מיטוכונדריה, חסינות וספורט: מטרה חדשה למאבק בהשמנת יתר הקשורה לגיל

מדענים מהמכון הלאומי ללב, ריאה ודם בארה"ב (NHLBI, NIH) - ג'ין מא, אנני סון, יולים סון, פינג-יואן וואנג ופול הואנג - פרסמו סקירה בכתב העתTrends in Endocrinology & Metabolism, בה הם מסכמים את הראיות לתפקיד המרכזי של איתות חיסוני מולד מיטוכונדריאלי באופן שבו שרירי השלד מסתגלים לפעילות גופנית ורוכשים עמידות מטבולית להשמנת יתר ולהזדקנות.

בְּעָיָה

באופן מסורתי, התגובה הדלקתית לאחר פעילות גופנית נחשבה ל"תופעת לוואי" של נזקים מיקרוסקופיים לשרירים. אך ראיות הולכות וגדלות מצביעות על כך שתגובה חיסונית מבוקרת חשובה לבנייה מחדש של תוכניות מטבוליות של שרירים - היא מפחיתה מאגרי שומן, משפרת את הרגישות לאינסולין ומחזקת את עמידות התאים ללחץ.

עמוד השדרה cGAS–STING–NF-κB

1. ירידה ב-CHCHD4 ו-TRIAP1

   • עם פעילות גופנית סדירה, רמותיהם של שני חלבונים, CHCHD4 ו-TRIAP1, המעורבים בהומאוסטזיס מיטוכונדריאלי, יורדות במיטוכונדריה של שרירי השלד.

2. הפעלת cGAS–STING

   • מחסור בחלבונים אלה גורם ל"דליפה" של DNA מיטוכונדריאלי אל הציטוזול, שם הוא מזוהה על ידי חיישן cGAS (סינתאז GMP-AMP מחזורי).

   • CGAS מייצר את השליח השני cGAMP, אשר מפעיל את מתאם STING על הרשת האנדופלסמית.

3. הכללת מסלול NF-κB

   • מפל הקינאז התלוי ב-STING מפעיל את גורם התעתוק NF-κB, אשר מווסת את ביטוי הגנים האחראים לביוגנזה מיטוכונדריאלית, אנגיוגנזה והגנה נוגדת חמצון.

השפעות ביולוגיות

• הסתגלות לאימון

  • היווצרותן של מיטוכונדריה ורשת נימים חדשים מגורה, והיכולת האירובית של השרירים משתפרת.

• עמידות מטבולית

  • עכברים מוטנטים עם אי ספיקה של CHCHD4 היו מוגנים מפני השמנת יתר בשלבים מאוחרים של החיים למרות דיאטה עתירת קלוריות.

• חוסן תאי

  • הגנים המופעלים של אנזימים נוגדי חמצון ומלווים (Hsp70, MnSOD) מגבירים את העמידות לעקה חמצונית ותרמית.

הצהרות המחברים

"אנחנו הראשונים לאגד ראיות לכך שחיישני חסינות מולדת, שחיישנים מיטוכונדריאליים לא רק מתווכים דלקת, אלא מניעים התאמות מטבוליות מרכזיות לפעילות גופנית", אומר ג'ין מא.

"מיקוד במסלול cGAS–STING בשריר הוא דרך מבטיחה לפיתוח 'פעילות גופנית מולקולרית' שיכולה לספק חלק מהיתרונות של פעילות גופנית לחולים שאינם מסוגלים לבצע פעילות גופנית", מוסיף פול הואנג.

סיכויי שידור

1. חיקוי כושר: אגוניסטים של מולקולות קטנות של STING או משדפיירים של CHCHD4/TRIAP1 יכולים לחקות את השפעות הפעילות הגופנית.
2. טיפול במחלות מטבוליות. גירוי של ציר זה עשוי להפוך לאסטרטגיה חדשה להשמנת יתר, סוכרת מסוג 2 וסרקופניה בקרב קשישים.
3. שיפור ההתאוששות. חיזוק החוסן המיטוכונדריאלי יאיץ את השיקום לאחר פציעות וניתוחים.

מחקר זה מדגיש את האופי הכפול של מיטוכונדריה וחסינות מולדת: בנוסף להגנה מפני פתוגנים, הן מהוות מרכזי איתות המקשרים פעילות גופנית לבריאות מטבולית ועמידות בפני מתחים.