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LE Magazine im Februar 2001

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Bioenergetische Therapie für das Altern
Mitochondrien halten den Schlüssel zum zellulären Leben oder Tod

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BildCoQ10 tankt zelluläre Atmung in den „Energiefabriken“ der Zelle, genannt Mitochondrien. CoQ10 schützt auch Zellen und Blutlipide vor oxydierendem Schaden.

Während Wissenschaft anfängt, die Mechanismen des Leben oder Tod auf dem zellulären Niveau zu entwirren, wirft laufende Forschung einen Scheinwerfer auf die Mitochondrien. Die Mitochondrien stützen nicht nur das Leben, indem sie Energie, aber das Endenerzeugen, Leben, indem sie programmierten Zelltod (Apoptosis) auslösen. Tatsächlich Tod und Degeneration fängt in den Mitochondrien an, während zelluläre Atmung sinkt und „zellulärer Selbstmord“ sich erhöht.

Dieser Artikel überprüft, wie mitochondrische Veränderungen, bioenergetische Abnahme und oxidativer Stress aufeinander einwirken können, um ungefähr altern und degenerative Erkrankung zu holen. CoQ10-the Leistung-taucht mitochondrische Mittelgleichheit als bioenergetische/Antioxidanstherapie für die Krankheit des Alterns auf. Wir betrachten dann zwei bedeutende Familien altersbedingte Krankheit, das metabolische Syndrom (das Herz-Kreislauf-Erkrankung und Diabetes verursacht) und Krebs.

Bioenergetisches Altern

Altern verringert die bioenergetische Kapazität und die Fähigkeit, auf Druck-in ein Wort, Vitalitätsabnahmen zu reagieren, auf dem Niveau der Zelle und des Organismus. Dieses holt eine ungefähr progressive Abnahme in der Funktion und Anfälligkeit zu den altersbedingten Krankheiten.

Eine Theorie des Alterns, das elegant zusammen die produktivsten Faden der Alternforschung spinnt, wurde vom australischen Wissenschaftler Anthony Linnane im Jahre 1989 vorgeschlagen. Linnane fing an, indem er beobachtete, dass Veränderungen im mitochondrialen DNA mit Alter ansammeln. Einige Jahre später war er in der Lage, zu zeigen, dass weniger als 5% des mitochondrialen DNA vom Muskelgewebe eines Themas mit 90 Jährigen intakt war.

Defekte des mitochondrialen DNA erhöhen sich exponential einiger Körpergewebe nach Alter 30 oder 40. Das kleine Paket von DNA in den Mitochondrien ist besonders verletzbar, weil es einige der Systeme ermangelt, die DNA im Zellkern schützen und reparieren. Mehr Defekte haben eine Möglichkeit, im mitochondrialen DNA von Zellen anzusammeln, die nicht im Herzen (cardiomyocytes), im Gehirn (Neuronen) und im Skelettmuskel (Muskelzellen) ersetzt werden können. Wir können nicht genau, diese Defekte sich entwickeln, aber oxidativer Stress und Fehler in der Reproduktion des mitochondrialen DNA scheinen, Hauptursachen zu sein. Eine neue Studie fand, dass die Rate von einem weithin bekannten Defekt des mitochondrialen DNA (die „allgemeine Streichung ") dem Niveau der Lipidperoxidation in den Mitochondrien entspricht und mit Alter sich erhöht.

CoQ10 schützte mitochondriales DNA in einer Studie von den Mäusen, die eine Droge gegeben wurden, die hohe Stufen des oxidativen Stresses erzeugt. Die Droge, Doxorubicin, verursacht schwere Lipidperoxidation in den Mitochondrien. In diesem Experiment entwickelte ein Drittel der Mäuse, welche die Droge ohne CoQ10 gegeben wurden, eine Streichung des mitochondrialen DNA. Als CoQ10 zusammen mit der Droge entwickelte nur gegeben wurde, 7% der Mäuse die Streichung, und als die Dosierung CoQ10 erhöht wurde, entwickelten keine der Mäuse die Streichung des mitochondrialen DNA.

