samovosstanovlenie-kletok

САМОВОССТАНОВЛЕНИЕ ОРГАНИЗМА
НА КЛЕТОЧНОМ УРОВНЕ
Мельницкий В.Н. к.б.н.
К р а т к а я а н н о т а ц и я.
В клетках организма, при нарушении энергетики и обмена веществ,
могут а)возникать мутации ядерной и митохондриальной ДНК, а
также структурные изменения в биологических мембранах,
б)замедляться перенос электронов в цепи дыхательных ферментов,
в)повышаться продукция активных форм кислорода (АФК).
При воздействии неблагоприятных условий или выведении
гомеостаза за пределы нормы, в этих клетках или их клонально
размножившихся копиях, на фоне низкого уровня АТФ и слабой
антиоксидантной защиты, возникнет гипоксия и произойдет запуск
механизма клеточной гибели.
В случае возникновения умеренной циклической гипоксии, в “больных”
клетках, рано или поздно, будет запущен сначала процесс
самоликвидации “больных” митохондрий – митоптоз, а затем и
апоптоз – полное уничтожение всей клетки, если процесс ее изменения
или повреждения зашел слишком далеко.
Появление в клетке кратковременный гипоксии может быть
инициировано не только многими факторами внешней среды
действующими на организм, но и дыхательными упражнениями,
которые широко используются в практике Восточной медицины.
При умелом, регулировании уровня гипоксии в клетках, можно
достигать оздоровление организма за счет увеличения количества
клеток с высокой энергетикой, достаточной антиоксидантной
защитой и нормальной, неповрежденной мтДНК.
Систематическое удаление мутированной мтДНК и
внутриклеточных структурных повреждений удлиняет
продолжительность жизни клетки и является залогом полноценной
реализации генетических возможностей организма при его адаптации
к неблагоприятным условиям среды.
1. Повреждения митохондрий и энергетическая
недостаточность клетки.
В настоящее время мало кто сомневается, что состояние здоровья или
болезни определяется на клеточном уровне. Говорят, что здоровье организма –
это здоровье его клеток.
Тело человека образовано клетками разных типов. Их численность находится в
пределах тридцати триллионов. Для поддержания и сохранения гомеостаза
организма существуют жесткие системы регуляции процессов метаболизма. Эта
регуляция происходит на организменном, клеточном и молекулярном уровнях.
Нарушение жизнедеятельности организма человека при заболевании всегда, так
или иначе, связано с изменением функционирования клеток. При этом
нарушение функций одних клеток может быть первопричиной развития болезни
в целом, а возникшие патологические процессы, могут способствовать
угнетению или повреждению других клеток.
При нарушении обмена веществ и энергии на клеточном уровне, прежде всего,
повреждаются биологические мембраны, что влечёт за собой нарушение
нормальных взаимоотношений клетки с окружающей средой, а также
нарушение клеточного метаболизма.
Особенно уязвимы мембраны энергопроизводящих органелл клеток –
митохондрий. Это связано с тем, что перенос электронов по цепям дыхательных
ферментов митохондрий обеспечивает генерирование 95% энергии,
необходимой всему организму, на что требуется утилизация 90% доступного
клеткам кислорода.
В результате неблагоприятного воздействия стрессов и факторов внешней
среды также могут происходить изменения, повреждения и мутации в ядерной и
митохондриальной ДНК.
В организме происходят очаговые распространения мутаций мтДНК. Это
явление встречается довольно часто. Согласно результатам двух независимых
работ по изучению индивидуальных человеческих кардиомиоцитов, в клетках
наиболее пожилых пациентов содержание мутаций в мтДНК составляло15% и
25%, тогда как в кардиомиоцитах молодых индивидуумов их не обнаружено.
Клетки, страдающие от клонально «размножившихся» мутаций мтДНК, часто
испытывают снижение эффективности переноса электронов. Такие изменения
могут повышать концентрацию кислорода внутри митохондрий из-за
уменьшения потребления кислорода, а также способствовать дальнейшему
снижению эффективности цепи переноса электронов. Это должно повышать
продукцию АФК, и в комплексе с низкими уровнями АТФ, может
стимулировать механизмы клеточной гибели.
В организме человека самая распространенная причина гибели клетки - это
недостаток кислорода в тканях – гипоксия. Гипоксия может быть вызвана
недостатком содержания кислорода во вдыхаемом воздухе, плохой циркуляцией
крови или чрезмерным потреблением кислорода самой тканью при перегрузке.
При делении митохондрий, от клонально «размножившихся» мутаций мтДНК,
органеллы тиражируются и образуют мозаичность ткани. Такие участки
организма и является главным источником ряда болезней относящихся к
“болезням цивилизации”.
