Жизнь и смерть митохондрий

    Митохондрии – маленькие труженики или большие начальники?

    Если вы думаете, что самая важная для нас история совместной жизни начинается во время свадьбы, то это совсем не так. Самая важная история совместной жизни каждого человека началась более миллиарда лет назад, когда наши далекие одноклеточные предки вынуждены были подписать «брачный контракт» с теми, кого мы сейчас называем митохондрии (см. теория симбиогенеза).

    Митохондрии имеют две мембраны (внутреннюю и внешнюю) и собственный наследственный материал в виде ДНК (рис.1). На внутренней мембране митохондрий находится система окислительного фосфорилирования, работа которой обеспечивает окисление энергетических субстратов с образованием АТФ.


    Рис. 1. Схематическое строение митохондрии

    В брачном контракте клетки и митохондрии нет пункта «в болезни и здравии», — и хорошо. Если митохондрия становится старой, клетка может ее убить в процессе митофагии, а митохондрии, в свою очередь, регулируют процесс апоптоза у недееспособных и старых клеток. Если процесс обоюдного контроля качества нарушается, запускаются механизмы старения. Нарушаются механизмы апоптоза, увеличивается количество свободных радикалов, не контролируемых митохондрией. Это вызывает системное воспаление, повреждение ДНК клетки. Таким образом, есть сильная взаимосвязь между МХ дисфункцией, возраст-зависимыми заболеваниями, старением организма и метаболическими дисфункциями [1]. Метаболическая дисфункция – неизменный всадник апокалипсиса старения.

    «Как белка в колесе» — динамика митохондрий


    Не вся вина за метаболические нарушения лежит на нашем переедании. Метаболические нарушения связывают, в первую очередь, с неспособностью митохондрий справиться с питательными веществами. Митохондриям в клетке приходится нелегко. Мы «кормим» свои клетки то слишком много, то слишком мало, а предъявляем им «заявку» выдать энергию в виде АТФ, количество которой точно должно соответствовать нашим потребностям. Для того чтобы регулярно «выкручиваться» из этой ситуации митохондрии и правда используют некоторые «движения» — деление (fission) и слияние (fusion). Эти «митодвижения» объединяют под названием «динамика митохондрий». Баланс между делением и слиянием митохондрий — центральный механизм биоэнергетической адаптации к метаболическим потребностям клетки [2, 3].

    Больше всего митохондрий находится в тканях с высокими энергетическими потребностями, — мышцы, печень, бурая жировая ткань, мозг. Неудивительно, что и динамика митохондрий в этих тканях изучена лучше.

    Итак, если в клетку какой-либо из этих тканей (кроме некоторых нейронов в мозге, об этом потом) поступает большое количество питательных веществ (поступление превышает затраты), то митохондрии находятся в разделенном (фрагментированном) состоянии. Если клетка находится в состоянии голода (поступления меньше затрат), то происходит слияние митохондрий и они находятся в соединенном состоянии. [3,4]. Так поддерживается гомеостаз клетки (рис.2).


    Рис. 2 Регулирование морфологии и биоэнергетической эффективности митохондрий в ответ на избыточное или недостаточное поступление питательных веществ [из 2]

    Клеточный метаболический гомеостаз зависит от баланса между потреблением питательных веществ и их расходом. Перемены в поставке питательных веществ приводит к клеточным адаптациям для восстановления баланса. Избыток питания приводит к фрагментации митохондриальной сети, что вызывает снижение биоэнергетической эффективности митохондрий. Это позволит избежать потерь энергии. Напротив, при метаболическом голоде митохондрии удлиняются, чтобы увеличить свою биоэнергетическую эффективность.

    В чем хитрость этих движений? Если клетка находится в состоянии голода, то слияние митохондрий позволяет увеличить их биоэнергетическую эффективность (количество АТР, которое создается на молекулу питательного вещества). Если же в клетку поступает избыток питательных веществ, то их можно либо 1) запасти, либо 2)рассеять эту энергию в виде тепла. Задача митохондрий в этом случае, — рассеять больше энергии в виде тепла, запасти меньше в виде АТФ (накопление NADH и АФК приведет к окислительному стрессу). Фрагментация митохондрий позволяет им снизить биоэнергетическую эффективность, главным механизмом снижения которой считается «утечка» протонов.

    Так что, мы ходим на работу, а жизнь митохондрий постоянно протекает в режиме цикла деления и слияния (рис 3).