Entsprechend Linnanes Theorie als Defekten sammeln Sie im mitochondrialen DNA, zelluläre Energieerzeugung herunterfällt an (siehe Tabelle 1). Das heißt, ist es die Verschlechterung des mitochondrialen DNA, das bioenergetische Abnahme fährt, während wir altern (sehen Sie der Sidebar „mitochondrische Veränderungen: Ursache des Alterns? "). Dieses ist logisch, da mitochondriales DNA viel der Erbsubstanz für die Maschinerie der zellulären Atmung hält. Wenn der Plan beschädigt wird, wird die zelluläre Atmungskette defekt. Technologie vieler Jahre später wurde entwickelt, um diesen Vorschlag zu prüfen, und wieder war Linnane nachgewiesenes korrektes. Im Jahre 1998 er war in der Lage, eine nahe Wechselbeziehung zwischen mitochondrischen Veränderungen und zellulärer Energieerzeugung in den einzelnen menschlichen Myonen zu demonstrieren.

Die gelegentlichen Veränderungen in den Mitochondrien stellen ein „bioenergetisches Mosaik.“ her Zellen im gleichen Gewebe produzieren verschiedene Mengen Energie abhängig von ihren Graden des mitochondrischen Schadens. Einige Zellen produzieren relativ wenig Energie, einige ein mäßige Menge und einige eine große Menge Energie. In alte Fünfjahresgewebe sehen wir nicht dieses Mosaik, da Energieerzeugung in fast allen Zellen hoch ist. Jedoch entwickelt sich ein ausgeprägter „Mosaikeffekt“ nach ungefähr Alter 40. Dieses tritt in einem anderen Umfang in den verschiedenen Geweben abhängig von ihrer Rate des bioenergetischen Alterns auf. Einige Gewebe wie Skelettmuskel scheinen, von einem bioenergetischen Standpunkt, während andere wie Herzmuskelalter mit einer mäßigen Rate sehr schnell zu altern und andere wie Lebergewebealter ziemlich langsam. Diese Linie der Forschung veranschaulicht auch die Tatsache, dass zelluläres Altern mit unterschiedlicher Rate in den verschiedenen Leuten fortfährt, da Leute des gleichen Alters häufig markiert verschiedene Bioenergiemosaiken zeigen.

Linnanes Theorie der „Universalität der bioenergetischen Krankheit“ hält, dass diese Veränderung-gesteuerte bioenergetische Abnahme ein bedeutender Faktor in den degenerativen Erkrankungen und in der allgemeinen Gebrechlichkeit des hohen Alters ist. Viele Linien der neuen Forschung laufen auf den Mitochondrien als Mitten des zellulären Alterns zusammen. Wenn diese mitochondrische Theorie des Alterns korrekt ist, liegt die Grundlage der zellulären Vitalität in den Mitochondrien.

Umkehrung der bioenergetischen Abnahme


Linnane entdeckte eine Weise, zelluläre Vitalität wieder herzustellen, indem er Energieerzeugung und Widerstand zum Druck in den Zellen ohne intaktes mitochondriales DNA verbesserte. In den frühen neunziger Jahren plante er eine Technik, um Zellen in der Kultur zu wachsen, nachdem er ihr mitochondriales DNA gelöscht hatte. Diese Zellen waren nicht imstande, die Maschinerie der zellulären Atmung zusammenzubauen. Stattdessen wurde der Wachstumsprozess dieser Zellen durch eine alternative Quelle der zellulären Energie gestützt, die Glykolyse genannt wurde. Glykolyse produziert Energie aus Glukose, wie geschieht drastisch während der fleißigen muskulösen Übung. Normalerweise baut Glykolyse auf die Elektronentransportrolle von CoQ10 in der zellulären Atmungskette. Linnanes Einblick war, dass CoQ10 die gleiche Rolle außerhalb der Mitochondrien spielen könnte, in der äußeren Zellmembran. Er fügte deshalb CoQ10 der Zellkultur hinzu, damit Glykolyse, anstelle der zellulären Atmung, Zellwachstum stützen würde.

