Καταπολεμώντας τις ασθένειες και το γήρας με ενέργεια.
Τα μιτοχόνδρια παράγουν το 90% της σωματικής
μας ενέργειας. Μπορούν άραγε οι επιστήμονες να αξιοποιήσουν αυτή τη
δύναμη για την καταπολέμηση ασθενειών ή ακόμα και κατά του γήρατος;
Οι επιστήμονες συνήθως αναφέρονται στα μιτοχόνδρια με τον όρο «εργοστάσια ενέργειας» των κυττάρων, καθώς τα ενδοκυτταρικά οργανίδια μετατρέπουν την τροφή που τρώμε και τον αέρα που αναπνέουμε σε μια μορφή ηλεκτρικού ρεύματος, μέσω του οποίου εκτελούνται άλλες διεργασίες του οργανισμού, όπως η αντιγραφή του DNA και η σύνθεση των πρωτεϊνών.
Μεμονωμένα, η συμβολή του κάθε μιτοχονδρίου στον οργανισμό είναι μικρή.
Η εν δυνάμει ενέργεια που υπάρχει σε κάθε κύτταρο ισούται με 0.2 βολτ. Αν όμως τα συγκεντρώσουμε όλα μαζί, τότε η συνολική εν δυνάμει ενέργεια στο ανθρώπινο σώμα ισούται με αυτή που χρειάζεται ένας κεραυνός! Ο Νταγκ Ουάλας, επικεφαλής του Κέντρου Ιατρικής για τα Μιτοχόνδρια και τη Γενετική στο Νοσοκομείο Παίδων του Ινστιτούτου Έρευνας στη Φιλαδέλφια και βραβευμένος επιστήμονας για το 2017, μελετάει τα μιτοχόνδρια και τις λειτουργίες του DNA τους εδώ και πενήντα χρόνια. Καταλαβαίνει περισσότερο από τον καθένα μας τη σημασία τους. «Παράγουν παραπάνω από το 90% της κυτταρικής ενέργειας», εξηγεί και πρόσθέτει: «Οτιδήποτε που παράγει τόσο μεγάλο ποσοστό ενέργειας δεν μπορεί να θεωρηθεί ασήμαντο».
Παρόλο όμως που τα μιτοχόνδρια αποτελούν μια τόσο μεγάλη πηγή ενέργειας, δεν έχουν λάβει τη μελέτη που τους αξίζει στην ιατρική. «Όλες οι κλινικές υπο-ειδικότητες βασίζονται κυρίως στην ανατομία, και έτσι οι νευρολόγοι, οι οφθαλμίατροι, οι νεφρολόγοι, οι δερματολόγοι και άλλοι πολλοί ίσως να μη λαμβάνουν τόσο στα υπόψιν τους τα μιτοχόνδρια», αναφέρει ο Ουάλας. «Από τη στιγμή που διαφορετικά όργανα βασίζονται στην ενέργεια των μιτοχονδρίων και σε διαφορετικό βαθμό το καθένα, τότε πιθανές δυσλειτουργίες των μιτοχονδρίων καταλήγουν να έχουν συμπτώματα σε συγκεκριμένα όργανα».
Αυτό αλλάζει πλέον. Καθοδηγούμενοι από τον Ουάλας, οι επιστήμονες πλέον εξετάζουν εις βάθος το ρόλο που μπορεί να έχουν οι ασθένειες των μιτοχονδρίων σε πολλές από τις πιο επίμονες και σοβαρές ασθένειες μας, αλλά ακόμη και στη διαδικασία της γήρανσης.
Η ιδέα ήταν να εξεταστεί η συνολική ενέργεια του σώματος και όχι κάθε όργανο μεμονωμένα. Αν ο Ουάλας ήταν σωστός στη θεωρία του, τότε θα άλλαζαν οι ζωές εκατομμυρίων ανθρώπων προς το καλύτερο. Στο παρελθόν, οι επιστήμονες συχνά μελετούσαν το πυρηνικό DNA (δηλαδή το DNA του πυρήνα των κυττάρων) και έψαχναν απαντήσεις για τις ασθένειες και το γήρας.
Ωστόσο, ο Ουάλας πιστεύει ότι το DNA των μιτοχονδρίων είναι ο συνδετικός κρίκος που λείπει για να ανοίξει νέους ορίζοντες και νέες διαπιστώσεις για τις αρρώστιες, και πιθανόν, νέες θεραπείες.
