Wie Biogenese, Dynamik und Mitophagie Ihr Gehirn reparieren
Geschätzte Lesezeit: 8 Minuten
Einige von Ihnen beginnen zu verstehen, dass Sie sich auf die Mitochondrienfunktion konzentrieren müssen, um ein gesundes Gehirn zu haben, das gute Laune und herausragende kognitive Funktionen ermöglicht. Einige von Ihnen wissen einfach gut, dass Mitochondrien der Schlüssel sind. Und vielleicht gefällt Ihnen dieser einfache Blogbeitrag über diese erstaunlichen Organellen!
Einige von Ihnen möchten jedoch mehr über Mitochondrien erfahren, und es ist Ihnen wichtig, mehr über sie zu erfahren. Vielleicht geht es Ihnen wie mir, der mein wissenschaftliches „Warum“ wirklich verstehen muss, damit alles funktioniert und meine neuen Verhaltensweisen einen Sinn haben. Wenn Sie also so sind, ist dieser Blogbeitrag genau das Richtige für Sie!
Lassen Sie uns die Wege besprechen, die die Gesundheit der Mitochondrien aufrechterhalten, und uns dann ansehen, wie ketogene Diäten diese Wege beeinflussen können, damit Sie sich besser fühlen. Sollen wir anfangen?
Mitochondriale Biogenese
Mitochondriale Biogenese ist der Prozess, durch den in einer Zelle neue Mitochondrien entstehen. Sie spielt eine entscheidende Rolle bei der Regulierung des Zellstoffwechsels, der Aufrechterhaltung der Energiehomöostase und der Abschwächung der Auswirkungen von oxidativem Stress. Dieser Prozess ist stark reguliert und beinhaltet eine komplexe Koordination der Genexpression, der Proteintranslation und der Organellenassemblierung.
Der Haupttreiber der mitochondrialen Biogenese ist der Transkriptions-Coaktivator PGC-1α. Lassen Sie sich von einer kleinen Buchstabensuppe nicht abschrecken. Das ist leicht zu verstehen! Das verspreche ich.
Das PGC-1α-Gen kodiert für ein Protein namens PGC-1α. Kein Wunder, da die meisten Gene Anweisungen zur Herstellung von Proteinen liefern.
PGC-1α ist ein Protein, das zur Bildung und Erhaltung gesunder Mitochondrien in Neuronen beiträgt, indem es die Produktion neuer Mitochondrien fördert. Es aktiviert die Expression von Genen, die an der Biogenese (Erschaffung!) und Funktion der Mitochondrien beteiligt sind, wodurch letztendlich neue Mitochondrien entstehen und die Fähigkeit bestehender Mitochondrien zur Energieproduktion gesteigert wird!
Insgesamt beinhaltet der Prozess der mitochondrialen Biogenese die koordinierte Expression vieler Gene und den Zusammenbau einer großen Anzahl von Proteinen und anderen Molekülen, was in der Bildung neuer Mitochondrien innerhalb der Zelle gipfelt. Und wenn dieser Teil der mitochondrialen Funktion nicht auf gesunde Weise abläuft, wird Ihr Gehirn nach der Energie hungern, die es braucht, um zu arbeiten und sich selbst zu erhalten. Es verursacht eine ganze Kaskade negativer Effekte, die Probleme mit diesen anderen mitochondrialen Signalwegen verursachen.
Also lasst uns mehr erfahren.
Mitochondriale Dynamik
Mitochondriale Dynamik bezieht sich auf die Art und Weise, wie Mitochondrien ihre Form und Größe als Reaktion auf verschiedene Signale in unserem Körper ändern. Dieser Prozess wird durch zwei Hauptprozesse gesteuert: Fusion und Spaltung. Lassen Sie sich von diesen beiden Begriffen nicht einschüchtern (wie ich es war), denn ich werde sie hier einfach erklären.
Bei einer Fusion kommen zwei oder mehr Mitochondrien zusammen und bilden ein größeres, stärker miteinander verbundenes Netzwerk. Bei der Spaltung hingegen spaltet sich ein Mitochondrium in zwei oder mehr kleinere Einheiten. Die Fusion von Mitochondrien kann die erzeugte Energiemenge erhöhen, während die Spaltung sie verringern kann. Dadurch können sich die Mitochondrien an den unterschiedlichen Energiebedarf der Zelle anpassen.
Durch Fusion und Spaltung können sich Mitochondrien an veränderte Energieanforderungen anpassen und auf zelluläre Stressfaktoren reagieren. Denn wenn Mitochondrien miteinander verschmelzen, teilen sie Ressourcen und können mehr Energie produzieren, als wenn sie getrennt wären. Wenn Mitochondrien hingegen gespalten werden, werden sie kleiner und isolierter, was die Energieproduktion verringern kann.
Veränderungen in der Form der Mitochondrien sind wichtig und können ihnen helfen, auf zelluläre Stressfaktoren zu reagieren. Wenn Zellen beispielsweise einem hohen Maß an oxidativem Stress ausgesetzt sind (der Zellen und DNA schädigen kann), können Mitochondrien gespalten werden, um neue, gesündere Mitochondrien zu erzeugen, die den Stress besser bewältigen können. Diese Formänderungen (Morphologie) können auch dazu beitragen, die Kommunikation zwischen Mitochondrien und anderen Teilen der Zelle zu erleichtern. Beispielsweise kann die Fusion von Mitochondrien den Austausch von Proteinen und anderen Molekülen zwischen Mitochondrien ermöglichen, was für die Regulierung des Zellstoffwechsels und der Energieproduktion wichtig sein kann.