Linnane verlängerte dann seine Ergebnisse von Zellkulturen zu Labortiere. Er prüfte seine Technik in den Ratten, die mit einer Droge behandelt wurden, die mitochondrische Funktion auf eine Art hindert, die Altern nachahmt. Die Droge halbierte die muskulöse Kraft, die junge Ratten in der Lage waren, über einen längeren Zeitraum anzuwenden und spiegelte eine Abnahme in den zellulären Bioenergetik wider. Jedoch Ratten CoQ10 oder das CoQ10 analoges CoQ10c zusammen mit der Droge fast durchgeführt sowie den normalen unbehandelten Ratten gegeben. CoQ10 hob folglich die Abnahme in den zellulären Bioenergetik auf, die durch mitochondrische Beeinträchtigung verursacht wurden. Andere Studien durch Linnane zeigen, wie CoQ10 die Kapazität wiederherstellt, auf Druck zu reagieren, der mit Alter verloren ist (sehen Sie den Sidebar, „Vital Response zum Druck wieder herzustellen ").

„Diätetische Ergänzung mit Coenzym Q10 wird folglich als Behandlung, um die Lebensqualität von gealterten Einzelpersonen zu verbessern angezeigt und Schutz gegen solche altersbedingte Bedingungen wie Herzversagen und neurodegenerative Erkrankung zu bieten.“

Von Anthony W. Linnane et al. (1998).

CoQ10 lässt folglich an drei Niveaus laufen, um bioenergetische Abnahme abzuhalten. Zuerst schützen Hilfen CoQ10 mitochondriales DNA und die zelluläre Atmungskette vor oxydierendem Schaden. Zweitens erhöht CoQ10 die zelluläre Atmung und zeichnet maximale Leistung vom „Bioenergiemosaik“ das mit Alter sich entwickelt. Drittens tankt CoQ10 eine Quelle der alternativen Energie in der Zelle, der Hilfen abfallende zelluläre Atmung entschädigen.

Programmierter Zelltod

Wenn zelluläre Energieerzeugung auf eine milde allmähliche Art sinkt, passen möglicherweise Zellen sich durch Ausgleichssysteme wie Glykolyse an. Jedoch wenn Niveaus der zellulären Energie schärfer fallen, aktivieren Zellen einen Prozess, der „programmierten Zelltod genannt wird,“ auch genannter zellulärer Selbstmord oder Apoptosis. Programmierter Zelltod baut die Zelle auf eine geordnete Art mit minimalem Schaden des umgebenden Gewebes ab. Linnane demonstrierte diesen Effekt durch züchtende Zellen mit einem Atmungskettenhemmnis, das zelluläre Atmung blockiert. Innerhalb 12 bis 18 Stunden machten die Zellen programmierten Zelltod durch.

Linnane schlug diesen zellulären Selbstmord durch Energie-verhungerte Zellzahlen vorstehend in der Pathologie von Alter-verbundenen Störungen vor. Viele Linien der medizinischen Forschung zeigen auf weit verbreiteten programmierten Zelltod als bedeutender Faktor im Altern und degenerative Erkrankungen wie Herzkrankheit, Krebs und neurodegeneration.

Vor kurzem erschienene Studien liefern das erste ausführliche Bild von, wie programmierter Zelltod arbeitet. Es wird jetzt hergestellt, dass die Mitochondrien dieses Prozess regulieren und bestimmen, ob die Zelle oder Würfel lebt, und wie sie stirbt. Während es viele Bahnen zum Zelltod gibt, scheint die mitochondrische „Entscheidung zu sterben“, bioenergetischem Ausfall, oxidativem Stress und Ionenflüssen in großem Maße zu entspringen. Neue Forschung zeigt, dass CoQ10 direkt das Schlüsselereignis in programmiertem Zelltod hemmt, die Eröffnung des mitochondrischen „dieses megachannel“ einstellt in Bewegung die Selbstzerstörung der Zelle (sehen Sie „wenn zelluläre Energie“ auf Seite 2) sinkt.