    Рис.3 Баланс энергопотребления и энерогообеспечения связан с соответствующими изменениями архитектуры митохондрий и их биоэнергетической эффективностью [из 3]
    Физиологические процессы, связанные с увеличением спроса на энергию и снижением энергопоставок, (например, острый стресс, голодание и фаза G1/S) характеризуются удлинением митохондрий и дыханием, связанным с синтезом АТФ. С другой стороны, физиологические процессы, связанные с уменьшением спроса на энергию и увеличением ее поставок (высокий уровень питательных веществ, ожирение и диабет типа 2), связаны с фрагментацией митохондрий, выделением тепла или снижением функции митохондрий.


    Здоровые циклы деления и слияния – залог метаболического здоровья клетки


    Нормальный цикл деления митохондрий и их слияния является ключевым звеном контроля их качества. Почему? При делении митохондрий образуется две дочерние, одна из которых имеет более высокий мембранный потенциал и идет дальше в цикл слияния-деления, а другая, с более деполяризованной мембраной, остается отделенной до восстановления мембранного потенциала. Если потенциал восстанавливается, — она воссоединяется с митохондриальной сетью. Если она остается деполяризованной, то она элиминируется в процессе аутофагии, что является залогом качества пула митохондрий (рис.4).

    Длительное ингибирование деления митохондрий (при длительном клеточном голодании) приводит к накоплению поврежденных митохондрий, которые не могут быть сегрегированы [3, 4].

    С другой стороны, избыток питательных веществ приводит к ингибированию слияния митохондрий, что приводит к нарушению цикла митохондриальной динамики, увеличивает внутриклеточную митохондриальную гетерогенность. Да, при избытке еды фрагментация митохондрий протективна, однако длительная фрагментация, как и длительное слияние, вредна для контроля качества митохондрий. Не происходит селективного удаления, митохондриальная масса будет уменьшаться и состоять из небольших деполяризованных митохондрий.


    Рис.4 Жизненный цикл митохондрий и его регулирование доступностью питательных веществ [из 3]

    Митофузины – не просто какие-то белки


    На молекулярном уровне слияние митохондрий является двухстадийным процессом, который требует координированного слияния внешней и внутренней мембран в ходе отдельных последовательных событий. У млекопитающих этот процесс регулируется тремя белками, которые относятся к GTPазам: Mfn1 и Mfn2 необходимы для слияния внешней мембраны, а ОРА1 – для слияния внутренней мембраны. Для деления нужны другие белки, — Fis1 и Drp1.

    Роль белков-митофузинов была изучена в loss- and gain-of function studies. Мышки, мутантные по белкам-митофузинам, погибают еще в mid-gestation, потому что у них невозможным становится слияние митохондрий. Митофузины важны для процессов аутофагии и митофагии. Снижение экспрессии Mfn2 в кардиомиоцитах блокирует запуск процесса аутофагии, потому что блокируется слияние аутофагосом с лизосомами. Истощение Mfn2 приводит к снижению потенциала мембран митохондрий, для компенсации происходит снижение работы дыхательной цепи, возрастает поглощение глюкозы и снижается синтез гликогена. Клетка переходит на анаэробный глиоклиз, а это – путь к онкологическому перерождению клетки. Дефицит Mfn2 приводит к нейродегенеративным изменениям. Повышение экспрессии Mfn2 в скелетных мышцах повышает их чувствительность к инсулину.

    Mfn1 выполняет сходные функции, однако, вероятно, в других тканях (экспрессия Mfn2 и Mfn1 различается в разных тканях) – Mfn1 экспрессируется в большей степени в сердце, печени, поджелудочной, яичках, а Mfn2 в сердце, скелетных мышцах, мозге, бурой жировой ткани.
    Таким образом митофузины являются ключевыми регуляторами динамики митохондрий. Экспрессия митофузинов различна в различных органах, они обеспечвают биоэнергетическую эффективность и механизмы адаптации к доступности питательных веществ, а также от них зависит «судьба» клетки. Не удивительно, что митохондриальные fusion белки являются потенциальными таргетами фармакологических вмешательств [2, 5].

    Гипоталамус, митохондрии, метаболическая дисфункция и старение


    Динамика митохондрий важна во всех клетках. В бета-клетках поджелудочной железы митохондрии являются сенсорами питательных веществ и генераторами сигналов синтеза инсулина, в мышцах динамика митохондрий важна для регуляции метаболизма глюкозы и т.д. Однако человек не просто совокупность клеток разного типа, каждая из которых принимает самостоятельные решения. Организм – это система, у которой есть центральное регуляторное звено поддержания гомеостаза энергии и глюкозы. Этим главным регулятором является гипоталамус.

