Энергия мозга. Теория развития всех психических заболеваний, объясняющая их общую причину

Для некоторых гормонов митохондрии имеют еще большее значение – к ним относятся кортизол, эстроген и тестостерон. Ферменты, необходимые для запуска производства этих гормонов, находятся только в митохондриях. Без них эти гормоны не вырабатываются. Но это еще не все. Митохондрии в других клетках иногда имеют рецепторы для этих гормонов. Таким образом, в некоторых случаях гормоны могут начинать свой путь в митохондриях клеток одного типа и заканчивать в митохондриях клеток другого типа.

Митохондрии создают реактивные формы кислорода и помогают от них избавляться

Митохондрии сжигают топливо – углеводы, жиры или белки. При этом иногда образуются отходы. В процессе сжигания топлива электроны движутся по цепи переноса электронов. Они являются источником энергии, которая обычно используется для производства АТФ или выделения тепла. Вместе с тем иногда эти электроны просачиваются за пределы привычной системы. Когда это происходит, они образуют так называемые реактивные формы кислорода (РФК) (21). К ним относятся такие молекулы, как супероксид-анион (O₂^-), перекись водорода (H₂O₂), гидроксильный радикал (-OH) и органические пероксиды. Одно время исследователи считали, что РФК – это просто токсичные отходы. Теперь же мы знаем, что небольшое количество РФК на самом деле служит в качестве полезного сигнального процесса внутри клетки. Так, в работе, опубликованной в 2016 году в журнале Nature, было показано, что РФК являются основными регуляторами производства тепла и расхода энергии – общего показателя скорости обмена веществ (22). Вместе с тем большое количество РФК оказывает токсичное воздействие и приводит к воспалению (23). Возможно, вы слышали термин «окислительный стресс» – это он и есть! Известно, что РФК вызывают повреждение митохондрий и клеток. Они связаны со старением и многими заболеваниями. Учитывая, что РФК производятся прямо в митохондриях и обладают повышенной химической активностью, они часто первым делом повреждают митохондрии. Митохондриальная ДНК никак не защищена, поэтому известно, что большое количество РФК приводит к мутациям митохондриальной ДНК. Эти РФК могут повредить и внутренние компоненты митохондрий. При попадании за пределы митохондрий, они способны навредить всей клетке.

Кроме того, митохондрии выполняют функцию уборщиков РФК. Помимо производства РФК, митохондрии также подчищают некоторые из них с помощью сложной системы ферментов и других факторов, которые служат для детоксикации РФК (24). У клеток есть и другие антиокислительные системы, однако митохондрии играют в этом процессе не последнюю роль. Когда система детоксикации не работает, использованные продукты РФК могут накапливаться и вызывать повреждения. Это приводит к клеточной дисфункции, которая проявляется в виде старения, гибели клеток и болезней.

Митохондрии – оборотни

Митохондрии меняют форму в ответ на различные факторы окружающей среды. Иногда они длинные и тонкие. В других случаях – короткие и толстые. Бывают даже круглые органеллы. Помимо изменения формы, они постоянно взаимодействуют друг с другом: сливаются, образуя одну митохондрию, либо делятся с образованием двух новых. Эти изменения формы очень важны для функционирования клетки. В 2013 году в двух статьях, опубликованных в журнале Cell, было показано, что процесс слияния митохондрий существенно влияет на отложение жира, пищевое поведение и ожирение (25). В результате изменения формы митохондрий и их слияния формируются сигналы, воздействующие на весь организм человека. Когда митохондрии не могут выполнить эти действия, возникают проблемы с обменом веществ, причем не только в отдельных клетках, но и во всем организме.

Митохондрии играют главную роль в экспрессии генов

Ядерная ДНК – это место, где находится геном человека. Она содержится в ядре клетки. Исследователи когда-то считали, что гены контролируют все в человеческом организме. Они полагали, что ядро – это центр управления клеткой. Теперь мы знаем, что дело не всегда в самих генах, а скорее в том, что заставляет определенные гены включаться или выключаться. Эти механизмы изучает наука эпигенетика.

Митохондрии являются первичными регуляторами эпигенетики. Они посылают сигналы в ядерную ДНК несколькими различными способами. Иногда это называют ретроградным ответом.