Měření energie buněk pomocí mitochondriální DNA

V ceně jsou dvě měření mtDNA. 
Druhé měření bude provedeno dle Vašeho zájmu s několikaměsíčním odstupem.

Nejdůležitější faktory, negativně působící na mitochondrie:

• Nekvalitní strava, nedbalá výživa, mrtvé stravování (moderní, průmyslově zpracované potraviny bez dostatku mikronutrientů, fytolátek a kvalitních tuků, bez obsahu živých enzymů a bakterií, prozánětlivé substance. S tím souvisí stav střevního mikrobiomu/mikrobioty.
• Nedostatečný pohyb, přičemž alespoň 10 minut intenzivního běhu, chůze nebo cvičení denně.
• Vystavení se toxinům zevnitř i zvenčí (alkohol. drogy, kouření, chemické látky).
• Užívání léků jako jsou analgetika, antibakteriální léčiva, antipsychotika, antidepresiva, antiepileptika, antidiabetika, protinádorové léky, antiretrovirotika, celková anestetika, hypolipidemika, lokální anestetika, sedativní hypnotika.
• Nekvalitní spánek.
• Dlouhodobý neřešený stres.
• Stárnutí – věk.
• Vliv podnebí, nedostatek slunce.
• Znečištěná voda a vzduch, hluk, nadbytek modrého světla a elektrochemického smogu.

Které další faktory mohou negativně ovlivnit počet mtDNA ve Vašem organismu:

Metabolický syndrom, Diabetes, Mozková obrna, Epilepsie, Roztroušená skleróza, Poruchy autistického spektra, Kardiovaskulární nedostatečnost, Jaterní nedostatečnost a noční slepota, Revmatická onemocnění a chronické imunitní choroby, Nemoci krve, Nádorová onemocnění, Pokles kognitivních a fyzických schopností u seniorů.

Nikdo nezná „správné“číslo mtDNA. Snižující se hodnoty jsou spojovány především se stářím. Na druhou stranu byly publikovány studie, které popisují vyšší mtDNA vyvolanou stresem (nádorová onemocnění, psychický stres, cestování letadlem apod.). Jiné studie ukázaly, že hladina mtDNA v krvi může být zvýšena po některých zánětlivých onemocněních nebo chirurgických traumatech. Jejich zvýšená hodnota pak koreluje s lepším průběhem onemocnění. Proto si musíme své mitochondrie hýčkat.

Množství mitochondriální dna jako biomarker zdravotního stavu

Mitochondrie jsou v buňce velmi důležité pro výrobu energie, jsou to takové malé buněčné elektrárny a zároveň buněčné plíce. Ačkoli přesný počet mitochondrií není znám a liší se dle typu buněk (nejvíce jich je v oocytech, buňkách srdce, plic, jater a ledvin). Mitochondrie hrají klíčovou roli v metabolické homeostáze (lipidový a kalciový metabolismus), buněčné diferenciaci, proliferaci a apoptóze.  Jedná se o buněčné elektrárny produkující energii ve formě ATP, jsou součástí každé buňky a jejich počet bývá velmi variabilní.  Každá savčí buňka ukrývá ve své cytoplazmě stovky až tisíce mitochondrií a každá mitochondrie obsahuje dvě až deset kopií kruhové mitochondriální DNA (mtDNA).  Poškozené mitochondrie produkují méně energie, která je velmi potřebná právě pro opravné procesy. S postupujícím věkem mitochondrie produkují více reaktivních forem kyslíku (tzv. ROS) nebo také volných radikálů, které jsou velmi škodlivé, a zároveň je snížena kvalita opravných mechanismů, přičemž jsou současně zvýšeny nároky na jejich funkci. Právě proto je důležité mitochondriím pomoci.

Současné výzkumy naznačují, že změny počtu kopií mtDNA mohou být spojeny s řadou onemocnění, jako jsou různé typy rakoviny, kardiomyopatie, diabetu, neurodegenerace, revmatoidní artritidy, neplodnosti apod. Ovšem mitochondrie se umí takovému poškození bránit a dokáží změnit svůj počet, a tedy i počet kopií mtDNA, jako kompenzaci za takové poškození, pokud jsou nastoleny specifické podmínky prostředí. Souhrnně lze říci, že nejen s přibývajícím věkem, ale také vlivem špatného životního stylu dochází k hromadění chyb v mtDNA, které pak narušují přirozené mitochondriální funkce. To vede k následné buněčné dysfunkci a předčasnému „stárnutí“ buněk, což přispívá k výše uvedenému spektru patologií. Právě proto byl pokles počtu kopií mitochondriální DNA (mtDNA) navržen některými významnými vědci jako marker buněčného stárnutí.  Nedávná studie zkoumající kombinovaný dopad délky telomer a množství mitochondrií na kognitivní funkce velmi starých dospělých lidí ukázala, že kombinace těchto dvou parametrů by mohla být užitečná pro monitorování poklesu kognitivních funkcí zejména u seniorů.
 

Po závažných onemocněních, při rekonvalescenci nebo u syndromu post-intenzivní následné péče dochází ke ztrátě svalové hmoty. Kritickým faktorem je mitochondriální dysfunkce, protože většina pacientů má sníženou schopnost produkce ATP, tzv. fenomén bioenergetického selhání. Proto je pro fyziologické nastavení mitochondriálních funkcí nutné dodat do organismu řadu mikronutrientů. Zvýšená hladina ROS (reaktivních sloučenin kyslíku) vede k narušení mitochondriální membrány, enzymů a mitochondriální DNA, což může způsobit poškození nejen mitochondrií, ale i celých buněk až jejich zánik (buněčnou smrt). 

CO DALŠÍHO UVÁDÍ VĚDECKÉ PUBLIKACE:

• Pohyb/cvičení zlepšuje nejen krevní oběh. Při studiu telomer v krevních buňkách tisíců dospělých věnujících se různým formám fyzického pohybu narazili vědci na korelaci: ti, kdo více cvičí, mají telomery delší. Aktivita odpovídající ½ hodině joggingu pět dní v týdnu prodloužila jedincům ve srovnání s těmi se sedavějším způsobem života telomery téměř o deset let. Fyzické cvičení vystavuje tělo stresu, vznikají nové cévy, zlepšuje se zdraví srdce a plic. Na základě vědeckých studií bylo zjištěno, že ti, co běhají, mají mnohem nižší pravděpodobnost úmrtí na srdeční choroby (a to i u kuřáků a obézních). Překvapením bylo, že není důležité, kolik toho člověk naběhá. I 10 minut mírně intenzivního cvičení/běhu denně přidává lidem roky života.

Pozn. Dle nejnovějších výzkumů se nejvíce zdraví prospěšných genů aktivuje při vysoce intenzivním intervalovém tréninku, při němž se výrazně zvyšuje tepová frekvence a dýchání. U starších jedinců se takových genů aktivuje ještě více. Takovou aktivitu poznáte podle toho, že se u ní nadřete, zhluboka a zrychleně dýcháte a máte vysokou tepovou frekvenci. Pak nastane odezva na hypoxii a aktivují se obranné mechanismy organismu proti stárnutí, bez dalšího poškození organismu.

• Chlad aktivuje geny dlouhověkosti. Zima uvádí do činnosti právě sirtuiny, tím se aktivuje ochranný hnědý tuk na zádech a ramenou. Např. pokud se vydáte v zimě v tričku s krátkými rukávy na rychlou procházku nebo si zacvičíte v chladném prostředí, vyburcujete tvorbu hnědé tukové tkáně na maximum. Hnědý tuk se vyskytuje především u novorozenců, kde zajišťuje jejich termoregulaci prostřednictvím mitochondrií, které pak dokáží efektivně vyrábět energii (pro zahřátí).

• Stravovací návyky většiny západní civilizace však zdaleka nevedou k navození optimální exprese (výroby) SIRT3. Regály v obchodech jsou plné cukrů a sacharidů. Z tohoto důvodu jsou potřebná molekulární mimetika kalorické restrikce, která by nahradila skutečný pokles příjmu potravy. Kromě toho mohou mít velkou terapeutickou hodnotu nové látky, které mohou vyvolat prospěšnou hormetickou (pozitivní reakci organismu na navozený stres) odpověď na podporu up-regulace genů stresové reakce, jako je Sirt3, protože poskytují prostředky pro posílení neuroprotekce a zdravého stárnutí.

• Nadměrný příjem energie, dle nejnovějších vědeckých výzkumů, může vystavit člověka „oxidačním“ problémům během čtvrté a páté dekády života, což může v pozdějších letech vést k poklesu kognitivních funkcí. Naopak kalorická restrikce zřejmě významně podporuje zdravé stárnutí a neuroprotekci prostřednictvím působení mitochondriálních sirtuinových genů/proteinů (označovaných SIRT3). Z toho vyplývá, že i ve stáří je potřeba dbát na kvalitní stravu a vyhnout se tzv. prázdným kaloriím. 

Pozn.: Je zajímavé, že mezi účinné způsoby oddalující stárnutí organismu patří tzv. kalorická restrikce. Organismus je vystaven sníženému příjmu potravy ve smyslu snížení počtu kalorií při zachování její biologické hodnoty. Nedostatek potravy chápe organismus jako období nevhodné pro reprodukci a posílí mechanismy odolávající stresu, opravné mechanismy buněčných struktur proto, aby přečkal období nedostatku a dožil se další doby hojnosti. Deficit živin vede tedy k přeprogramování signálních drah a metabolismu. Jisté enzymy sirtuiny během hladovění nebo při fyzické zátěži spouští protistresovou reakci a tyto signální děje působí příznivě také na mitochondrie, jejich kvalitu a počet.
 

Proč si nechat změřit mitochondrie?

Víme, že např. lidský primární oocyt (vajíčko) obsahuje 2000x vyšší počet mtDNA než normální buňka. Z toho vyplývá, že mitochondrie hrají velmi důležitou úlohu v zásadních životních funkcích jako právě oplození a jejich počet a kvalita odráží zdravotní stav buňky, a tedy i celkový zdravotní stav organismu. Počet mitochondrií může být ovlivněn vnějšími faktory, mezi které patří pozitivní/negativní stres, výživa, působení toxinů, fyzický výkon apod. Právě proto bylo stanovení mtDNA vybráno jako významný genetický marker indikující možnou vznikající patologii v organismu. Z hlediska prevence to znamená, že změna počtu mtDNA může představovat jakousi negativní zprávu o stavu organismu.

Množství (počet molekul) mitochondriální DNA v buňkách se odhaduje velmi složitě. Díky dostupným metodám molekulární biologie byl navržen postup, který je založen na výpočtu poměru mitochondriální a jaderné DNA, který se mění na základě působení vnějších faktorů. Poměr mtDNA a jaderné DNA získáme pomocí metody real-time PCR amplifikující v přítomnosti specifických primerů vybranou část mtDNA a jaderné DNA. Prakticky to znamená, že vypreparujeme ze vzorku slin vaši jadernou i mitochondriální DNA, pak ji vedle sebe nakopírujeme, zvlášť jadernou a zvlášť mitochondriální, porovnáme počty jejich kopií a na základě doporučeného výpočtu stanovíme uvedený počet mtDNA.