Пересадка митохондрий: новые горизонты науки

Процесс пересадки митохондрий. Митохондрии, выделенные из здоровых донорских клеток, могут усилить метаболизм клеточной энергии и предотвратить гибель клеток. Их можно «переселить» с помощью центрифугирования, магнитного разделения клеток или специальной очистки.

Митохондрии — это «энергетические станции клетки», однако это определение в значительной степени преуменьшает их роль и важность. Несмотря на то, что митохондрии действительно вырабатывают энергию в клетках, их роль более значительна, и по мере проведения исследований это становится всё более очевидным. Например в статье, опубликованной в The Telegraph, говорится, что трансплантация митохондрий возможна и перспективна.

Интересно, что первая в истории трансплантация митохондрий была проведена в 1982 году, так что в каком-то смысле в этой процедуре нет ничего нового. Однако, благодаря неуклонному технологическому прогрессу, митохондриальные трансплантации становятся доступнее и совершеннее. Кроме того, учёные тоже подвержены влиянию трендов, и один из них может возникнуть вокруг митохондриальных трансплантаций.

Что такое митохондриальная трансплантация?

В общих чертах это звучит так же просто, как и выглядит: надо извлечь митохондрии и ввести их в нужную область для достижения эффекта. Конечно, на практике все немного сложнее, но учёные, занимающиеся этой проблемой, уверяют, что в настоящее время это несложно сделать, более того, многие публикуют подробные протоколы трансплантаций.

В настоящее время существует множество участков, из которых можно извлечь митохондрии: медиальная широкая мышца бедра (квадрицепс), прямая мышца живота (те самые кубики пресса), большая грудная мышца и грудино-ключично-сосцевидная мышца (мышца в передней части шеи). Кроме того, митохондрии можно получить из мезенхимальных стволовых клеток пуповины человека.

В чём уникальность митохондриальной трансплантации?

В отличие от пересадки органов, подбор донора для пересадки митохондрий вызывает гораздо меньше опасений. Не было зарегистрировано ни одного случая отторжения митохондрий организмом или чрезмерного воспаления после их трансплатнации. Подобные эффекты (вернее, их отсутствие) почти наверняка связаны с происхождением митохондрий. Несмотря на некоторые противоречивые теории, митохондрии — это прежде самостоятельные организмы, которые около 1.45 миллиардов лет назад были поглощены другим организмом в ходе симбиоза, и с тех пор эволюционировали, играя важнейшую роль.

Таким образом, доноры митохондрий могут быть:

аутотрансплантатами — митохондрии, пересаженные из одной части тела в другую
аллотрансплантатами — митохондрии, пересаженные от другого человека, не являющегося генетически идентичным донору
ксенотрансплантатами — митохондрии, пересаженные от другого биологического вида.

Как уже упоминалось, митохондрии могут происходить из разных тканей. Все это означает, что найти доноров довольно просто, особенно с учетом того, что мы можем создавать новые митохондрии.

Забавный факт: все ваши митохондрии унаследованы от матери.

Как используется пересадка митохондрий в медицине?

Наиболее убедительные доказательства эффективности трансплантации митохондрий были получены при лечении кардиогенного шока у детей, вызванного ишемически-реперфузионным повреждением. Суть в том, что после периода, в течение которого организм не получал насыщенную кислородом кровь, может произойти повреждение тканей в результате повторного поступления насыщенной кислородом крови — отчасти из-за плохо функционирующих митохондрий (отсюда и идея трансплантации). Один из случаев, когда это происходит, — низкое артериальное давление из-за того, что сердце по той или иной причине не справляется с перекачиванием крови. Это особенно опасно для детей и как это часто бывает, когда последствия серьёзны, а очевидных решений нет, появляется желание прибегнуть к экспериментальным методам.

Помимо использования в описанном выше случае, следующий логичный вариант применения - при митохондриальных заболеваниях. Это группа тяжелых заболеваний, при которых по той или иной причине существенно нарушается функция митохондрий. Очевидно, что в этих случаях количество митохондрий, нуждающихся в трансплантации, огромно, но есть большие перспективы для группы пациентов, у которых качество жизни из-за этих заболеваний может быть очень низким.

Потенциал митохондриальной трансплантации не бесконечен. Помимо вышеперечисленных состояний, существует потенциал для использования пересадки при некоторых заболеваниях глаз и спинного мозга, не говоря уже о постинсультных состояниях (как в ситуации реперфузионного повреждения, описанной выше).

Пересадка митохондрий и долголетие

Этот вид трансплантации пока не используется в сфере ддолголетия, но это пока. Если эта ситуация кажется вам знакомым, то, вероятно из-за многочисленных сообщений об использовании «молодой крови» или плазмы для омоложения и продления жизни.