Στο εσωτερικό των μιτοχονδρίων
Το μεγαλύτερο τμήμα του DNA, που ονομάζεται πυρηνικό DNA, βρίσκεται στον πυρήνα των κυττάρων και περιέχει δύο αντίγραφα από κάθε γονίδιο, εκ των οποίων υπάρχουν παραπάνω από 20.000 στον οργανισμό μας.
Για κάθε γονίδιο, ένα αντίγραφο κληρονομείται από τη μητέρα και το άλλο από τον πατέρα. Όμως το DNA των μιτοχονδρίων, το οποίο κληρονομείται αποκλειστικά από τη μητέρα, είναι πολύ μικρότερο και βρίσκεται έξω από τον πυρήνα, μέσα στο μιτοχόνδριο. Τα μιτοχόνδρια μετατρέπουν το υδρογόνο και τον άνθρακα του φαγητού καθώς και το οξυγόνο που εισπνέουμε σε διοξείδιο του άνθρακα, νερό και αδενοσινοτριφωσφορικό οξύ (ATP), τα οποία αποθηκεύουν ενέργεια.
Το 1980, ο Ουάλας ανακάλυψε ότι το DNA του μιτοχονδρίου αλλάζει κατά καιρούς μέσω διαδοχικών μεταλλάξεων. «Από τη στιγμή που ο καθένας μας παρουσιάζει ελαφρώς διαφοροποιημένο DNA των μιτοχονδρίων, το οποίο έχει διαφορετική αποδοτικότητα στη λειτουργία του μιτοχονδρίου, αυτό δημιουργεί μια ποικιλία στην ενέργεια, η οποία συμβάλει στην ομαλότερη προσαρμογή σε κάθε περιβάλλον. Παράλληλα, όμως αυτό σημαίνει ότι τα μιτοχόνδρια είναι πιο επιρρεπή στις ασθένειες», δήλωσε ο Ουάλας.
«Η πεποίθηση μου είναι πως η δυσλειτουργία των μιτοχονδρίων εξηγεί την αιτία των περισσότερων περίπλοκων ασθενειών, καθώς και του γήρατος», προσθέτει ο Ουάλας». Υποστηρίζει πως αν ένας άνθρωπος υποφέρει από χρόνιους πονοκεφάλους, καλό θα ήταν να επισκεφθεί έναν νευρολόγο. Όμως υπάρχει και το ενδεχόμενο να υπάρχει μια συστηματική δυσλειτουργία στην ενέργεια που να ευθύνεται για τους πονοκεφάλους.
«Δεν υπάρχει κανένα ανατομικό λάθος στον εγκέφαλο». Ο Ουάλας πιστεύει πως το ίδιο ισχύει και για την καρδία, τους μύες, τα νεφρά και το ενδοκρινολογικό σύστημα.
Η ιστοσελίδα του Ουάλας περιλαμβάνει όλα όσα θα θέλατε να μάθετε για αυτές τις παθογόνες μεταλλάξεις (MITOMAP.org). Πρόσφατες μελέτες έχουν αποδείξει πως οι παραλλαγές στο DNA των μιτοχονδρίων μπορεί να οδηγήσουν σε αυτισμό, καρκίνο, φλεγμονή αλλά ακόμη και νευροεκφυλιστικές ασθένειες.
Επιπλέον, οι ερευνητές διαπίστωσαν σε πρόσφατη μελέτη πως ο αριθμός των αντιγράφων που υπάρχουν στο DNA του μιτοχονδρίου σε συγκεκριμένους καρκινικούς όγκους συνδέεται με τη συχνότητα των μεταλλάξεων που μετατρέπουν κάποια κύτταρα σε καρκινικά - γεγονός που ανοίγει δρόμους σε νέες θεραπείες κατά του καρκίνου.
Το DNA του μιτοχονδρίου παίζει επίσης σημαντικό ρόλο και στο θέμα του γήρατος. «Όσο περνάνε τα χρόνια, συσσωρεύονται όλο και περισσότερες μεταλλάξεις στο DNA του, που σιγά σιγά μειώνουν την ενεργειακής μας ικανότητα», λέει ο Ουάλας. «Γι' αυτό το λόγο καθώς μεγαλώνουμε παραπονιόμαστε όλο και περισσότερο για τη μειωμένη μας ενέργεια».
Στην ουσία, τα κύτταρα και τα όργανα δεν έχουν πια την ικανότητα να παράγουν την ενέργεια που χρειάζονται για να λειτουργήσουν ομαλά. Ο Ουάλας πιστεύει ότι έτσι προκαλούνται και οι ασθένειες που έχουν σχετιστεί με το γήρας, όπως είναι το Αλτσχάιμερ και το Πάρκινσον.