    Гипоталамус расположен в промежуточном мозге и именно он обеспечивает взаимосвязь нервной и гуморальной систем регуляции. Нейроны гипоталамуса воспринимают, обрабатывают и реагируют на сигналы от жировой ткани (лептин), поджелудочной железы (инсулин), и прочие гормональные стимулы (грелин, холецистокинин, панкреатический полипептид и др.). Гипоталамус управляет деятельностью эндокринной системы человека благодаря тому, что его нейроны способны выделять нейроэндокринные трансмиттеры, стимулирующие или угнетающие выработку гормонов гипофизом. Иными словами, гипоталамус, масса которого не превышает 5 % мозга, является центром регуляции эндокринных функций и поддержания гомеостаза всего организма.

    Еще Дильман (Дильман В. М «Большие биологические часы») указывал на ведущую роль гипоталамуса в планомерном развитии метаболической дисфункции, приводящей к ожирению, сахарному диабету, сердечно-сосудистым, онкологическим заболеваням и старению. Согласно сформированной Дильманом теории гиперадаптоза чувствительность рецепторов гипоталамуса к сигналам, поступающим от тканей организма (лептин, инсулин и др.) постепенно планомерно снижается с возрастом. Для того, чтобы вызывать его «ответ» нужно все больше и больше того или иного гормона, — больше инсулина, больше лептина. Развивается инсулин- и лептинрезистентность, метаболические заболевания, приводящие к старению и смерти.

    В зависимости от выполняемых функций группы нейронов объединяют в ядра гипоталамуса. Одно из них – аркуатное (дугообразное) ядро является ключевым регулятором пищевого поведения и обмена веществ. В нем могут образовываться орексигенные нейропептиды (стимулируют аппетит) и анорексигенные (подавляют аппетит), относящиеся, соответственно к AgRP и POMC нейронам. Периферические сигналы (инсулин, грелин, лептин и др) влияют на экспрессию пептидов, стимулирующих либо подавляющих аппетит, что обеспечивает слаженность центральной регуляции (рис.5).


    Рис. 5. Гипоталамический контроль метмболизма энергии. Мозг интегрирует метаболические сигналы (лептин, инсулин, грелин, PYY3-36) от периферических тканей, таких как поджелудочная железа, жировая ткань, желудок. В мозге специализированные нейронные сети координируют адаптивные изменения в поглощении и расходе пищи [из 5].

    Так кто и как регулирует чувствительность нейронов гипоталамуса?


    Изучение динамики митохондрий в тканях мозга показало, что динамика митохондрий играет существенную роль в способности нейронов гипоталамуса контролировать уровень глюкозы и гомеостаз энергии в организме [6,7,8].

    В AgRP нейронах (hunger-promoting AgRP neurons), которые стимулируют аппетит и регулируют набор массы, голодание приводит к делению митохондрий, а high-fat feeding – к слиянию. То есть ответ митохондрий отличается от такового в большинстве других клеток.

    Слияние МХ в этих нейронах регулирует электрическую активность в ответ на высокожировую диету, стимулируя выработку орексигенного пептида (AgRP пептида) оно необходимо для набора веса и отложения жира при избытке питательных веществ. Делеции Mfn1 и Mfn2 в этих нейронах приводили к меньшему набору веса у крыс за счет снижения уровня циркулирующего лептина.

    РОМС нейроны (подавляют аппетит) имеют противоположную функцию, и динамика митохондрий в ответ на поступление питательных веществ у них иная. Снижение экспрессии митофузинов в этих нейронах приводит к нарушению связи митохондрий с ЭПС, а в результате – гиперфагия, лептинрезистентность и ожирение. При этом возрастало употребление пищи, а энергозатраты снижались.

    Таким образом, ответ организма на высокожировую диету зависит от паттернов динамики митохондрий в нейронах гипоталамуса. Ремоделирование митохондрий в нейронах обеспечивает их ответ на поступление в организм питательных веществ, стимулирует выработку нейропептидов, которые будут либо стимулировать либо подавлять аппетит, влияя на метаболизм на уровне организма (Рис.6).


