ไมโตคอนเดรีย ภูมิคุ้มกัน และกีฬา: เป้าหมายใหม่ในการต่อสู้กับโรคอ้วนที่เกี่ยวข้องกับอายุ

นักวิทยาศาสตร์จากสถาบันหัวใจ ปอด และเลือดแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา (NHLBI, NIH) ได้แก่ Jin Ma, Annie Son, Yulim Son, Ping-Yuan Wang และ Paul Hwang ได้เผยแพร่บทวิจารณ์ในTrends in Endocrinology & Metabolismซึ่งพวกเขาได้สรุปหลักฐานเกี่ยวกับบทบาทสำคัญของการส่งสัญญาณภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดของไมโตคอนเดรียเกี่ยวกับวิธีที่กล้ามเนื้อโครงร่างปรับตัวให้เข้ากับการออกกำลังกายและสร้างความต้านทานต่อการเผาผลาญต่อโรคอ้วนและการแก่ชรา

ปัญหา

โดยทั่วไปแล้ว การตอบสนองต่อการอักเสบหลังการออกกำลังกายถือเป็น "ผลข้างเคียง" ของความเสียหายระดับไมโคร (microdamage) ต่อกล้ามเนื้อ แต่หลักฐานที่เพิ่มมากขึ้นบ่งชี้ว่าการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันแบบควบคุมมีความสำคัญต่อการฟื้นฟูโปรแกรมการเผาผลาญของกล้ามเนื้อ โดยช่วยลดการสะสมไขมัน เพิ่มความไวต่ออินซูลิน และเสริมสร้างความต้านทานของเซลล์ต่อความเครียด

กระดูกสันหลัง cGAS–STING–NF-κB

1. CHCHD4 และ TRIAP1 ลดลง

   • การออกกำลังกายสม่ำเสมอจะทำให้ระดับโปรตีน 2 ชนิด คือ CHCHD4 และ TRIAP1 ซึ่งเกี่ยวข้องกับภาวะสมดุลของไมโตคอนเดรียในไมโตคอนเดรียของกล้ามเนื้อโครงร่างลดลง

2. การเปิดใช้งาน cGAS–STING

   • การขาดโปรตีนเหล่านี้ส่งผลให้เกิด "การรั่วไหล" ของ DNA ไมโตคอนเดรียเข้าไปในไซโทซอล ซึ่งเซ็นเซอร์ cGAS (cyclic GMP–AMP synthase) จะตรวจพบ

   • CGAS สร้างตัวส่งสาร cGAMP ตัวที่สอง ซึ่งจะเปิดใช้งานอะแดปเตอร์ STING บนเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม

3. การรวมเส้นทาง NF-κB

   • คาสเคดไคเนสที่ขึ้นอยู่กับ STING จะกระตุ้นแฟกเตอร์การถอดรหัส NF-κB ซึ่งควบคุมการแสดงออกของยีนที่รับผิดชอบต่อการสร้างไมโตคอนเดรีย การสร้างหลอดเลือดใหม่ และการปกป้องสารต้านอนุมูลอิสระ

ผลกระทบทางชีวภาพ

• การปรับตัวต่อการฝึกอบรม

  • กระตุ้นการสร้างไมโตคอนเดรียและเครือข่ายเส้นเลือดฝอยใหม่ และปรับปรุงความสามารถในการใช้ออกซิเจนของกล้ามเนื้อ

• ความต้านทานการเผาผลาญ

  • หนูกลายพันธุ์ที่มีโครโมโซม CHCHD4 ได้รับการปกป้องจากโรคอ้วนในช่วงบั้นปลายชีวิต แม้จะรับประทานอาหารแคลอรีสูง

• ความยืดหยุ่นของเซลล์

  • ยีนที่ทำงานของเอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระและชาเปอโรน (Hsp70, MnSOD) ช่วยเพิ่มความต้านทานต่อความเครียดจากออกซิเดชันและความร้อน

คำกล่าวของผู้เขียน

“เราเป็นกลุ่มแรกที่รวบรวมหลักฐานที่แสดงว่าเซ็นเซอร์ไมโตคอนเดรียของภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดไม่ได้ทำหน้าที่เพียงแค่ควบคุมการอักเสบเท่านั้น แต่ยังควบคุมการปรับตัวของการเผาผลาญที่สำคัญต่อการออกกำลังกายอีกด้วย” จิน หม่า กล่าว

“การกำหนดเป้าหมายเส้นทาง cGAS–STING ในกล้ามเนื้อเป็นแนวทางที่มีแนวโน้มดีสำหรับการพัฒนา 'การออกกำลังกายระดับโมเลกุล' ซึ่งอาจให้ประโยชน์บางประการของการออกกำลังกายแก่ผู้ป่วยที่ไม่สามารถออกกำลังกายได้” Paul Hwang กล่าวเสริม

โอกาสในการออกอากาศ

1. สารเลียนแบบการออกกำลังกาย: สารกระตุ้น STING โมเลกุลขนาดเล็กหรือตัวปรับเปลี่ยน CHCHD4/TRIAP1 สามารถเลียนแบบผลของการออกกำลังกายได้
2. การบำบัดโรคเมตาบอลิก การกระตุ้นแกนนี้อาจกลายเป็นกลยุทธ์ใหม่สำหรับโรคอ้วน เบาหวานชนิดที่ 2 และภาวะกล้ามเนื้อน้อยในผู้สูงอายุ
3. การฟื้นฟูที่ดีขึ้น การเสริมสร้างความยืดหยุ่นของไมโตคอนเดรียจะช่วยเร่งการฟื้นฟูหลังการบาดเจ็บและการผ่าตัด

การศึกษาครั้งนี้เน้นย้ำถึงธรรมชาติของไมโตคอนเดรียและภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดทั้ง 2 แบบ นอกเหนือจากการปกป้องจากเชื้อโรคแล้ว ไมโตคอนเดรียยังเป็นศูนย์กลางการส่งสัญญาณที่เชื่อมโยงกิจกรรมทางกายกับสุขภาพการเผาผลาญและความยืดหยุ่นต่อความเครียดอีกด้วย