Zen och konsten att underhålla mitokondrierna: Dödens maskineri ger ett hälsosammare liv

ackumulering och överföring genom programmerad celldöd (PCD) och åldrande. Kredit: eLife 2023
ackumulering och överföring genom programmerad celldöd (PCD) och åldrande. Kredit: eLife 2023

Vi strävar alla efter en lång livslängd, men det som är mest eftertraktat är en lång period av kraft och hälsa, eller ”healthspan”, som föregår den oundvikliga nedgången vid stigande ålder. Forskare vid UC Santa Barbara har upptäckt att de dödsinstrument som celler använder för att begå självmord när saker går fel bidrar till att skapa ett längre och friskare liv genom att återuppliva de specialiserade cellkompartment som kallas mitokondrier.

Mitokondrierna genererar energi för alla våra aktiviteter, från rörelse till tanke. Dessa kraftverk inuti våra celler härstammar från vad som en gång var fritt levande bakterier.

”Vi är en slags hybridvarelse som uppstod ur två oberoende evolutionära linjer: mitokondrierna, som en gång var bakterier, och resten av cellen som omger dem”, konstaterar Joel Rothman, professor i molekylärbiologi vars laboratorium genomförde forskningen.

Detta dubbla evolutionära ursprung innebär att vårt DNA finns i två separata utrymmen i var och en av våra celler: kärnan, där det mesta av vårt genom finns, och mitokondrierna med sitt eget DNA, som en kvarleva av deras bakteriella ursprung.

”När vi åldras ackumuleras skador på DNA i dessa cellulära kraftverk, vilket bidrar till åldersrelaterad nedgång”, konstaterar Rothman. ”Vår upptäckt avslöjar ett sätt att avlägsna defekta mitokondrier, vilket resulterar i föryngring av cellerna.”

Forskningen, som nyligen publicerades i tidskriften eLife, visar att det biologiska maskineri som fungerar som en ”kill switch” för celler som är potentiellt skadliga, t.ex. cancerceller, också eliminerar mitokondriernas defekta DNA.

”Det finns en Yin och Yang i mitokondrierna”, säger Pradeep Joshi, senior forskare och medförfattare till publikationen. ”De producerar den energi som upprätthåller livet. Men för varje andetag producerar mitokondrierna också reaktiva syreföreningar, skadliga molekyler som skadar DNA och andra delar av våra celler.”

Ju längre vi lever, desto fler skador uppstår. Dessa skador minskar mitokondriernas energiproduktion, vilket får negativa konsekvenser för vår hälsa. Eftersom hjärtat, musklerna och hjärnan kräver mest av denna energiförsörjning är åldrande oundvikligen förknippat med hjärtsvikt, förlust av muskelfunktion och demens.

Enligt Joshi kan ”åldrande betraktas som en sorts mitokondriell sjukdom. Om vi kunde rensa bort mitokondriella skador skulle vi kunna förbättra hälsan och livslängden.”

Forskargruppen upptäckte ett system för att rensa ut skadade mitokondrier genom att använda en liten mask som kallas C. elegans, känd för många framsteg inom biomedicin, inklusive de som belönats med sex Nobelpris.

Forskarna fann att enzymer som ansvarar för att döda celler också krävs för att avlägsna skadat mitokondriellt DNA. I avsaknad av dessa enzymer ansamlas defekta mitokondrier på hög.

Rothman och hans kollegor blev förvånade över att upptäcka att även om vissa av samma proteiner är inblandade, skiljer sig den övergripande processen för att avlägsna de skadade mitokondrierna från den som normalt används för att avlägsna överflödiga celler. ”Maskineriet för celldöd verkar ha fått en ny inriktning för att rensa ut dåliga mitokondrier”, konstaterar Joshi. ”På så sätt återställer de hälsan hos dessa livsviktiga kraftverk.”

Som människa ärver du ditt mitokondriella DNA uteslutande från din mamma, och detsamma gäller för de djur som användes i studien. Forskarna upptäckte att bördan av defekta mitokondrier hos mödrar ökar med åldern. ”Tyvärr går de dåliga mitokondrier som byggs upp hos mödrar när de blir äldre i arv till deras barn”, säger Rothman.

Den goda nyheten är dock att det var möjligt att minska både ackumuleringen och nedärvningen av de defekta mitokondrierna: forskarna fann att en enda genförändring som gör att djuren åldras långsammare och som förlänger deras livslängd mildrar dessa problem.

”Att sakta ner ’åldringsklockan’ verkar leda till att defekta mitokondrier ackumuleras långsammare, vilket ökar möjligheten att insatser mot åldrande kan leda till friskare mitokondrier”, konstaterar Rothman, som också är grundare och chef för Center for Aging and Longevity vid UCSB.

Dessa upptäckter pekar på framtida strategier för att avlägsna försvagade mitokondrier och föryngra celler, vilket banar väg för ytterligare år av livfullt, sjukdomsfritt liv för oss alla att njuta av.

Ytterligare information: Sagen Flowers et al, Regulation of defective mitochondrial DNA accumulation and transmission in C. elegans by the programmed cell death and aging pathways, eLife (2023). DOI: 10.7554/eLife.79725

Bli först med att kommentera

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte att publiceras.