    Рис.6. Метаболическая адаптация к стимулам окружающей среды [из 2]

    В ответ на экзогенные стимулы Mfns вовлечены в трансдукцию метаболического сигналинга в разных органах, что обеспечивает поддержание гомеостаза энергии всего организма. В частности, в ответ на потребление пищи, изменения температуры, стресс или физические упражнения, бурая жировая ткань, мозг, сердце или скелетные мышцы адаптируют свой метаболизм для контроля питания, веса тела, сократительных функций, антиоксидантного ответа или чувствительности к инсулину.

    Как повлиять на динамику митохондрий?


    1. Питание и физические упражнения

    Циклы питания Избыток пищи и высокожировая диета (HFD) ингибирует слияние митохондрий в клетках (в некоторых нейронах мозга механизм иной). Незавершенный цикл деления-слияния митохондрий нарушает процессы аутофагии → увеличивается внутриклеточная гетерогенность митохондрий → не происходит селективного удаления митохондрий → накапливаются митохондрии с дисфункцией.

    Calorie restriction (fed/fasting cycle) стимулирует биоэнргетическую адаптацию, обеспечивая работу механизмов качества митохондрий.

    2. Здоровые мембраны: стеариновая кислота, кардиолипин, фосфатидная кислота

    От «здоровья» мембран митохондрий зависят все ключевые процессы, — аутофагия, митофагия, апоптоз, связь митохондрий с эндоплазматической сетью, динамика митохондрий. Мембраны клеточных органелл состоят из липидов и из белков. Ремоделирование этих мембран контролируется взаимодействиями между специфическими липидами и белками.

    К насыщенным жирным кислотам относится пальмитиновая (С16) и стеариновая (С18). Показано, что употребление стеариновой кислоты (C18:0) стимулирует процесс слияния митохондрий. Действие ее связано с влиянием на митофузины. У мышей диетические добавки стеариновой кислоты могут частично восстанавливать митохондриальную дисфункцию, вызванную мутациями в генах Pink1 или parkin. В нейтрофилах людей, находящихся 2 дня на low-С18:0 диете, митохондрии находятся во фрагментированном состоянии (50% клеток имели фрагментированные МХ, 10 % соединенные МХ). Употребление стеариновой кислоты приводило у них к слиянию митохондрий через 3 часа [8]. Таким образом., стериновая кислота важна для поддержания циклов динамики митохондрий. Больше всего стеариновой кислоты находится в какао-бобах (31-34 %).

    Фосфолипиды – основные компоненты мембран органелл. Они также регулируют динамику митохондрий, при этом их влияние различно [9].

    Кардиолипин (СL) стимулирует деление митохондрий и слияние внутренних мембран.

    Кардиолипин необходим для работы комплекса IV (цитрохром С оксидазы) электронтранспортной цепи. Кардиолипин находится практически исключительно во внутренней мембране митохондрий. С возрастом происходит снижение количества кардиолипина. Есть теория, что потеря функции кардиолипина связана с заменой насыщенных жирных кислот в его молекуле полиненасыщенными жирными кислотами. Для решения этого вопроса необходимо вводить в рацион насыщенные жиры, богатые, в первую очередь, стеариновой жирной кислотой.

    Для повышения эффективности доставки насыщенных жирных кислот в мембрану возможно использование переносчиков. Например, – использование насыщенного фосфатидилхолина (дипальмитофосфатидилхолин и дисероилфосфатидилхолин), который, потенциально, сможет доставить насыщенные ЖК прямо в кардиолипин [10]. Холин, как переносчик, легко проходит через цитозоль и поступает в митохондрии.

    Фосфатидная кислота (РА) ингибирует митохондриальное деление и стимулирует слияние внешних мембран (рис.7).


    Рис.7 Регулирование слияния митохондрий фосфатидной кислотой (PA) и кардиолипином (CL) [из 9].

    Во внешней мембране (ОМ) РА стимулирует митофузин-опосредованное (Mfn) слияние. Во внутренней мембране (IM) CL стимулирует Opa1-опосредованное слияние. Сокращения: ER — эндоплазматический ретикулум; MitoPLD,- митохондрия-локализованная фосфолипаза D.

    3. Регуляция экспрессии митофузинов (белков, отвечающих за динамику митохондрий)

    Все, о чем мы говорили выше (сalorie restriction, стеариновая кислота, фосфолипиды) действуют, влияя на экспрессию митофузинов.

    Помимо этого, есть ряд препаратов, которые опосредованно могут влиять на динамику митохондрий. К ним можно отнести использование метформина.