Mitochondrische Veränderungen:
Ursache des Alterns?

Skeptiker haben argumentiert, dass nicht genügend mitochondriales DNA beschädigt wird, um die abfallende zelluläre Funktion zu erklären, die im Altern gesehen wird. Vor kurzem erschienene Forschung von Caltech überprüft das mitochondriale DNA in den Bindegewebezellen (Fibroblasten) von den Einzelpersonen alles Alters, einschließlich die gespeicherten Zellen, die viele Jahre getrennt gedauert werden. Die Studie zeigt hohe Stufen von altersbedingten Veränderungen in einem Angelteil des mitochondrischen Teils DNA-d, der die Reproduktion (Wiedergabe) von mitochondrischem DNA-von einigen Einzelpersonen steuert. Zum Beispiel wurde eine spezifische Veränderung in dieser genetischen Region von der Mehrheit einer Einzelpersonen in der Studie in 65 Lebensjahren geteilt, aber war in den jüngeren Einzelpersonen abwesend. Darüber hinaus die Studiendokumente sieben andere Veränderungen in den älteren Einzelpersonen an den genetischen Stellen kritisch für die Reproduktion des mitochondrialen DNA.

Da mitochondriales DNA ununterbrochenen Umsatz in den auswechselbaren und nicht erneuerbaren Zellen durchmacht, konnten Veränderungen in den Genen, die seine Reproduktion steuern, weit reichende Konsequenzen haben. Breite Forschung der weiteren Verfolgung ist erforderlich, die Auswirkung solcher genetischen Defekte auf mitochondrische Funktion festzusetzen. Es ist angemessen, anzunehmen, dass sie nicht nur zu einem Ausweiten von Veränderungen da die Mitochondrienverdoppelung, aber auch zu Defekte in der Erbsubstanz für zelluläre Atmung und den erhöhten oxidativen Stress führen konnten (wegen der erhöhten Oxydationsmittelgeneration während der zellulären Atmung oder der übereinkommenden Antioxidansverteidigung), der der Reihe nach oxydierenderen Schaden des mitochondrialen DNA und der zellulären Atmungskette verursachen würde. Solch ein Teufelskreis wird dargestellt im Sidebar „ein Modell des bioenergetischen Alterns.“

Diese Ergebnisse nzen die Studien von DNA zeigend auf altersbedingte Störungen in den Genen ergä, die Zellteilung (Mitose) steuern, die allgemein zu anomale Zellteilung und Chromosominstabilität führt. Breit, nehmen Wissenschaftler einen altersbedingten „mutator Phänotypus“ an der die Ansammlung von genetischen Veränderungen beschleunigt. In dieser Ansicht wirken DNA-Schaden, chromosomale Instabilität und chronische Exposition zu den genotoxins wie oxidativem Stress nach einander rück und tragen besonders zur Krebsentwicklung bei.

Eine der vorgeschlagenen Ursachen des mutator Phänotypus ist unzulängliche DNA-Reparatur. Häufige DNA-Reparatur ist fehleranfällig, besonders wenn die DNA-Reparaturmaschinerie durch DNA-Schaden kompromittiert worden ist. Chronischer oxidativer Stress könnte (überwältigen) DNA-Reparatur-Enzyme sättigen. Neue Forschung zeigt, dass CoQ10 DNA vor oxydierendem Schaden nicht nur schützen kann an, aber erhöht auch die Tätigkeit von DNA-Reparatur-Enzymen. Diese Untersuchung an Tieren fand, dass Bereicherung CoQ10 die DNA in den Lymphozyten vor Strangbrüchen schützt, und beschleunigt darüber hinaus genetische Reparatur. Die Forscher entdeckten, dass CoQ10 die Tätigkeit von DNA-Reparatur-Enzymen in ergänzten Tieren erhöht.

