Мітохондрії, імунітет та спорт: нова ціль для боротьби з віковим ожирінням

Вчені з Національного інституту серця, легень та крові США (NHLBI, NIH) – Джін Ма, Енні Сон, Юлім Сон, Пінг-Юань Ван та Пол Хван – опублікували огляд ужурналі «Тенденції в ендокринології та метаболізмі», в якому вони підсумовують докази ключової ролі мітохондріальної вродженої імунної сигналізації в тому, як скелетні м’язи адаптуються до фізичних навантажень та набувають метаболічної стійкості до ожиріння та старіння.

Проблема

Традиційно запальну реакцію після фізичних вправ вважали «побічним ефектом» мікропошкодження м’язів. Але все більше доказів свідчать про те, що контрольована імунна відповідь важлива для відновлення метаболічних програм м’язів — вона зменшує запаси жиру, покращує чутливість до інсуліну та зміцнює клітинну стійкість до стресу.

Основа cGAS–STING–NF-κB

1. Зниження рівня CHCHD4 та TRIAP1

   • При регулярних фізичних вправах рівні двох білків, CHCHD4 та TRIAP1, що беруть участь у мітохондріальному гомеостазі, знижуються в мітохондріях скелетних м'язів.

2. Активація cGAS–STING

   • Дефіцит цих білків призводить до «витоку» мітохондріальної ДНК у цитозоль, де її розпізнає сенсор cGAS (циклічна ГМФ-АМФ-синтаза).

   • CGAS генерує вторинний месенджер cGAMP, який активує STING-адаптер на ендоплазматичному ретикулумі.

3. Включення шляху NF-κB

   • STING-залежний кіназний каскад запускає транскрипційний фактор NF-κB, який регулює експресію генів, відповідальних за мітохондріальний біогенез, ангіогенез та антиоксидантний захист.

Біологічні ефекти

• Адаптація до тренувань

  • Стимулюється формування нових мітохондрій та капілярної мережі, а також покращується аеробна здатність м'язів.

• Метаболічна резистентність

  • Мутантні миші з гаплонедостатністю CHCHD4 були захищені від ожиріння в пізньому віці, незважаючи на висококалорійну дієту.

• Клітинна стійкість

  • Включені гени антиоксидантних ферментів та шаперонів (Hsp70, MnSOD) підвищують стійкість до оксидативного та термічного стресу.

Заяви авторів

«Ми першими зібрали докази того, що мітохондріальні сенсори вродженого імунітету не просто опосередковують запалення, а й натомість керують ключовими метаболічними адаптаціями до фізичних вправ», — каже Джин Ма.

«Вплив на шлях cGAS–STING у м’язах — це перспективний шлях для розробки «молекулярних вправ», які могли б забезпечити деякі переваги фізичних вправ пацієнтам, які не можуть їх виконувати», — додає Пол Хванг.

Перспективи мовлення

1. Фітнес-міметики: низькомолекулярні агоністи STING або модифікатори CHCHD4/TRIAP1 можуть імітувати ефекти фізичних вправ.
2. Терапія метаболічних захворювань. Стимуляція цієї осі може стати новою стратегією лікування ожиріння, цукрового діабету 2 типу та саркопенії у людей похилого віку.
3. Покращене відновлення. Зміцнення мітохондріальної стійкості пришвидшить реабілітацію після травм та операцій.

Це дослідження підкреслює подвійну природу мітохондрій та вродженого імунітету: окрім захисту від патогенів, вони є сигнальними центрами, що пов'язують фізичну активність з метаболічним здоров'ям та стійкістю до стресу.