    Наиболее интересным является использование веществ, которые способны напрямую влиять на экспрессию митофузинов. Одним из потенциальных препаратов назван лефлюномид (leflunomide), который был одобрен FDA [5,11]. Он является индуктором экспрессии Mfn1 и Mfn2, а зарегистрирован был как препарат для лечения ревматоидного артрита.

    Генная терапия митохондрий


    Нарушение динамики митохондрий может быть связано с нарушением экспрессии белков, отвечающих за слияние и деление митохондрий. Помимо этого, нарушение функции этих белков может быть связано (и это и происходит чаще всего) с их мутациями. Тут есть два подхода к рассмотрению причинно-следственных взаимодействий нарушения функции митохондрий.

    Ранее считалось, что образ жизни, в том числе переедание, приводит к образованию свободных радикалов, окислительному стрессу, мутациям митохондриального генома и, последовательно, нарушениям функциии митохондрий. Однако, в последнее время есть убедительные доказательства того, что мутации митохондриальной ДНК неизбежны, есть у всех (heteroplasmic DNA point mutations) и связаны с ошибками репликации, а не с оксидативными повреждениями, к которым митохондриальная ДНК довольно устойчива [12]. Уже на этапе оплодотворенной яйцеклетки часть наших митохондрий несут мутации. Со временем они делятся, мутантных митохондрий становится больше, они не могут нормально выполнять свою функцию.


    Рис. 8 Клональное экспансия мутированных молекул мтДНК может приводить к митохондриальной дисфункции или может быть «спасено» компенсационным биогенезом [из 12].

    Тут очень кстати можно было бы использовать редактирование генома митохондрий in vivo. Было показано, что для heteroplasmic DNA point mutations у мышей уже был достигнут значительный успех при помощи targeted zinc-finger nucleases (mtZFN) с доставкой при помощи аденовирусного вектора [13].

    Перенос митохондрий


    Другой многообещающий метод устранения дисфункции митохондрий – это трансплантация митохондрий. Суть этого подхода сводится к «замене» поврежденных митохондрий здоровыми экзогенными митохондриями. Впервые данный подход был использован клинически у детей с ишемией миокарда. Для трансплантации использовали аутологичные изолированные митохондрии, которые изолировали при прямой мышцы живота (делали биопсию, а затем готовили препарат), а затем вводили путем прямой инъекции [14]. Прорабатываются различные подходы введния митохондрий: прямое инъецирование изолированных митохондрий (локальное введение) и системное введение в кровоток, когда митохондрия сама «ищет» в какую клетку ей отправиться. Группы исследователей изучают возможность трансплантации митохондрий при болезни Паркинсона, ишемии печени, инсульте, митохондриальных заболеваниях [15].


    Рис.9 Способы доставки экзогенных митохондрий в клетку

    Автор Ольга Борисова

    Литература
    1. Kauppila, Timo ES, Johanna HK Kauppila, and Nils-Göran Larsson. «Mammalian mitochondria and aging: an update.» Cell metabolism 25.1 (2017): 57-71.
    www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1550413116305022
    2. Schrepfer, Emilie, and Luca Scorrano. «Mitofusins, from mitochondria to metabolism.» Molecular cell 61.5 (2016): 683-694.
    www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1097276516001337#fig1
    3. Marc Liesa, Orian Shirihai “Mitochondrial Dynamics in the Regulation of Nutrient Utilization and Energy Expenditure” Cell methabolism (2013): 491-506
    www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1550413113001046#fig3
    4. Ramos, Eduardo Silva, Nils-Göran Larsson, and Arnaud Mourier. «Bioenergetic roles of mitochondrial fusion.» Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Bioenergetics 1857.8 (2016): 1277-1283.
    www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0005272816300858
    5. Cunarro, Juan, et al. «Hypothalamic mitochondrial dysfunction as a target in obesity and metabolic disease.» Frontiers in endocrinology 9 (2018): 283.
    www.frontiersin.org/articles/10.3389/fendo.2018.00283/full
    6. Marcelo O.Dietrich et al. «Mitochondrial Dynamics Controlled by Mitofusins Regulate Agrp Neuronal Activity and Diet-Induced Obesity”.
    www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867413010957#figs2
    7. Steculorum, Sophie M., and Jens C. Brüning. „Sweet mitochondrial dynamics in VMH neurons.“ Cell metabolism 23.4 (2016): 577-579.
    www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1550413116301176
    8. Senyilmaz-Tiebe, Deniz, et al. „Dietary stearic acid regulates mitochondria in vivo in humans.“ Nature communications 9.1 (2018): 3129.
    www.nature.com/articles/s41467-018-05614-6
    9. Kameoka, Shoichiro, et al. „Phosphatidic Acid and Cardiolipin Coordinate Mitochondrial Dynamics.“ Trends in cell biology (2017).
    www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0962892417301587
    10. raypeatforum.com/community/threads/mitolipin-liquid-saturated-phosphatidylcholine-pc-mix.10398
    11. Miret-Casals, Laia, et al. „Identification of new activators of mitochondrial fusion reveals a link between mitochondrial morphology and pyrimidine metabolism.“ Cell chemical biology25.3 (2018): 268-278.
    12. Kauppila, Timo ES, Johanna HK Kauppila, and Nils-Göran Larsson. „Mammalian mitochondria and aging: an update.“ Cell metabolism 25.1 (2017): 57-71.
    13. Gammage et al. “Genome editing in mitochondria corrects a pathogenic mtDNA mutation in vivo” Nature medicine, 2017
    www.nature.com/articles/s41591-018-0165-9
    14. Emani, Sitaram M., et al. „Autologous mitochondrial transplantation for dysfunction after ischemia-reperfusion injury.“ The Journal of thoracic and cardiovascular surgery 154.1 (2017): 286-289.
    www.jtcvs.org/article/S0022-5223(17)30258-1/fulltext
    15. McCully, James D., et al. „Mitochondrial transplantation: From animal models to clinical use in humans.“ Mitochondrion 34 (2017): 127-134.
    www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1567724917300053