Несмотря на то, что в настоящее время этот метод применяется при лечении ряда заболеваний, идея дальнейшей «оптимизации митохондрий» с помощью трансплантации не за горами. Это вероятно, учитывая хорошо известную деградацию функций митохондрий с возрастом и их роль в процессе старения.

Помимо этого, а также для улучшения функциональных возможностей организма, трансплантация митохондрий может способствовать превращению белого жира в бурый.

Графический абстракт статьи, в которой описываются результаты трансплантации митохондрий в лапу крысы после реперфузионного повреждения.

Это представляет особый интерес для тех, кто занимается вопросами здоровья и долголетия, учитывая пользу бурого жира — он способствует уменьшению количества белого жира за счет «конверсии жира». Бурый жир метаболически активен и помогает согреваться в холодную погоду, и отчасти благодаря этому, среди «гуру по долголетию» так популярен выход на мороз или ледяные ванны.

Пересадка митохондрий и производительность

Некоторые из ключевых адаптаций к тренировкам на выносливость связаны с изменениями в митохондриях. Как правило, цель атлета состоит в том, чтобы увеличить количество митохондрий и/или улучшить их функции. Не нужно быть специалистом, чтобы понять, что если возможно пересадить часть митохондрий, то все перечисленные выше полезные адаптации значительно ускорятся. Точно так же понятно, что спортсмены, которым нужна повышенная выносливость в какой-то одной части тела, могут легко пожертвовать выносливостью в другой части (хотя никто не доказал, что забор митохондрий снижает выносливость), например бегун может взять митохондрии из большой грудной мышцы, а пловец — из четырехглавой мышцы бедра (не говоря уже о возможности использования стволовых клеток или ксенотрансплантата).

Является ли пересадка митохондрий допингом?

Чтобы соответствовать критериям включения в список запрещенных методов и субстанций ВАДА, вмешательство должно соответствовать двум из следующих трех критериев:

Оно может улучшить спортивные результаты.
Оно представляет реальную или потенциальную опасность для здоровья спортсмена.
Оно нарушает дух спорта.

С учетом сказанного, легко предвидеть, что ВАДА сочтет эту процедуру отвечающим по крайней мере двум критериям. И хотя исследования показывают, что это безопасная процедура, всякий раз, когда нарушается кожный барьер (например, при заборе и/или введении трансплантата), существует вероятность заражения, что, возможно, представляет «потенциальный риск для здоровья».

В статье The Telegraph также отмечается, что ВАДА и подобные организации осведомлены о трудностях, связанных с обнаружением митохондриальной трансплантации (что на данном этапе практически невозможно), и изучают возможность ее использования. Аналогичным образом, в статье упоминается, что:

Предполагается, что эксперты из Экспертно-консультативной группы Всемирного антидопингового агентства, обсудят этот вопрос позднее в этом месяце. Считается, что эта тема впервые рассматривается допинговыми органами

За исключением пациентов с серьёзными заболеваниями, в настоящее время не проводилось никаких исследований с участием людей. Это не значит, что метод не используется или что он не работает, но было бы нечестно с научной точки зрения предполагать, что восстановление функций ослабленного сердца или других органов означает, что та же процедура может улучшить работу здоровой мышцы. Дело в том, что перейти от «нарушенного» состояния к «нормальному» или даже от «нормального» к «выше среднего» гораздо проще, чем от «выше среднего» к «отличному» и т. д. Это справедливо для большинства исследований в области спортивной науки (и часто упоминается как слабое место в научной литературе). Это также хорошо заметно на примере исследований в области тренировок и пищевых добавок, где большинство исследований проводится с участием студентов (потому что это доступные участники), и часто результаты показывают улучшения, которые не подтверждаются при тестировании этих методов на профессиональных спортсменах или даже на хорошо подготовленных атлетах.

Аналогичным образом, исследования в области повышения работоспособности и увеличения продолжительности жизни в настоящее время проводятся на животных, что является отличной отправной точкой для подобных исследований, но многие методы «погибают на лабораторном столе», потому что результаты исследований на животных чаще всего неприменимы к людям. Тем не менее, вряд ли это остановит первопроходцев в области долголетия или улучшения спортивных результатов.

Некоторые вещи лежат на поверхности. Конечно, передовые технологии будут доступны только первопроходцам, но со временем они станут массовыми, так что пройдет еще немало времени, прежде чем митохондриальные трансплантации станут повсеместными, но они почти наверняка появятся и, без сомнения, уже используются в некоторых областях.