Wiederherstellung der wesentlichen Antwort zum Druck

Die Kapazität, auf Druck zu reagieren sinkt mit Alter. Jüngere Patienten zum Beispiel erholen sich schneller von einem Herzinfarkt oder einer Herzoperation als ältere Patienten. Linnane überprüfte die zelluläre Basis für Wiederaufnahme vom Herzdruck, gemeinsam mit Kardiologieforscher Franklin Rosenfeldt und andere. Sie verglichen Herzgewebeexemplare von den Patienten des unterschiedlichen Alters, das Herzoperation durchgemacht hatte. Sie unterwarfen die Exemplare zwei Drücken: Hypoxie (Sauerstoffentzug) oder simulierte Ischämie (Unterbrechung der Durchblutung). Nach 30 Minuten des Druckes, ließen sie die Exemplare für andere 30 Minuten wieder herstellen. Die Forscher maßen dann die zusammenziehbare Spannung der Exemplare, um zu sehen, dass wie gut sie von Druck sich erholten. Wie erwartet zeigten Gewebe von den älteren Patienten erheblich weniger Wiederaufnahme, die den Drücken von Hypoxie und von Ischämie folgt. In Übereinstimmung mit Linnanes Theorie fanden sie eine bedeutende Wechselbeziehung zwischen der Integrität des mitochondrialen DNA und der Fähigkeit von Geweben, sich von Druck zu erholen.

In einer Folgestudie brüteten sie Herzgewebe in CoQ10 vor simulierter Ischämie aus, dann maßen die zusammenziehbare Spannung der Exemplare. Gewebe von den Patienten wurden siebzig oder mehr Lebensjahre weniger, die gut erheblich von Ischämie als Gewebe von den jüngeren Patienten, „aber von diesem Unterschied erholt wurden, durch CoQ10“ abgeschafft (Pepe S et al., 1999).

Als Nächstes zeigten Linnane und Rosenfeldt, dass CoQ10 kardiovaskuläre Vitalität in den alten Ratten wiederherstellt. Sie maßen zwei gute Indikatoren von kardiovaskulärem, Vitalität-wie viel Arbeit das Herz während der simulierten Aerobic-Übung tun kann und wie gut das Herz von Übungsdruck sich erholt. Linnane und Rosenfeldt entfernten die intakten Herzen von Jungen und von gealterten Ratten und unterwarfen die Herzen simuliertem Übungsdruck. Sie fanden, dass die Herzen von gealterten Ratten funktionell geschwächt sind, wenn sie Druck unterworfen werden und deutlich verringerte Leistungsfähigkeit und die Arbeitsfähigkeit zeigen, die von der schlechten Wiederaufnahme vom Druck verglichen mit jungen Ratten gefolgt wird. Alte Ratten behandelten mit CoQ10 für sechs Wochen wiedergewannen die volle kardiovaskuläre Kapazität: ihre durchgeführten Herzen und stellten sowie die von jungen Ratten wieder her. Insbesondere hatten Herzen von CoQ10-treated alten Ratten viermal die Arbeitsfähigkeit von unbehandelten Ratten nach Übung. Behandlung CoQ10 hatte keinen Effekt auf die Leistung oder die Wiederaufnahme von Herzen von den jungen Ratten.

Diese Studien kommt so nah, wie Wissenschaft zu einer messbaren Definition der Vitalität kann. Sie zeigen, wie die mitochondrische Theorie des Alterns Druckantwort im Herzgewebe erklärt und wie CoQ10 Energie- und Druckwiederaufnahme im gealterten Herzen zu den jugendlichen Niveaus wiederherstellt. Mitochondrisches Altern verbraucht Vitalität, aber mitochondrische Verjüngung hilft möglicherweise, sie wieder herzustellen.

Fortsetzung auf Seite 2

 

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