studiile de laborator. 

Mitofagia

Un alt domeniu fascinant este mitofagia, procesul prin care celulele elimina mitocondriile deteriorate sau disfunctionale. Odata cu inaintarea in varsta, capacitatea organismului de a elimina eficient aceste mitocondrii alterate diminueaza, ducand la disfunctii celulare. 

Promovarea mitofagiei prin post intermitent sau restrictie calorica poate ajuta la mentinerea unei populatii de mitocondrii sanatoase, imbunatatind astfel eficienta metabolica si reducand stresul oxidativ. S-a demonstrat ca anumiti compusi precum creatina si urolitina A stimuleaza mitofagia, oferind potentiale beneficii terapeutice pentru populatiile imbatranite. 

Ce putem face concret pentru a imbunatatii functia mitocondriilor?

Dovezile care sustin rolul mitocondriilor, nu doar ca furnizori ai energiei celulare, ci si ca mediatori ai duratei de viata si imbatranirii, au generat un interes abundent pentru terapiile directionate catre mitocondrii pentru a preveni, inversa sau intarzia efectele negative legate de varsta si, eventual, pentru a prelungi durata de viata. 

Insa cum se traduc rezultatele studiilor in longevitatea umana - aceasta este intrebarea! Mai jos doua metode concrete care sunt dovedite ca pot contrabalasa imbatranirea mitocondriilor si, in consecinta, incetini imbatranirea naturala: 

Restrictia calorica

In acest moment, singura interventie cea mai studiata si robusta care creste durata maxima de viata este restrictia calorica. Studiile sugereaza ca mitocondriile sunt factori critici in fenomenul de prelungire a duratei de viata prin restrictia calorica. Restrictia calorica pare ca imbunatateste functia mitocondriala, intarzie imbatranirea mitocondriala si poate creste longevitatea. 

Restrictia calorica implica o dieta echilibrata si bogata in nutrienti, dar cu o reducere a aportul caloric cu 20-40% fata de recomandarile normale (1600-2800 calorii in functie de gen, activitate si varsta). 

Mecanismele propuse care stau la baza acestei prelungiri a duratei de viata prin restrictia calorica implica o trecere de la o stare de crestere si proliferare la intretinere si reparare. 

Initial, se credea ca reducerea numarului de calorii consumate prelungeste durata de viata prin scaderea ratei metabolice, scaderea consumului de oxigen mitocondrial si, prin urmare, atenuarea stresului oxidativ. Cu toate acestea, exact opusul pare a fi adevarat, evidentiat de aparitia de noi mitocondrii si cresterea continutului mitocondrial si al consumului de oxigen ca raspuns la restrictia calorica. 

In studiul CALERIE (Evaluarea Cuprinzatoare a Efectelor pe Termen Lung ale Reducerii Aportului de Energie) bazat pe o restrictie calorica de 25%, s-a demonstrat ca persoanele care au urmat o astfel de dieta timp de 2 ani au prezentat mai putine leziuni ale ADN-ului mitocondrial, un continut mai mare de ADN mitocondrial si o expresie crescuta a unor enzime antioxidante, sugerand astfel ca reducerea caloriilor imbunatateste functia mitocondriala pentru producerea mai eficienta de energie si intarzie imbatranirea mitocondriala prin reducerea stresului oxidativ. 

Exercitiile fizice

Exercitiile fizice sunt probabil una dintre cele mai simple si eficiente modalitati de a creste continutul si functia generala a mitocondriilor. In studiul CALERIE, combinarea restrictiei calorice cu antrenamentul fizic a dus la o reducere cu 38% a riscului estimat de boli cardiovasculare legate de varsta. 

Mijlocul anilor 1960 a marcat un progres major ca urmare a studiilor de laborator pe sobolani care au aratat ca alergarea pe banda a rozatoarelor creste cantitatea si activitatea proteinelor mitocondriale cheie. De la publicarea lucrarii de pionierat a biochimistului si fiziologului John O. Holloszy, numeroase studii au evidentiat efectele benefice ale exercitiilor fizice asupra sanatatii in general si asupra longevitatii, in particular. 

Cum ajuta exercitiile fizice mitocondriile:

• Biogeneza mitocondriala: exercitiile fizice declanseaza crearea de mitocondrii noi, sanatoase, crescand capacitatea energetica celulara;
• Renovarea mitocondriala: stimuleaza mitofagia, un proces care elimina mitocondriile disfunctionale, imbunatatind calitatea continutului mitocondrial general;
• Echilibrul dinamic: activitatea fizica ajuta la mentinerea retelei de mitocondrii pentru a satisface nevoile energetice ale celulei;
• Controlul calitatii proteinelor: cresc expresia si activitatile enzimelor mitocondriale pentru a repara sau degrada proteinele deteriorate, asigurand functionarea corecta. 