    Средняя зарплата в IT

    113 000 ₽/мес.
    Средняя зарплата по всем IT-специализациям на основании 10 037 анкет, за 2-ое пол. 2020 года Узнать свою зарплату
    Реклама
    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее

    Комментарии 53

      +1
      Митохондрии самостоятельно «принимают решение» о слиянии, или это централизованно управляемый процесс? Бывает так, что клетки в одной части оганизма получают питательных веществ в избытке в то время как в другой части введен режим жесткой экономии?
        +1

        Думаю, это самоорганизация, как и большинство других процессов в организме. То есть, митохондрии сами реагируют на изменение окружающих условий, т.е. изменение концентрации питательных веществ. Сложно представить, как могло бы здесь осуществляться "централизованное управление" — только если с помощью какого-либо гормона, что выглядит довольно затратно и избыточно, ведь придётся точно так же реагировать на концентрацию гормона, так почему бы не реагировать просто на концентрацию питательных веществ?

          +1
          разумно
        0
        Спасибо за обзор и ссылки, но 12 весьма сомнительна
          +1

          Получается, что фактически Человек, это химера из минимум двух существ. ;).

            +1

            Не только

              +1

              *не только человек
              **глупый хабр жрет слова, а на мобилке редактирование невозбранно забыто

                0

                Да-да, я понял. Конечно не только человек.

              +1
              Бывает интереснее — существуют люди с двумя разными ДНК. Такое происходит, если две оплодотворённые яйцеклетки сольются. Самое удивительное в этой истории — это их иммунитет.
                +1

                Да, но клинический химеризм, это всё таки две Человеческие ДНК, а митохондрии это совсем другой, чужеродный организм.

                  +1
                  По факту в наше ДНК уже мигрировала большая часть генов митохондрий за время совместной эволюции.

                  Это очень похоже на взаимодействие плазмид и бактерий. Сначала хотел написать симбиоз, но это не всегда так.
                    +1

                    Тем не менее у митохондрий своя отдельная ДНК, да и ведут они себя как «симбиотический», но самостоятельный организм внутри нашей клетки.

                0
                Человек это вообще гигантский конгломерат из кучи примитивных организмов, вирусов, бактерий, и т.д.
                  0

                  Ну это совсем не тоже самое… кроме митохондрий никакие организмы не передаются при нормальном размножении. (Кишечник, например, вообще остаётся стерильными вплоть до рождения и тд тп)

                    0
                    Известно множество микроорганизмов, способных передаваться от матери ребёнку (или влиять на ДНК зародыша), и ещё больше неизвестных.
                      0
                      И кто из них является НЕОТЪЕМЛЕМОЙ ЧАСТЬЮ или ВСТРОЕННЫМ В КЛЕТКУ?
                      Заранее спасибо за ответ. )))
                        0

                        Если извлечь всю микробиоту из вашего пищеварительного тракта, например, — вы умрёте.