Για παράδειγμα, όταν τα μιτοχόνδρια κάποιου ήταν προσαρμοσμένα σε ένα περιβάλλον ζεστό, με σωματική άσκηση και διατροφή χαμηλών λιπαρών, τότε ίσως να μην προσαρμοστούν εύκολα σε ένα κρύο κλίμα, ακολουθώντας καθιστική ζωή και λιπαρή δίαιτα. Η παγκοσμιοποίηση συμβάλει στη δημιουργία νέου DNA των μιτοχονδρίων και ταυτόχρονα οφείλεται για την εμφάνιση πολλών χρόνιων ασθενειών λόγω της ανικανότητας προσαρμογής των μιτοχονδρίων σε νέα περιβάλλοντα.
Κατά τον Ουάλας, όταν τα ανθρώπινα μιτοχόνδρια δεν ταιριάζουν με το περιβάλλον και τις διατροφικές συνήθειες του οργανισμού, τότε χρόνιες ασθένειες όπως ο διαβήτης, η παχυσαρκία, ο αυτισμός, κάποιες μορφές καρκίνου και νευροεκφυλιστικές ασθένειες εμφανίζονται.
«Έχουμε εντελώς αγνοήσει την "ενέργεια" στην φιλοσοφία της ιατρικής στο δυτικό κόσμο», λέει ο Ουάλας. Όταν ένας ασθενής έχει Αλτσχάιμερ όλοι φαντάζονται ότι πρέπει να δει κάποιον νευρολόγο, ενώ κανένας δε σκέφτεται να πάει σε κάποιον βιοχημικό. Ο Ουάλας είναι αισιόδοξος ότι θα υπάρξει μια πιο ολιστική προσέγγιση στην ιατρική και ότι θα δοθεί περισσότερη έμφαση στο ρόλο που έχει η ενέργεια στον ανθρώπινο οργανισμό, για να βρεθούν και νέες μέθοδοι πρόληψης και θεραπείας των ασθενειών. Είναι βέβαιος ότι ο ρόλος του DNA του μιτοχονδρίου πρέπει να θεωρηθεί ως πιο σημαντικός απ' ότι είναι, διότι όπως λέει και ο ίδιος «δεν μπορεί κανείς να ζήσει χωρίς ενέργεια».
Πηγή: Scientific American, Επιμέλεια: Κατερίνα Σωτηροπούλου
Οι επιστήμονες συνήθως αναφέρονται στα μιτοχόνδρια με τον όρο «εργοστάσια ενέργειας» των κυττάρων, καθώς τα ενδοκυτταρικά οργανίδια μετατρέπουν την τροφή που τρώμε και τον αέρα που αναπνέουμε σε μια μορφή ηλεκτρικού ρεύματος, μέσω του οποίου εκτελούνται άλλες διεργασίες του οργανισμού, όπως η αντιγραφή του DNA και η σύνθεση των πρωτεϊνών.
Μεμονωμένα, η συμβολή του κάθε μιτοχονδρίου στον οργανισμό είναι μικρή.
Η εν δυνάμει ενέργεια που υπάρχει σε κάθε κύτταρο ισούται με 0.2 βολτ. Αν όμως τα συγκεντρώσουμε όλα μαζί, τότε η συνολική εν δυνάμει ενέργεια στο ανθρώπινο σώμα ισούται με αυτή που χρειάζεται ένας κεραυνός! Ο Νταγκ Ουάλας, επικεφαλής του Κέντρου Ιατρικής για τα Μιτοχόνδρια και τη Γενετική στο Νοσοκομείο Παίδων του Ινστιτούτου Έρευνας στη Φιλαδέλφια και βραβευμένος επιστήμονας για το 2017, μελετάει τα μιτοχόνδρια και τις λειτουργίες του DNA τους εδώ και πενήντα χρόνια. Καταλαβαίνει περισσότερο από τον καθένα μας τη σημασία τους. «Παράγουν παραπάνω από το 90% της κυτταρικής ενέργειας», εξηγεί και πρόσθέτει: «Οτιδήποτε που παράγει τόσο μεγάλο ποσοστό ενέργειας δεν μπορεί να θεωρηθεί ασήμαντο».