2. Апоптоз и митоптоз – регуляторы количества и
“качества” популяций клеток.
Одним из радикальных способов удаления поврежденных, мутированных и
недееспособных органелл и клеток является запуск наследственно
запрограммированного механизма митоптоза и апоптоза.
В организме здорового человека клеточный гомеостаз определяется балансом
между гибелью и воспроизводством клеток.
Апоптоз - программированная клеточная гибель, энергетически зависимый,
генетически контролируемый процесс, который запускается специфическими
сигналами и избавляет организм от ослабленных, ненужных или повреждённых
клеток. Ежедневно, у здорового человека возникает 50 – 70 миллиардов новых
клеток, и то же количество их гибнет, в основном за счет апоптоза. Их место
занимают новые клетки. В процессе апоптоза клетка исчезает бесследно в
течение 15-120 минут. В целом за год у человека обновляется столько клеток,
что общий их вес равен весу тела.
Апоптоз - это биохимически специфический тип гибели клетки, который
характеризуется активацией нелизосомных эндогенных эндонуклеаз, которые
расщепляют ядерную ДНК на маленькие фрагменты.
О количестве преобразований в митохондриях невозможно даже и говорить, т.к.
в каждой живой клетке их содержится до 2 тыс. штук.
Апоптоз строго регулируется организмом. Его недостаток приводит к раку и
другим опухолям, а избыток апоптоза ведет к потере клеток, например при
нейродегенеративных процессах, что указывает на небходимость их защиты при
активизации апоптоза.
В здоровом организме все, что не приспособлено к новым условиям, должно
обязательно быть удалено. Апоптоз и митоптоз – удаление поврежденных
митохондрий, представляют собой биологический ассенизатор. Они включают
гибель (саморазрушение) неправильно развивающейся, потенциально опасной
или просто ненужной для окружающих тканей клетки.
Все структурные образования клетки, которые связаны с цепями
метаболических процессов неадаптированных к новым условиям, в первую
очередь удаляются на субклеточном уровне. Так при выходе гомеостаза клетки
за пределы своей нормы реакции, большинство неправильно свернутых,
денатурированных и других аномальных белков быстро деградируют в
цитозоле, тогда как нормальные копии белков сохраняются.
Аномальные белки возникают в результате ошибок при синтезе, или в
результате химических повреждений. Разнообразные мутантные формы
обычных белков также распознаются как и аномальные.
Генетически запрограммированная замена белков проводится в цитозоле при
помощи одного и того же протеолитического механизма. Этот механизм,
ответственный за избирательную денатурацию белков, будучи запущенным,
гарантирует их полное разрушение.
Последействующие митоптоз и апоптоз являются завершающей фазой защиты
многоступенчатых процессов внутриклеточной регуляции. Эти процессы
запускаются, когда внутриклеточные повреждения становятся необратимыми,
когда замедляются процессы фосфорилирования, активизируется деятельность
окислительных ферментов и, как результат этого, возникает гипоксия и ацидоз.
Если в клетке имело место слабое повреждение внутриклеточных структурных
образований, а гомеостаз восстановился до нормального уровня, тогда гипоксия
и ацидоз исчезают.
Систематическое удаление мутированной мтДНК и внутриклеточных
структурных повреждений удлиняет продолжительность жизни клетки.
В настоящее же время разрабатываются способы продления жизни клетки в
основном за счет предотвращения мутаций и повреждений.
3. Антиоксиданты и нутриенты предотвращают
повреждения в клетках.
В настоящее время митохондриология выделилась в самостоятельное научное
направление.
Открытие ведущей роли митохондрий в чувствительности к лекарствам, их
ключевая роль в старении, апоптозе и нейродегенеративных расстройствах
привело к созданию митохондриальной (клеточной) медицины.
Важным ее разделом являются болезни, связанные с нарушением функции
митохондрий.
Разработка методов генной терапии и вообще патогенетических методов
лечения еще находится в стадии экспериментов. Одним из наиболее
перспективных направлений генной терапии является попытка изменить
уровень гетероплазмии путем или селективной ингибиции репликации
митохондрий, или разрушения мутантной ДНК (1, 2).
Установлено, что при уменьшении популяции мутантной мтДНК в клетках,
происходит нормализация метаболизма во всем организме.
Лечение метаболических расстройств и, особенно нарушений клеточного
энергообмена – одна из сложных проблем современной медицины.
Решение ее часто сопровождается недоверием большинства врачей к
метаболической терапии как к чему-то «неспецифическому», часто не
имеющему четких патогенетических обоснований.
Большинство заболеваний, связанных с нарушениями клеточной энергетики, в
настоящий момент не расшифровано с точки зрения конкретной
патогенетической основы этих нарушений.
