Эгоистичная митохондрия. Как сохранить здоровье и отодвинуть старость

Результаты недавних исследований говорят о том, что митохондриальная дисфункция играет важную роль в патогенезе диабета II типа, при котором существуют проблемы как в плане выработки инсулина, так и его нормального использования (вследствие нарушения восприимчивости клеток и тканей к инсулину), причем нарушение нормальной работы митохондрий фиксируется уже на ранних этапах заболевания.

В отличие от этого, диабет I типа вызывается именно нарушениями в работе иммунной системы (как мы отметили выше, речь идет об атаке защитных сил организма на β-клетки поджелудочной железы). Однако с митохондриями надо работать и при таком заболевании. Возможно, они представляют собой один из факторов его патогенеза, и, безусловно, восстановление и поддержание функциональности митохондрий — неотъемлемая часть лечения диабета I типа и предотвращения его долгосрочных последствий.

Вне зависимости от причин своего возникновения диабеты обоих типов (а также менее распространенные формы, такие как митохондриальный диабет, рассматриваемый в следующем разделе) связаны с одними и теми же длительными осложнениями, так как в основе них лежат патогенные процессы на митохондриальном уровне. Вообще нарушение функции митохондрий клеток и тканей по-разному влияет на развитие диабета. В настоящий момент научное сообщество сконцентрировано на изучении клеток, ответственных за выработку инсулина (инсулинопродуцирующих β-клеток); клеток, являющихся целью инсулина (клеток скелетных мышц и мышц сердца, печени), а также органов и тканей, в наибольшей степени страдающих при диабете (почек, сетчатки глаза, нервов и сосудов).

Диабет II типа считается прогрессирующим заболеванием: подавляющее большинство ученых считает, что на ранних его этапах происходит существенное нарушение взаимодействия инсулина с клетками соответствующих тканей, тогда как проблемы с понижением уровня глюкозы в крови связаны с дисфункцией инсулинопродуцирующих β-клеток. Результатом такой дисфункции является стойкое понижение способности организма вырабатывать достаточное количество инсулина для того, чтобы удовлетворять потребности и без того лишенных глюкозы клеток.

Повышенное содержание глюкозы в крови называется гипергликемией и вызывает озабоченность со стороны медиков. Данные исследований показывают, что гипергликемия вызывает образование супероксидов в митохондриях эндотелиальных клеток (эндотелий — однослойный пласт плоских клеток, выстилающий внутреннюю поверхность кровеносных и лимфатических сосудов, сердечных полостей), являющееся важным фактором осложнений (например, сердечно-сосудистых заболеваний) при диабете. Формирование супероксидов в эндотелиях способствует развитию атеросклероза, гипертонии, сердечной недостаточности, а также процессов старения и сепсиса.

Кроме того, повышенная концентрация глюкозы в крови при диабете вызывает гликирование белков. Речь идет о так называемых конечных продуктах гликирования (advanced glycation end-products, AGEs). По своей сути гликирование — это сложная цепная биохимическая реакция между аминокислотами (читай: белками), жирами, ДНК и свободными моносахаридами (глюкоза, фруктоза, рибоза, галактоза и другие). Такая реакция встречается не только в живом организме, но и в кулинарии. Гликирование можно сравнить с карамелизацией, в результате которой продукт приобретает коричневый цвет за счет формирования прослойки из поврежденных белков. Коричневая хрустящая ароматная корочка на хлебе, жареная картошечка, подрумяненный стейк — всех их объединяет высокий уровень продуктов гликирования. Эти вещества не только образуются в организме, но и попадают с пищей (поэтому жареные продукты считаются вредными). Работа гликированных белков нарушается в различной степени: от простого прекращения функционирования (что при всей кажущейся безобидности может быть весьма опасным) до причинения вреда клеткам. Кроме того, гликированные белки могут прилипать к митохондриям и тем самым приводить к их дисфункции.

Важно отметить, что клетки скелетных мышц больных диабетом II группы характеризуются пониженным качеством работы ЭТЦ, а их митохондрии по своим размерам уступают митохондриям здоровых людей. Помимо этого, повреждение митохондрий при диабете представляет собой основную причину накопления липидов в клетках. Ключевым фактором окисления липидов в митохондриальном матриксе является ген под названием коактиватор 1а PPARG (или PGC-1), и при диабете II экспрессия этого гена нарушена. В результате накапливающиеся липиды превращаются в цитотоксические соединения, повреждающие митохондрии и приводящие к инсулинорезистентности клеток.