Mitochondria, Immunity at Sport: Isang Bagong Target para sa Paglaban sa Obesity na Kaugnay ng Edad

Ang mga siyentipiko mula sa US National Heart, Lung, and Blood Institute (NHLBI, NIH) - Jin Ma, Annie Son, Yulim Son, Ping-Yuan Wang at Paul Hwang - ay nag-publish ng review saTrends in Endocrinology & Metabolism kung saan ibinubuod nila ang ebidensya para sa mahalagang papel ng mitochondrial innate immune signaling sa kung paano umaangkop ang skeletal muscle sa pag-eehersisyo at pagkakaroon ng metabolic resistance sa pagtanda ng obesity at metabolic resistance.

Problema

Ayon sa kaugalian, ang nagpapasiklab na tugon pagkatapos ng ehersisyo ay itinuturing na isang "side effect" ng microdamage sa mga kalamnan. Ngunit ang lumalagong ebidensya ay nagmumungkahi na ang isang kinokontrol na immune response ay mahalaga para sa muling pagtatayo ng mga metabolic program ng kalamnan-binabawasan nito ang mga tindahan ng taba, pinapabuti ang sensitivity ng insulin, at pinapalakas ang cellular resistance sa stress.

Ang cGAS–STING–NF-κB backbone

1. Nabawasan ang CHCHD4 at TRIAP1

   • Sa regular na ehersisyo, ang mga antas ng dalawang protina, CHCHD4 at TRIAP1, na kasangkot sa mitochondrial homeostasis, ay bumababa sa skeletal muscle mitochondria.

2. Pag-activate ng cGAS–STING

   • Ang kakulangan ng mga protina na ito ay nagreresulta sa "leakage" ng mitochondrial DNA sa cytosol, kung saan kinikilala ito ng cGAS (cyclic GMP-AMP synthase) sensor.

   • Binubuo ng CGAS ang pangalawang messenger na cGAMP, na nagpapagana sa STING adapter sa endoplasmic reticulum.

3. Pagsasama ng NF-κB pathway

   • Ang STING-dependent kinase cascade ay nag-trigger ng transcription factor na NF-κB, na kinokontrol ang pagpapahayag ng mga gene na responsable para sa mitochondrial biogenesis, angiogenesis at proteksyon ng antioxidant.

Mga epektong biyolohikal

• Pagbagay sa pagsasanay

  • Ang pagbuo ng bagong mitochondria at capillary network ay pinasigla, at ang aerobic na kapasidad ng mga kalamnan ay napabuti.

• Metabolic na paglaban

  • Ang mga mutant na daga na may CHCHD4 haploinsufficiency ay protektado mula sa labis na katabaan sa huling bahagi ng buhay sa kabila ng mataas na calorie na diyeta.

• Cellular resilience

  • Ang mga naka-switch na gene ng antioxidant enzymes at chaperones (Hsp70, MnSOD) ay nagpapataas ng resistensya sa oxidative at thermal stress.

Mga pahayag ng mga may-akda

"Kami ang unang nagtipon ng katibayan na ang mitochondrial sensors ng likas na kaligtasan sa sakit ay hindi lamang namamagitan sa pamamaga ngunit sa halip ay nagtutulak ng mga pangunahing metabolic adaptation upang mag-ehersisyo," sabi ni Jin Ma.

"Ang pag-target sa cGAS–STING pathway sa kalamnan ay isang magandang paraan para sa pagbuo ng isang 'molecular exercise' na maaaring magbigay ng ilan sa mga benepisyo ng ehersisyo sa mga pasyenteng walang kakayahang mag-ehersisyo," dagdag ni Paul Hwang.

Mga Prospect ng Broadcasting

1. Fitness mimetics: Ang mga small molecule STING agonist o CHCHD4/TRIAP1 modifier ay maaaring gayahin ang mga epekto ng ehersisyo.
2. Metabolic disease therapy. Ang pagpapasigla ng axis na ito ay maaaring maging isang bagong diskarte para sa labis na katabaan, type 2 diabetes mellitus at sarcopenia sa mga matatanda.
3. Pinahusay na pagbawi. Ang pagpapalakas ng mitochondrial resilience ay magpapabilis ng rehabilitasyon pagkatapos ng mga pinsala at operasyon.

Itinatampok ng pag-aaral na ito ang dalawahang katangian ng mitochondria at likas na kaligtasan sa sakit: bilang karagdagan sa pagprotekta laban sa mga pathogen, sila ay mga hub ng senyales na nag-uugnay sa pisikal na aktibidad sa metabolic na kalusugan at katatagan ng stress.