Cele mai eficiente tipuri de exercitii care asigura sanatatea mitocondriala sunt:

Antrenamentul de forta

• Cu cat avem mai multa masa musculara, cu atat suntem mai putin vulnerabili la schimbarile de sanatate asociate cu imbatranirea. Dupa varsta de 30-35 de ani, forta musculara scade lent, intr-un mod liniar, iar dupa varsta de 65 de ani (70 de ani pentru barbati), deteriorarea musculara se accelereaza.
• Exercitiile de ridicare de greutati si exercitiile cu greutatea corporala cu accent pe repetarile finale dificile determina formarea in celulele musculare de noi mitocondrii cu cresterea densitatii mitocondriale si o productie ridicata de ATP (energie), stimuland functia metabolica. 

Exercitiile aerobice: antrenament de zona 2

• Exercitiile aerobice includ orice activitate fizica care creste ritmul cardiac si respiratia. In cazul acestui tip de exercitiu, grupele musculare mari necesita oxigen pentru a mentine miscarea pe o perioada lunga de timp.
• Exercitiile aerobice de tip antrenament de zona 2 determina ca inima sa atinga aproximativ 60-75% din ritmul cardiac maxim - un nivel scazut spre moderat de efort cardiovascular.
• Exemple de exercitii aerobice de zona 2 sunt mersul pe, alergare, mers pe bicicleta sau inot.
• S-a demonstrat ca exercitiile fizice la aceasta intensitate cresc functia mitocondriala prin antrenarea mitocondriilor pentru a produce energie eficient, utilizand acizi grasi, mai degraba decat glucoza. Aceasta flexibilitate metabolica este extrem de benefica pentru sanatatea noastra si este un semn ca mitocondriile functioneaza optim. De asemenea, s-a demonstrat ca antrenamentul de zona 2 sustine longevitatea prin cresterea VO2 max si eliminarea mitocondriilor vechi, aflate in declin, prin mitofagie.

Antrenament pe intervale de mare intensitate (High-Intensity Interval Training, HIIT):

• Studiile au aratat ca HIIT (antrenamentul pe intervale de inalta intensitate) este o alta modalitate eficienta de a stimula functia mitocondriala.
• Un studiu a inclus voluntari „tineri” (barbati si femei cu varste cuprinse intre 18 si 30 de ani) si voluntari „batrani” (barbati si femei cu varste cuprinse intre 65 si 80 de ani) carora li s-a cerut sa efectueze fie antrenament de forta, fie antrenament cardio pe intervale de mare intensitate, fie o combinatie a celor doua.
• Studiul a constatat ca, desi antrenamentul de forta a oferit rezultate eficiente in ceea ce priveste construirea de masa musculara, antrenamentul cu intervale de intensitate ridicata a aratat cele mai mari beneficii la nivel celular. S-a constatat ca grupurile mai tinere au inregistrat o crestere cu 49% a capacitatii mitocondriale, iar subiectii mai in varsta cu 69%.
• HIIT implica exercitii efectuate in rafale rapide repetate la efort maxim sau aproape maxim (80-95% din ritmul cardiac), cu perioade de odihna sau activitate scazuta intre reprize.
• Nivelul foarte ridicat de intensitate, durata intervalului si numarul de reprize il disting de activitatea aeroba (cardio), deoarece organismul recruteaza semnificativ sistemele energetice anaerobe (desi nu complet), excluzand caile aerobe de producere de energie.
• Un antrenament HIIT dureaza de obicei < 30 minute in total, deoarece utilizeaza sistemele energetice anaerobe, care sunt de obicei folosite pentru explozii scurte si bruste.
  HIIT traditional a fost conceput sa nu depaseasca 20 de secunde de antrenament si nu mai mult de 10 secunde de pauza; cu toate acestea, intervalele de efort tind sa varieze de la 20 la 45 de secunde, dar nu mai mult de 75 de secunde, moment in care sistemul aerob ar intra in actiune. Un exemplu este Tabata - 20 secunde exercitii/10 secunde repaus, repetat 8 runde - 4 minute.
• Exemple de exercitii HIIT sunt: sprinturi, genoflexiuni cu salt, flotari, fandari, plank „mountain climbers”, sarituri cu coarda, sarituri cu desfacerea bratelor/picioarelor, genunchi la piept etc. 

O rutina de activitate fizica bine echilibrata, care include atat antrenament de rezistenta, cat si exercitii cardio zona 2 si HIIT, poate imbunatati dramatic functia mitocondriala si longevitatea generala. 

Surse de informatie:

• www.pccarx.com
• www.cell.com
• www.pmc.ncbi.nlm.nih.gov
• www.nescens.com
• www.mitoq.com