Hvordan metabolisk omprogrammering i mitokondrier fremmer eller underminerer overlevelse og lang levetid

Tværfagligt videnskabeligt samarbejde mellem to forskningsinstitutter under Fonden for Forskning og Teknologi — Hellas (FORTH), Institut for Molekylær Biologi og Bioteknologi (IMBB) på Kreta og Institut for Kemiingeniørvidenskab (ICE-HT) i Patras, kaster lys på samspillet mellem stofskifte og aldringshastigheden. Resultaterne er offentliggjort i dag i Nature Communications .

Metabolisme er et komplekst netværk af biokemiske reaktioner, der gør det muligt for organismer at udnytte energi opnået gennem fodring, til at vokse og opretholde et sundt liv. Mitokondrier er de vigtigste organeller for cellulære energiomdannelser i alle eukaryote celler, og det sted, hvor de sidste trin af nedbrydning af glukose finder sted. Det er vigtigt, at ændringer i stofskiftet påvirker ældningsprocessen kritisk. Undersøgelsen, offentliggjort i dag, afslører, at genetiske eller farmakologiske manipulationer af mitokondriel overflod i specifikke væv modulerer aldringshastigheden.

Ved at bruge nematoden Caenorhabditis elegans viser FORTH forskere nu, at reduceret mitokondriel overflod fører til forlængelse af dyrenes levetid. Reduceret mitokondriel overflod korrelerer med reduceret produktion af reaktive oxygenarter, induktion af mitokondrielle proteotoksiske stressresponsmekanismer og induktion af glukoseoptagelse. Metabolisk profilering af dyr med reduceret mitokondriel belastning fremhæver omlægningen af ​​cellulær glukosemetabolisme mod de novo biosyntese af aminosyren serin. Interessant nok annullerer hæmning af serinproduktion den fordel, mitokondriel udtømning udøver på levetiden, hvilket indikerer en årsagsrolle for denne biokemiske vej til lang levetid.

Langvarig eksponering for høje glukoseniveauer er kendt for at fremkalde opståen af ​​metaboliske sygdomme, såsom diabetes og fedme. Faktisk fandt FORTH videnskabsmænd ud af, at øget glukoseoptagelse i kosten gennem hele udviklingen og voksenlivet kritisk kompromitterer levetiden. Især forbedrer reduktion af mitokondriel belastning glukotoksicitet og forbedrer sundheden i alderdommen.

Disse nye resultater giver en ny ramme til at belyse mekanismen, hvorved metabolisk omprogrammering bidrager til lang levetid, og baner vejen for at designe vævsspecifikke interventioner med det formål at lindre patologier forbundet med metaboliske lidelser.