                          +1
                          Во-первых, это не правда.
                          А во-вторых, кишечные бактерии не передаются при размножении. То есть не являются нашей неотъемлемой частью.
                            0

                            Думаю, нам не получится договориться о содержимом понятия "неотъемлемость" в контексте биологии.

                              +1
                              А в чём, собственно, сложность?
                              Митохондрии присутствуют у человека Всегда, а микрофлора кишечника приобретается только после рождения.
                              То есть первое — часть нас, а второе нет.
                                0
                                Сложности вас понять нет, если вы об этом, просто нет желания выбирать вашу точку зрения на неотъемлемость. А вне конкретной практической задачи ничем кроме вкусов этот выбор не обосновать. Мне нравится понятие неотъемлемости в смысле для человека как вида, вам, очевидно, как неотъемлемость для человека как совокупности линий развития зародышевой клетки.
                                  0
                                  Вовсе нет. Вкусовщина тут ни при чем. Просто без митохондрий организм жить не может (это его часть), а без микрофлоры может, и в случае потери оной прекрасно заселяется другая на её место.
                                    0

                                    Пересадку митохондрий в теории тоже ничего не мешает сделать. Вопрос технологий.

                                      0
                                      Вы теорию с практикой не путайте.
                                        0
                                        Я ж и говорю, критерии выбора объёма понятия неотъемлемости (в контексте праздной беседы обывателей на околобиологические темы) — вопрос вкуса.
                                          0
                                          Критерий простой — без одного жить можно, без другого нельзя. А вы демагогией занимаетесь.
                                            0
                                            Жить нельзя и без того, и без другого. И без Солнца, например, жить нельзя. Действительно, мы тут занимаемся демагогией, о чём я изначально и сказал. Нет никаких критериев у нас, пока нет практической задачи, в которой бы появилась польза по разделению «неотъемлемости» митохондрий или кишечной микрофлоры. Без задачи из критериев остаются только наши вкусы о том, как звучит красиво, а как — не очень.
                                              +1
                                              Глупости. Ребёнок будучи в утробе прекрасно живёт и активно растёт без какой-либо микрофлоры 9 месяцев.
                                              И при чём тут солнце, простите, я вообще не понимаю.
                                              Демагогией же занимаетесь вы, сравнивая нашу неотъемлемую естественную структуру с симбиотическими бактериями. (состав которых может сильно отличаться, кстати, а «состав» митохондрий не имеет вариабельности)
                                              Так что прекращайте это пустословие.
                                                0
                                                Вы даже не понимаете, что я вам пытался сказать, честное слово. Попробуйте перечитать тред. Перестаньте держаться за свои убеждения о прекрасном, лучше придумайте практическую задачу, в которой можно будет измерить в объективных физических величинах разницу между проведением границы человека по границам его клеток и по границам его внешней оболочки (захватывающей и содержимое желудка). В одном случае будет определён человек по вашему варианту, во втором случае — по моему. Измерьте пользу ваших убеждений относительно моих («убеждений», которыми я перед вами кривляюсь, пытаясь донести, что и они такие же бессодержательные без практической задачи, как и ваши).
                                                  +1
                                                  Уважаемый вы мой оппонент… «Граница» задана генетическим кодом организма и физиологией. Если Вы, я, кошка и тд, получила педикулёз, это никоим образом не значит, что вши «неотъемлемая часть», это совершенно другой организм, но с которым мы живем. (в плюсе или минусе, не важно)
                                                  Вот и ваша микрофлора — это другие организмы, а не часть нашего. Хотя бы потому, что мы их своим половым путем не передаём, а митохондрий передаём.
                                                  Донес мысль, или дальше будете нести свою ересь? )))
                                                  (при всём моём уважении)
                                                    0
                                                    «Граница» задана генетическим кодом организма и физиологией. Я скозал.

                                                    Аминь. А я же, в свою очередь, буду выбирать границу целесообразно задаче, которую я решаю, а не ради религиозного догмата о том, «как оно на самом деле». Я в этом смысле (и в этой беседе) сторонник (пост)позитивизма.

