Митохондрии, спорт и микробиом


Роль митохондрий не сводится только к производству энергии, они играют существенную роль в воспалительном ответе, генерации ROS и RONS, регуляции метаболизма кальция и апоптоза.

Упражнения на выносливость – самый мощный индуктор биогенеза митохондрий. Регулярные тренировки в течение всего одного месяца увеличивают содержание митохондрий на 30 – 100%, а объемную плотность на 40 %.

Системные тренировки в течение полугода индуцируют системный биогенез митохондрий (который состоит из их циклов деления и слияния, необходимых для контроля качества МХ), предотвращают истощение мтДНК, снижают количество мутаций, увеличивают митохондриальную окислительную емкость, улучшают морфологию митохондрий. Биогенез митохондрий повышает VOmax, оптимизирует процессы поглощения кислорода для окислительного фосфорилирования и окисления жирных кислот. Это экономит окисление углеводов, расщепление гликогена, снижает образование лактата.


Митохондрии, спорт и микробиом
Бегаем мы, плаваем, спим или грустим, - мы никогда не остаемся наедине с собой, в нашем кишечнике проживает миллиарды различных микроорганизмов, относящихся более чем к 150 различным видам. Митохондрии и сами когда-то были бактериями, считается, что ближе всего они к альфа-протеобактериям (риккетсии, эрлихии и анаплазмы – самые близкие из их ныне живущих «родственничков»). Стоит ли удивляться, что микробиом и митохондрии связаны между собой эндокринными, иммунными и гуморальными нитями.

Микроорганизмы в нашем кишечнике расщепляют клетчатку и резистентный крахмал, с образованием короткоцепочечных жирных кислот (КЦЖК), - бутирата, пропионата и ацетата. Бутират регулирует экспрессию PGC1α – главного регулятора митохондриальной функции и биогенеза в мышцах. Анаэробные микроорганизмы также деградируют жирные кислоты, образуя вторичные желчные кислоты, влияющие на биогенез МХ, энергетический метаболизм митохондрий, воспаление и барьерную функцию кишечника. Они действуют, модулируя ряд транскрипционных факторов, относящихся к метаболизму жиров и углеводов, а также непосредственно воздействуя на экспрессию SIRT1 и Fiaf. Помимо этого, микроорганизмы участвуют в генерации ROS и регуляции воспалительного ответа, что также влияет на митохондрии.

Наличие патогенных и условно-патогенных микроорганизмов (Salmonella, E.coli) могут оказывать отрицательное влияние на энергетический метаболизм митохондрий хозяина, разрушая серосодержащие аминокислоты с образованием H2S. H2S является медиатором многих физиологических процессов, однако, его высокие концентрации могут приводить к ингибированию дыхательной цепи митохондрий (влияние на цитохром с оксидазу).

Кстати, высокобелковая диета, распространенная среди спортсменов, также может приводить к существенному повышению H2S, ингибирующему активность цитохром-с-оксидазы в клетках кишечника, повышению уровня лактата. Кроме того, H2S может ингибировать бета-окисление бутирата.

В свою очередь, митохондрии также влияют на состав микробиома иногда самым неожиданым образом. Так, полиморфизм митохондриальных генов (ND5, CYTB и D-петли) ассоциированы с определенным составом микробиома кишечника. Европейская митохондриальная гаплогруппа HV ассоциирована с более высоким VOmax в ответ на упражнения и именно к ней относится большинство олимпийских атлетов
К другим фактором влияния митохондрий на микробиом относят: иммунный ответ слизистой, поддержание целостности кишечного барьера. Интенсивные тренировки снижают приток крови к кишечнику, увеличивая его гипертермию. Это может привить к трансплокации липополисахаридов, воспалительному ответу, увеличению кишечной проницаемости, обеднению видового состава микробиома.

Поэтому для спортсменов также важно не забывать о таких словах, как пищевые волокна, резистентный крахмал, клетчатка, пребиотики, пробиотики. Здоровый микробиом может «отблагодарить» не только хорошим самочувствием со стороны ЖКТ, но и хорошим митохондриальным биогенезом.

Поддержка проекта

Если вы верите в силу митохондрий, поддержите проект MitoSpace финансово
или другими возможными способами

Поддержать проект