Παρόλο όμως που τα μιτοχόνδρια αποτελούν μια τόσο μεγάλη πηγή ενέργειας, δεν έχουν λάβει τη μελέτη που τους αξίζει στην ιατρική. «Όλες οι κλινικές υπο-ειδικότητες βασίζονται κυρίως στην ανατομία, και έτσι οι νευρολόγοι, οι οφθαλμίατροι, οι νεφρολόγοι, οι δερματολόγοι και άλλοι πολλοί ίσως να μη λαμβάνουν τόσο στα υπόψιν τους τα μιτοχόνδρια», αναφέρει ο Ουάλας. «Από τη στιγμή που διαφορετικά όργανα βασίζονται στην ενέργεια των μιτοχονδρίων και σε διαφορετικό βαθμό το καθένα, τότε πιθανές δυσλειτουργίες των μιτοχονδρίων καταλήγουν να έχουν συμπτώματα σε συγκεκριμένα όργανα».
Αυτό αλλάζει πλέον. Καθοδηγούμενοι από τον Ουάλας, οι επιστήμονες πλέον εξετάζουν εις βάθος το ρόλο που μπορεί να έχουν οι ασθένειες των μιτοχονδρίων σε πολλές από τις πιο επίμονες και σοβαρές ασθένειες μας, αλλά ακόμη και στη διαδικασία της γήρανσης.
Η ιδέα ήταν να εξεταστεί η συνολική ενέργεια του σώματος και όχι κάθε όργανο μεμονωμένα. Αν ο Ουάλας ήταν σωστός στη θεωρία του, τότε θα άλλαζαν οι ζωές εκατομμυρίων ανθρώπων προς το καλύτερο. Στο παρελθόν, οι επιστήμονες συχνά μελετούσαν το πυρηνικό DNA (δηλαδή το DNA του πυρήνα των κυττάρων) και έψαχναν απαντήσεις για τις ασθένειες και το γήρας.
Ωστόσο, ο Ουάλας πιστεύει ότι το DNA των μιτοχονδρίων είναι ο συνδετικός κρίκος που λείπει για να ανοίξει νέους ορίζοντες και νέες διαπιστώσεις για τις αρρώστιες, και πιθανόν, νέες θεραπείες.
Στο εσωτερικό των μιτοχονδρίων
Το μεγαλύτερο τμήμα του DNA, που ονομάζεται πυρηνικό DNA, βρίσκεται στον πυρήνα των κυττάρων και περιέχει δύο αντίγραφα από κάθε γονίδιο, εκ των οποίων υπάρχουν παραπάνω από 20.000 στον οργανισμό μας.
Για κάθε γονίδιο, ένα αντίγραφο κληρονομείται από τη μητέρα και το άλλο από τον πατέρα. Όμως το DNA των μιτοχονδρίων, το οποίο κληρονομείται αποκλειστικά από τη μητέρα, είναι πολύ μικρότερο και βρίσκεται έξω από τον πυρήνα, μέσα στο μιτοχόνδριο. Τα μιτοχόνδρια μετατρέπουν το υδρογόνο και τον άνθρακα του φαγητού καθώς και το οξυγόνο που εισπνέουμε σε διοξείδιο του άνθρακα, νερό και αδενοσινοτριφωσφορικό οξύ (ATP), τα οποία αποθηκεύουν ενέργεια.
Το 1980, ο Ουάλας ανακάλυψε ότι το DNA του μιτοχονδρίου αλλάζει κατά καιρούς μέσω διαδοχικών μεταλλάξεων. «Από τη στιγμή που ο καθένας μας παρουσιάζει ελαφρώς διαφοροποιημένο DNA των μιτοχονδρίων, το οποίο έχει διαφορετική αποδοτικότητα στη λειτουργία του μιτοχονδρίου, αυτό δημιουργεί μια ποικιλία στην ενέργεια, η οποία συμβάλει στην ομαλότερη προσαρμογή σε κάθε περιβάλλον. Παράλληλα, όμως αυτό σημαίνει ότι τα μιτοχόνδρια είναι πιο επιρρεπή στις ασθένειες», δήλωσε ο Ουάλας.
«Η πεποίθηση μου είναι πως η δυσλειτουργία των μιτοχονδρίων εξηγεί την αιτία των περισσότερων περίπλοκων ασθενειών, καθώς και του γήρατος», προσθέτει ο Ουάλας». Υποστηρίζει πως αν ένας άνθρωπος υποφέρει από χρόνιους πονοκεφάλους, καλό θα ήταν να επισκεφθεί έναν νευρολόγο. Όμως υπάρχει και το ενδεχόμενο να υπάρχει μια συστηματική δυσλειτουργία στην ενέργεια που να ευθύνεται για τους πονοκεφάλους.
«Δεν υπάρχει κανένα ανατομικό λάθος στον εγκέφαλο». Ο Ουάλας πιστεύει πως το ίδιο ισχύει και για την καρδία, τους μύες, τα νεφρά και το ενδοκρινολογικό σύστημα.