Врачи констатируют, что комплекс препаратов, обеспечивающий исправление
метаболизма клетки может быть эффективен в ситуациях, которые можно
уподобить «черному ящику»(3).
Оздоровление организма за счет “лечения” больных клеток является
естественным способом самовосстановления организма. Способ
самовосстановления организма как результат интеграции знаний биологической
науки.
В настоящее время идеи клеточной медицины, базирующейся на знании, что
здоровье и болезнь закладываются на клеточном уровне, развиваются в Научноисследовательском институте доктора Матиаса Рата (Селиконовая долина
США).
В соответствии с этой концепцией дефицит питательных веществ на клеточном
уровне является главной причиной многих хронических болезней, включая
инфекционные, сердечно - сосудистые заболевания и рак.
.Таким образом, митохондриальная клеточная медицина в данный момент
находится только на начальном пути развития.
4. Оздоровление организма путем селективного
обновления митохондрий.
В ряде научных публикаций высказывается мнение относительно дальнейших
перспектив развития клеточной медицины. Указывается, что в будущем должны
появиться новые подходы, основанные на растущем понимании механизмов,
лежащих в основе действия ограничения калорийности рациона, клональной
экспансии мутаций мтДНК, восстановления мтДНК, митогенеза и обновления
митохондрий.
Однако, если внимательно посмотреть на историю развития человечества, то
можно заметить, что эти вопросы уже давным - давно были разрешены, а
результаты многовековой практики и сейчас широко используются Восточной
медициной.
Тысячелетние традиции индийской философии, берут начало с XV — Х вв. до
н.э. Археологические же находки позволяют утверждать, что учение йоги было
известно уже 2,5 тыс. лет до н.э.
Основу физических упражнений в йоге составляют асаны — специальные
положения тела.
Асаны требует особого рода дыхания: полного, ритмического,
контролируемого и замедленного.
Ранее уже указывалось, что в организме человека самая распространенная
причина гибели клетки - это недостаток кислорода в ткани (тканевая гипоксия),
которая, может быть вызвана недостатком содержания кислорода во вдыхаемом
воздухе.
Достаточно напомнить, что значительное повреждение митохондрий
наблюдается уже через 30 мин гипоксии печени, для мозга это время еще
короче. Через 1 час в клетках печени погибает большинство митохондрий, и
восстановить жизнедеятельность такой ткани уже невозможно.
В то же самое время о целебном влиянии дыхательных упражнений на организм
человека знают многие.
В энциклопедии Йоги читаем: “В процессе регулярного выполнения практики
задержки дыхания происходит мощная “чистка” всего организма, приводящая, в
конечном итоге к идеально функционирующему телу.”
При умелом регулировании уровня гипоксии в клетках, можно достигать
существенного оздоровления организма.
Известный патофизиолог Феликс Меерсон экспериментально и теоретически
доказал, что физическая тренировка, закаливание и адаптация к
неблагоприятным условиям жизни представляют собой не что иное как
приспособление организма к гипоксии.
Благодаря достижениям современной биологической науки данный феномен
можно объяснить с высокой степенью вероятности как процесс, проходящий за
счет селективного отбора органелл и клеток с высоким уровнем энергетики и
антиоксидантной защиты из популяции клеток организма оказавшихся в
условиях умеренной, кратковременной, циклической гипоксии.
Это обусловлено тем, что в клетках, которые образовались от клонально
«размножившихся» мутаций мтДНК и структурных повреждений
эффективность переноса электронов и образование АТФ существенно снижена,
а уровень антиоксидантной защиты низкий. Вследствие этого, в случае
возникновения умеренной гипоксии в организме, в таких “больных” клетках
будет запущен сначала процесс самоликвидации “больных” митохондрий –
митоптоз, а затем и апоптоз – полное уничтожение всей клетки, если процесс ее
изменения или повреждения зашел слишком далеко.
Систематическая очистка организма от мутаций, повреждений и ненужных
клеток является залогом полноценной реализации генетических возможностей
организма при его адаптации к неблагоприятным условиям среды.
Ссылки
1. Srivastava S., Moraes C.T. Manipulating mitochondrial DNA heteroplasmy by a
mitochondrial targeted endonuclease. Human Mol Genet 2001; 10: 3093-3099.
2. Taylor R.W., Wardell T.M., Connolly B.A. et al. Linked oligodeoxynucleotides
show binding cooperativity and can selectively impair replication of deleted
mitochondrial DNA templates. Nucleic Acids Res 2001; 29: 16: 3404-3412.
3..1 НАРУШЕНИЯ КЛЕТОЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
www.elkar.ru/ftpgetfile.php?id=1
27.11.2010.