Aktywacja mitofagii – nowy sposób walki ze starzeniem skóry

• Strona główna
• Artykuły
• Aktywacja mitofagii – nowy sposób walki ze starzeniem skóry

Data publikacji: 2018-02-22 / Autor: Marcin Siekierski, Provital Polska Sp. z o.o.

Aktualne badania naukowe wskazują bowiem, że dysfunkcja mitochondriów odgrywa kluczową rolę w złożonej sieci procesów prowadzących do starzenia się komórek i organów, w tym komórek skóry.

Wpływ mitochondriów na starzenie

Mitochondria są znane przede wszystkim jako centra energetyczne komórki i swoiste „elektrownie”, które w procesie oddychania komórkowego wytwarzają energię niezbędną do prawidłowego funkcjonowania komórki. Synteza adenozynotrifosforanu (ATP) to złożony i wieloetapowy proces, składający się z licznych reakcji biochemicznych, tworzących wspólnie cykl kwasu cytrynowego (tzw. cykl Krebsa). Jednym z jego elementów jest transport w łańcuchu oddechowym wysokoenergetycznych elektronów pochodzących z metabolizmu składników odżywczych. Część elektronów opuszcza jednak mitochondrium i daje początek reaktywnym formom tlenu (RFT, ang. ROS – Reactive Oxygen Species), które utleniają proteiny, DNA oraz lipidy komórek.

Niski poziom RFT w komórce to zjawisko korzystne z punktu widzenia potrzeb sygnałowych. Sytuacja jednak znacznie się pogarsza, gdy dochodzi do uszkodzenia mitochondrium oraz akumulacji tych uszkodzeń na skutek stresu oksydacyjnego (brak równowagi między produkcją wolnych rodników a ich unieszkodliwianiem przez antyoksydanty), stanów zapalnych lub starzenia. Uszkodzone mitochondrium funkcjonuje bowiem w zaburzony sposób, produkując mniejszą ilość energii kosztem zwiększonej syntezy wolnych rodników. Wywołuje to efekt błędnego koła – reaktywne formy tlenu, uwalniane na skutek niewłaściwego działania łańcucha oddechowego, jeszcze silniej potęgują niszczenie pozostałych składników komórek, co prowadzi do dalszego zmniejszenia wytwarzania ATP, zwiększonego stresu oksydacyjnego, a nawet śmierci komórek. W związku z tym, że jakość mitochondriów spada wraz z wiekiem, ich dysfunkcja uznawana jest obecnie za jedną z cech starzenia się organizmu. Odnosząc powyższą sytuację do komórek skóry, zaburzenie funkcjonowania mitochondriów i zmniejszony poziom energii będą oznaczały spadek aktywności fibroblastów w zakresie produkcji podstawowych protein strukturalnych macierzy pozakomórkowej (kolagen, elastyna), z kolei nadmiernie zwiększona ilość reaktywnych form tlenu wywoływać będzie kolejne degradacje składników skóry. Efektem końcowym będzie spadek jędrności i elastyczności oraz pojawienie się zmarszczek – czyli głównych oznak starzenia skórnego.

Wbrew klasycznemu rozumowaniu, mitochondria nie są odizolowanymi składnikami komórek. Wręcz przeciwnie, tworzą one swoistą „społeczność” wewnątrz komórki, która może stanowić nawet 25% jej wnętrza i która podlega stałym zmianom (migracja, łączenie, podział). Procesy te regulują funkcjonowanie oraz jakość mitochondriów, ale wraz z wiekiem ich dynamika spada, co wpływa na skuteczność działania tych organelli. Ponieważ zachowanie odpowiednio dużej populacji zdrowych mitochondriów jest kluczowe dla prawidłowego działania komórek, rozwinęły one specyficzny mechanizm kontroli jakości. W 2005 roku J.J. Lemasters zaproponował termin mitofagia, jako charakterystyczny dla organelli proces degradacji uszkodzonych mitochondriów w lizosomach.

Mitofagia – recykling mitochondriów

Mitofagia to inaczej selektywna odmiana autofagii – mechanizmu polegającego na trawieniu przez komórkę zużytego materiału komórkowego, opisanego szczegółowo przez Yoshinori Ohsumi, laureata Nagrody Nobla z medycyny w roku 2016. W przypadku mitofagii istnieje kilka sugerowanych dróg, za pomocą których może przebiegać ten proces, jednak najdokładniej scharakteryzowana jest obecnie ścieżka uwzględniająca wpływ protein PINK1 oraz Parkin. W uszkodzonych mitochondriach zachodzi depolaryzacja wewnętrznej błony komórkowej, wywołująca wzrost stężenia PINK1 oraz Parkin w błonie zewnętrznej, zmianę jej struktury proteinowej oraz spadek potencjału. Jest to sygnał inicjujący rozpoczęcie mitofagii, czyli zamknięcie mitochondrium w pęcherzyku i jego trawienie przez lizosom. Część fragmentów rozłożonego mitochondrium jest odrzucana jako odpad, podczas gdy pozostałe są wykorzystywane w procesie biogenezy do stworzenia nowego mitochondrium. Ten specyficzny mechanizm można zatem przyrównać do recyklingu komórkowego, który jednocześnie działa niczym kontrola jakości mitochondriów. Mitofagia, wraz z mitobiogenezą, odpowiadają bowiem wspólnie za prawidłowy obrót mitochondriów i zachowanie homeostazy komórek.

CAŁY ARTYKUŁ ZNAJDĄ PAŃSTWO W NR 4/2017 KWARTALNIKA "CHEMIA I BIZNES. RYNEK KOSMETYCZNY I CHEMII GOSPODARCZEJ". ZAPRASZAMY.

przemysł kosmetycznymitofagiastarzenie się