- Για βαθύτερη κατανόηση
Η ιστοσελίδα του Ουάλας περιλαμβάνει όλα όσα θα θέλατε να μάθετε για αυτές τις παθογόνες μεταλλάξεις (MITOMAP.org). Πρόσφατες μελέτες έχουν αποδείξει πως οι παραλλαγές στο DNA των μιτοχονδρίων μπορεί να οδηγήσουν σε αυτισμό, καρκίνο, φλεγμονή αλλά ακόμη και νευροεκφυλιστικές ασθένειες.
Επιπλέον, οι ερευνητές διαπίστωσαν σε πρόσφατη μελέτη πως ο αριθμός των αντιγράφων που υπάρχουν στο DNA του μιτοχονδρίου σε συγκεκριμένους καρκινικούς όγκους συνδέεται με τη συχνότητα των μεταλλάξεων που μετατρέπουν κάποια κύτταρα σε καρκινικά - γεγονός που ανοίγει δρόμους σε νέες θεραπείες κατά του καρκίνου.
Το DNA του μιτοχονδρίου παίζει επίσης σημαντικό ρόλο και στο θέμα του γήρατος. «Όσο περνάνε τα χρόνια, συσσωρεύονται όλο και περισσότερες μεταλλάξεις στο DNA του, που σιγά σιγά μειώνουν την ενεργειακής μας ικανότητα», λέει ο Ουάλας. «Γι' αυτό το λόγο καθώς μεγαλώνουμε παραπονιόμαστε όλο και περισσότερο για τη μειωμένη μας ενέργεια».
Στην ουσία, τα κύτταρα και τα όργανα δεν έχουν πια την ικανότητα να παράγουν την ενέργεια που χρειάζονται για να λειτουργήσουν ομαλά. Ο Ουάλας πιστεύει ότι έτσι προκαλούνται και οι ασθένειες που έχουν σχετιστεί με το γήρας, όπως είναι το Αλτσχάιμερ και το Πάρκινσον.
- Ο αντίκτυπος της παγκοσμιοποίησης
Για παράδειγμα, όταν τα μιτοχόνδρια κάποιου ήταν προσαρμοσμένα σε ένα περιβάλλον ζεστό, με σωματική άσκηση και διατροφή χαμηλών λιπαρών, τότε ίσως να μην προσαρμοστούν εύκολα σε ένα κρύο κλίμα, ακολουθώντας καθιστική ζωή και λιπαρή δίαιτα. Η παγκοσμιοποίηση συμβάλει στη δημιουργία νέου DNA των μιτοχονδρίων και ταυτόχρονα οφείλεται για την εμφάνιση πολλών χρόνιων ασθενειών λόγω της ανικανότητας προσαρμογής των μιτοχονδρίων σε νέα περιβάλλοντα.
Κατά τον Ουάλας, όταν τα ανθρώπινα μιτοχόνδρια δεν ταιριάζουν με το περιβάλλον και τις διατροφικές συνήθειες του οργανισμού, τότε χρόνιες ασθένειες όπως ο διαβήτης, η παχυσαρκία, ο αυτισμός, κάποιες μορφές καρκίνου και νευροεκφυλιστικές ασθένειες εμφανίζονται.
- Μια ολιστική προσέγγιση
«Έχουμε εντελώς αγνοήσει την "ενέργεια" στην φιλοσοφία της ιατρικής στο δυτικό κόσμο», λέει ο Ουάλας. Όταν ένας ασθενής έχει Αλτσχάιμερ όλοι φαντάζονται ότι πρέπει να δει κάποιον νευρολόγο, ενώ κανένας δε σκέφτεται να πάει σε κάποιον βιοχημικό. Ο Ουάλας είναι αισιόδοξος ότι θα υπάρξει μια πιο ολιστική προσέγγιση στην ιατρική και ότι θα δοθεί περισσότερη έμφαση στο ρόλο που έχει η ενέργεια στον ανθρώπινο οργανισμό, για να βρεθούν και νέες μέθοδοι πρόληψης και θεραπείας των ασθενειών. Είναι βέβαιος ότι ο ρόλος του DNA του μιτοχονδρίου πρέπει να θεωρηθεί ως πιο σημαντικός απ' ότι είναι, διότι όπως λέει και ο ίδιος «δεν μπορεί κανείς να ζήσει χωρίς ενέργεια».
Πηγή: Scientific American, Επιμέλεια: Κατερίνα Σωτηροπούλου
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου