Hvordan biogenese, dynamik og mitofagi fikser din hjerne
Anslået læsetid: 8 minutter
Nogle af jer begynder at forstå, at I er nødt til at fokusere på mitokondriefunktionen for at have en sund hjerne, der tillader et godt humør og rocker kognitiv funktion. Nogle af jer er bare gode til at vide, at mitokondrier er nøglen. Og du kan nyde dette enkle blogindlæg om disse fantastiske organeller!
Men nogle af jer vil gerne vide mere om mitokondrier, og det er vigtigt for jer at lære om dem. Du er måske ligesom mig, der virkelig har brug for at forstå mit videnskabelige "hvorfor", for at noget går all in, og for at min nye adfærd har et formål. Så hvis du er sådan, er dette blogindlæg noget for dig!
Lad os diskutere de veje, der opretholder mitokondriel sundhed, og se derefter på, hvordan ketogene diæter kan påvirke disse veje for at hjælpe dig med at føle dig bedre. Skal vi begynde?
Mitokondriel biogenese
Mitokondriel biogenese er den proces, hvorved nye mitokondrier genereres i en celle, og den spiller en afgørende rolle i at regulere cellulært stofskifte, opretholde energihomeostase og afbøde virkningerne af oxidativt stress. Denne proces er stærkt reguleret og involverer indviklet koordinering af genekspression, proteinoversættelse og organelsamling.
Den primære drivkraft for mitokondriel biogenese er den transkriptionelle co-aktivator PGC-1α. Bliv ikke skræmt af en lille alfabetsuppe. Dette er let at forstå! Jeg lover.
PGC-1α-genet koder for et protein kaldet PGC-1α. Ikke overraskende, da de fleste gener giver instruktioner til fremstilling af proteiner.
PGC-1α er et protein, der hjælper med at skabe og vedligeholde sunde mitokondrier i neuroner ved at fremme produktionen af nye mitokondrier. Det aktiverer ekspressionen af gener involveret i mitokondriel biogenese (skabelse!) og funktion, hvilket i sidste ende producerer nye mitokondrier og forbedrer eksisterende mitokondriers evne til at producere energi!
Overordnet set involverer processen med mitokondriel biogenese den koordinerede ekspression af mange gener og samlingen af et stort antal proteiner og andre molekyler, hvilket kulminerer i dannelsen af nye mitokondrier i cellen. Og hvis du ikke har denne del af mitokondriefunktionen i gang på en sund måde, kommer din hjerne til at sulte efter den energi, den skal bruge for at arbejde og vedligeholde sig selv. Det forårsager en hel kaskade af negative effekter, der forårsager problemer med disse andre mitokondrielle veje.
Så lad os lære mere.
Mitokondriel dynamik
Mitokondriel dynamik refererer til den måde, mitokondrier ændrer deres form og størrelse som reaktion på forskellige signaler i vores kroppe. Denne proces styres af to hovedprocesser: fusion og fission. Lad dig ikke skræmme af disse to udtryk (som jeg var), for jeg vil forklare dem ganske enkelt her.
Fusion er, når to eller flere mitokondrier samles for at danne et større, mere indbyrdes forbundne netværk, mens fission er, når en mitokondrie opdeles i to eller flere mindre enheder. Fusion af mitokondrier kan øge mængden af produceret energi, mens fission kan mindske den. Dette gør det muligt for mitokondrierne at tilpasse sig forskellige energibehov i cellen.
Ved at gennemgå fusion og fission kan mitokondrier tilpasse sig skiftende energibehov og reagere på cellulære stressfaktorer. Dette skyldes, at når mitokondrier smelter sammen, deler de ressourcer og kan producere mere energi, end når de er adskilte. Omvendt, når mitokondrier gennemgår fission, bliver de mindre og mere isolerede, hvilket kan reducere energiproduktionen.
Ændringer i mitokondriel form er vigtige og kan hjælpe dem med at reagere på cellulære stressfaktorer. For eksempel, når celler udsættes for høje niveauer af oxidativ stress (som kan beskadige celler og DNA), kan mitokondrier gennemgå fission for at generere nye, sundere mitokondrier, der bedre kan klare stressen. Disse ændringer i form (morfologi) kan også være med til at lette kommunikationen mellem mitokondrier og andre dele af cellen. For eksempel kan fusionen af mitokondrier give mulighed for udveksling af proteiner og andre molekyler mellem mitokondrier, hvilket kan være vigtigt for regulering af cellulært stofskifte og energiproduktion.
Mitokondriel mitofagi
Mitokondriel mitofagi er en proces, hvorved celler selektivt fjerner beskadigede eller dysfunktionelle mitokondrier, hvilket hjælper med at opretholde et sundt mitokondrielt netværk og reducere oxidativt stress. Og I ved alle efterhånden, hvad det betyder for hjernens funktion!
Processen med mitokondriel mitofagi involverer flere trin. Først bliver de beskadigede eller dysfunktionelle mitokondrier identificeret og markeret til ødelæggelse ved en proces kaldet ubiquitinering. Dette sjove ord beskriver en proces, hvorved et protein kaldet ubiquitin føjes til de beskadigede mitokondrier og markerer dem til fjernelse.
Dernæst er de markerede mitokondrier omgivet af en membranstruktur kaldet et autophagosom, som danner en vesikel, der opsluger de beskadigede mitokondrier. Autophagosomet smelter derefter sammen med et lysosom, en specialiseret organel, der indeholder enzymer, der kan nedbryde og nedbryde cellulært affald.
Når først de beskadigede mitokondrier er inde i lysosomet, nedbryder enzymerne dem i deres bestanddele, som kan genbruges af cellen. Det er en kompleks proces, der involverer flere trin og koordinerer forskellige cellulære komponenter. Heldigvis behøver du ikke at forstå alle trinene for at vide, at denne mitokondrielle proces er afgørende for dine hjernesundhedsmål.
I perioder med mitokondriel dysfunktion og svigt af mitokondrielle kvalitetskontrolmekanismer (såsom mitofagi) kan ROS/RNS inducere skade på cellulære makromolekyler og nekrotisk celledød. Korrekt kontrol og koordinering af mitofagiveje er afgørende for at forhindre celledød og inflammation.
Swerdlow, NS, & Wilkins, HM (2020). Mitofagi og hjernen. International journal of molecular sciences, 21(24), 9661. https://doi.org/10.3390/ijms21249661
Denne proces med selektiv fjernelse af beskadigede mitokondrier hjælper med at opretholde et sundt mitokondrielt netværk og reducere oxidativ stress og er dybest set en enorm komponent i din evne til at genoprette dit humør og din kognitive funktion!
#MitochondriaMatter
I hjernen er mitofagi særlig vigtig på grund af hjernecellernes høje energibehov og deres modtagelighed for oxidativt stress. Nedsat mitokondriefunktion og oxidativt stress har været impliceret i udviklingen af en række neurodegenerative lidelser og psykisk sygdom.
Ketogene diæter og mitokondrier
Jeg tror, det er vigtigt for dig at vide, at en ketogen diæt har dybtgående positive virkninger på disse mitokondrielle veje.
Der er beviser for, at ketogene diæter kan påvirke mitokondriel dynamik, herunder de processer af fusion og fission, der former mitokondriel morfologi. Undersøgelser på både dyr og mennesker har vist, at ketogen diæt kan øge ekspressionen af gener involveret i mitokondriel fusion, hvilket øger mitokondriel størrelse og netværkskompleksitet.
Nylige undersøgelser har vist, at ketogen diæt kan mindske ekspressionen af gener involveret i mitokondriel fission, hvilket kan fremme mitokondriel fragmentering og dysfunktion. Specifikt har en ketogen diæt vist sig at reducere ekspressionen af proteinet Drp1, som er involveret i processen med mitokondriel fission.
KD kan undertrykke ER [endoplasmatisk retikulum]-stress og beskytte mitokondriel integritet ved at undertrykke den mitokondrielle translokation af Drp1 for at hæmme NLRP3-inflammasomaktivering og dermed udøve neurobeskyttende effekter.
Hvorfor vil vi reducere mitokondriel fission? Fordi overdreven mitokondriel fission kan føre til mitokondriel fragmentering og dysfunktion, som er blevet forbundet med en række sygdomme, herunder neurodegenerative lidelser.
Disse ændringer i mitokondriel dynamik kan bidrage til den overordnede forbedring i mitokondriel funktion observeret med ketogene diæter.
Selvom de mekanismer, hvorigennem en ketogen diæt kan forbedre disse tilstande, udvider sig ud over mitokondriel funktion, tyder den store udstrækning, i hvilken ernæringsmæssig ketose øger afhængigheden af mitokondriel metabolisme, stærkt på, at mitokondriel tilpasning er en central faktor.
Miller, VJ, Villamena, FA, & Volek, JS (2018). Ernæringsmæssig ketose og mitohormese: potentielle implikationer for mitokondriefunktion og menneskers sundhed. Tidsskrift for ernæring og stofskifte, 2018. https://doi.org/10.1155/2018/5157645
Konklusion
Så ja, mitokondrier er vores cellers kraftcentre, ansvarlige for at producere den energi, som vores celler har brug for for at fungere korrekt. Men processerne med mitokondriel dynamik, mitokondriel mitofagi og mitokondriel biogenese er også afgørende for at opretholde disse vitale organellers sundhed og korrekte funktion.
Gennem disse processer kan celler regulere energiproduktion og stofskifte i hjernen. Vi har brug for, at disse veje fungerer godt for at tilpasse os skiftende energibehov, reagere på cellulære stressfaktorer og forhindre ophobning af beskadigede eller dysfunktionelle mitokondrier. Og hvad sker der, når disse veje er svækket i hjernen? Vi ser udviklingen af psykisk sygdom og neurodegenerative lidelser.
Hvis det sidste udsagn lyder skandaløst og uvidenskabeligt, skal du indhente felterne metabolisk psykiatri og neurologi. Jeg vil anbefale dig at tjekke ud Chris Palmers bog Brain Energy (se referencer).
I dette blogindlæg har du erfaret, at nyere forskning understøtter påstanden om, at en ketogen diæt kan have vigtige implikationer for mitokondriel dynamik og funktion. Og vi taler ikke om ketogene diæter, der udøver piskede effekter. En ketogen diæt ændrer bogstaveligt talt udtrykket af gener involveret i mitokondriel fission og fusion og udøver neurobeskyttende virkninger.
Hvis du vil arbejde sammen med mig om at have kickass mitokondrielle funktioner som disse, er du velkommen til at forhøre dig om mit online program nedenfor:
Mit håb er, at dette blogindlæg har bidraget til din forståelse af de processer, der regulerer mitokondriel funktion og dynamik, og hvordan ketogene diæter kan være en kraftfuld intervention til at behandle stofskifteforstyrrelser i hjernen, der viser sig som psykiske lidelser og neurologiske lidelser.
Fordi du har ret til at kende alle måder, hvorpå du kan få det bedre.
Referencer
Guo, M., Wang, X., Zhao, Y., Yang, Q., Ding, H., Dong, Q., … & Cui, M. (2018). Ketogen diæt forbedrer hjernens iskæmisk tolerance og hæmmer NLRP3-inflammasomaktivering ved at forhindre Drp1-medieret mitokondriel fission og endoplasmatisk retikulumstress. Grænser inden for molekylær neurovidenskab, 11, 86. https://doi.org/10.3389/fnmol.2018.00086
Miller, VJ, Villamena, FA, & Volek, JS (2018). Ernæringsmæssig ketose og mitohormese: potentielle implikationer for mitokondriefunktion og menneskers sundhed. Tidsskrift for ernæring og stofskifte, 2018. https://doi.org/10.1155/2018/5157645
Palmer, CD (2014). Hjerne energi. Akademisk presse. https://brainenergy.com/
Qu, C., Keijer, J., Adjobo-Hermans, MJ, van de Wal, M., Schirris, T., van Karnebeek, C., … & Koopman, WJ (2021). Den ketogene diæt som en terapeutisk interventionsstrategi ved mitokondriel sygdom. International Journal of Biochemistry & Cell Biology, 138, 106050. https://doi.org/10.1016/j.biocel.2021.106050
Swerdlow, NS, & Wilkins, HM (2020). Mitofagi og hjernen. International journal of molecular sciences, 21(24), 9661. https://doi.org/10.3390/ijms21249661
3 Kommentarer