                                                    P.S.: почитайте, например, «Расширенный фенотип» Докинза, этот подлец там и вовсе расширяет границы проявления генотипа далеко за границы непосредственно тела орагнизма — до, например, формы плотины у бобров или формы термитника у термитов (и, действительно, эти признаки детерминируются генами, как, конечно, и видовое разнообразие симбионтов в ЖКТ). И этот подлец даже не краснеет, хотя в другой книжке, «Эгоистичном гене», границу «единицы выживания» проводит вообще по отдельному гену. А всё потому, что он при этом решает разные задачи, и выбирает наиболее целесообразные им интерпретации происходящего в реальности. И нет никакой «абсолютной онтологии» или «абсолютной истины», эти категории уже давно остались за пределами научного метода.
                                                      0
                                                      Честно говоря ничего не понял, но очень рад, что вы таки пришли в некое равновесие с собой. ))
                                                      Аминь.
                                                        0
                                                        Кажется, это соревнование по равновесию, а не взаимоинтересный обмен мыслями.
                                                          0
                                                          Креститесь, если кажется.
                                                          А вообще, я от вас не услышал аргументов, только чепуха какая-то.
                                                          P.S. Докинз может «расширять» себе что угодно, это никак на реальное положение дел не влияет.
                                                          (а вы, оказывается, ещё и сектант. Любопытно.)) )
                                        0
                                        Мешает, выделенные митохондрии интактны только пару минут после выделения. Героические люди ставили эксперименты, я в своё время попробовал, плюнул и с тех пор работал только in vivo.
                                          0
                                          Микрофлора из вашего кишечника на уличном воздухе тоже долго не протянет. И вообще, в пробирке выращивать учёные умеют лишь малую часть известных микро- (и не только микро-) организмов в принципе.
                                            0
                                            Это вообще к чему? Вроде митохондрии — а тут вдруг микрофлора.
                                              0
                                              В этой ветке было такое направление дискуссии, перечитайте выше, если желаете влиться в беседу.
                                                +1
                                                Пересадка микрофлоры операция неаппетитная, но довольно старая, отработанная и несложная. Её назначают, когда человека приходится мариновать в антибиотиках широкого спектра действия. И да, без микрофлоры жить можно, но диету поменять придётся сурово.
                                                  0

                                                  Нельзя.

                                                    0
                                                    Как насчет пруфов?
                                                      0
                                                      Оставлю вам это для самостоятельной работы, я тут развлекаюсь не пруфоолимпиадами, а попытками поболтать об высоком и светлом с людьми, оказавшимися в теме. Наверняка и вы дождётесь своего собеседника, но это, видимо, не я.
                  0

                  Не планируется ли подобного материала по пероксисомам? В силу ряда невеселых причин тема интересна.
                  Возможно ли митохондрии заставить расщеплять жирные кислоты с основанием больше 20? А если они это делают, то усилить эту функцию?

                    +4
                    А нельзя как то попроще обьяснить, что делать чтобы митохондрии оставались здоровыми, довольными и в большом количестве (до определенной степени)?
                      0
                      Были, вроде, данные, что LCHF влияет на митохондрии аналогично ограничению калорий. Не?
                        0
                        Прекрасная статья!
                          0

                          К сожалению, не могу разделить вашу оценку, т.к. вообще ничего не понял. До научно-популярной статья не дотягивает, слишком много спец терминологии. Странно видеть это на ресурсе для айтишников.

                          0
                          Спасибо, интересный обзор. Можете посоветовать статьи по субпопуляциям митохондрий в клетке, особенно про то, как они поддерживаются? Во многих типах клеток есть минимум 2 субпопуляции: околоядерная (ну или околоЭПРная) и перферическая. Если клетка сильно подвижная, типа макрофага, нейтрофила или фибробласта, то субпопуляций три: околоядерная, цитоплазматическая и периферическая. Субпопуляции точно различаются между собой по митохондриальному потенциалу и визуально неплохо локализуются.
                            0
                            Как вы думаете можно ли зарядить митохондрий минуя окислительного процесса с кислородом?
                              0
                              С имеющейся биохимией энергоэффективно поддерживать митохондриальный потенциал невозможно. Теоретически, окислителем может быть не кислород, но тогда нужны совсем другие ферменты.
                                0
                                А вариант с электромагнитным полем? по идее найти частоту близкую к работе и делать заряд, я не говорю об полном замещении процесса окисления и выработки АТФ а так немного ускорить процесс
                                  0
                                  Не, это опять замещение :) Комплексы I, III и IV создают потенциал, а V (АТФ-аза) расходует его на производство АТФ.
                                  а так немного ускорить процесс
                                  Вся реальная химия не детерминированный процесс, а стохастический; очень я расстроился, когда понял, что на уроках химии сильно подвирал, рисуя простые и понятные реакции с однонаправленными стрелочками. Важны локальные концентрации, важны побочные продукты…
                                0
                                Забыть про них и поставить инъекционную помпу с АТФ.

                              Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                              Самое читаемое