Mitochondriale Mitophagie
Mitochondriale Mitophagie ist ein Prozess, bei dem Zellen selektiv beschädigte oder dysfunktionale Mitochondrien entfernen und so dazu beitragen, ein gesundes mitochondriales Netzwerk aufrechtzuerhalten und oxidativen Stress zu reduzieren. Und Sie alle wissen inzwischen, was das für die Gehirnfunktion bedeutet!
Der Prozess der mitochondrialen Mitophagie umfasst mehrere Schritte. Zunächst werden die beschädigten oder funktionsgestörten Mitochondrien identifiziert und für die Zerstörung durch einen Prozess namens Ubiquitinierung markiert. Dieses lustige Wort beschreibt einen Prozess, bei dem den beschädigten Mitochondrien ein Protein namens Ubiquitin hinzugefügt wird, das sie zur Entfernung markiert.
Anschließend werden die markierten Mitochondrien von einer Membranstruktur namens Autophagosom umgeben, die ein Vesikel bildet, das die beschädigten Mitochondrien umhüllt. Das Autophagosom verschmilzt dann mit einem Lysosom, einem speziellen Organell, das Enzyme enthält, die Zellabfälle abbauen und abbauen können.
Sobald sich die beschädigten Mitochondrien im Lysosom befinden, werden sie von den Enzymen in ihre Bestandteile zerlegt, die von der Zelle recycelt werden können. Es handelt sich um einen komplexen Prozess, der mehrere Schritte und die Koordination verschiedener Zellkomponenten umfasst. Glücklicherweise müssen Sie nicht alle Schritte verstehen, um zu wissen, dass dieser mitochondriale Prozess für Ihre Ziele in Bezug auf die Gesundheit Ihres Gehirns von entscheidender Bedeutung ist.
In Zeiten mitochondrialer Dysfunktion und Versagen mitochondrialer Qualitätskontrollmechanismen (z. B. Mitophagie) können ROS/RNS Schäden an zellulären Makromolekülen und nekrotischen Zelltod hervorrufen. Die richtige Kontrolle und Koordination der Mitophagie-Signalwege sind entscheidend, um Zelltod und Entzündungen zu verhindern.
Swerdlow, NS, & Wilkins, HM (2020). Mitophagie und das Gehirn. Internationale Zeitschrift für Molekularwissenschaften, 21(24), 9661. https://doi.org/10.3390/ijms21249661
Dieser Prozess der selektiven Entfernung beschädigter Mitochondrien hilft, ein gesundes mitochondriales Netzwerk aufrechtzuerhalten und oxidativen Stress zu reduzieren und ist im Grunde ein wichtiger Bestandteil Ihrer Fähigkeit, Ihre Stimmung und kognitiven Funktionen wiederherzustellen!
#MitochondriaMatter
Im Gehirn ist die Mitophagie aufgrund des hohen Energiebedarfs der Gehirnzellen und ihrer Anfälligkeit für oxidativen Stress besonders wichtig. Eine beeinträchtigte Mitochondrienfunktion und oxidativer Stress stehen im Zusammenhang mit der Entstehung verschiedener neurodegenerativer Störungen und psychischer Erkrankungen.
Ketogene Diäten und Mitochondrien
Ich denke, es ist wichtig für Sie zu wissen, dass eine ketogene Ernährung tiefgreifende positive Auswirkungen auf diese mitochondrialen Bahnen hat.
Es gibt Hinweise darauf, dass ketogene Diäten die Dynamik der Mitochondrien beeinflussen können, einschließlich der Prozesse der Fusion und Spaltung, die die Morphologie der Mitochondrien prägen. Studien an Tieren und Menschen haben gezeigt, dass ketogene Diäten die Expression von Genen erhöhen können, die an der Mitochondrienfusion beteiligt sind, wodurch die Größe und Netzwerkkomplexität der Mitochondrien zunimmt.
Jüngste Studien haben gezeigt, dass ketogene Diäten die Expression von Genen verringern können, die an der Mitochondrienspaltung beteiligt sind, was die Fragmentierung und Dysfunktion der Mitochondrien fördern kann. Insbesondere wurde festgestellt, dass eine ketogene Diät die Expression des Proteins Drp1 verringert, das am Prozess der Mitochondrienspaltung beteiligt ist.
KD kann ER-Stress (endoplasmatisches Retikulum) unterdrücken und die mitochondriale Integrität schützen, indem es die mitochondriale Translokation von Drp1 unterdrückt, um die Aktivierung des NLRP3-Inflammasoms zu hemmen und so neuroprotektive Wirkungen auszuüben.
Warum sollten wir die Mitochondrienspaltung reduzieren wollen? Denn eine übermäßige Mitochondrienspaltung kann zu einer Fragmentierung und Funktionsstörung der Mitochondrien führen, die mit einer Vielzahl von Krankheiten, einschließlich neurodegenerativen Erkrankungen, in Verbindung gebracht wird.
Diese Veränderungen in der mitochondrialen Dynamik können zur allgemeinen Verbesserung der mitochondrialen Funktion beitragen, die bei ketogenen Diäten beobachtet wird.
Obwohl die Mechanismen, durch die eine ketogene Ernährung diese Zustände verbessern kann, über die mitochondriale Funktion hinausgehen, deutet das große Ausmaß, in dem die Ernährungsketose die Abhängigkeit vom mitochondrialen Stoffwechsel erhöht, stark darauf hin, dass die mitochondriale Anpassung ein zentraler Faktor ist.
Miller, VJ, Villamena, FA und Volek, JS (2018). Ernährungsketose und Mitohormese: mögliche Auswirkungen auf die Mitochondrienfunktion und die menschliche Gesundheit. Zeitschrift für Ernährung und Stoffwechsel, 2018. https://doi.org/10.1155/2018/5157645
Zusammenfassung
Also ja, Mitochondrien sind die Kraftwerke unserer Zellen, verantwortlich für die Produktion der Energie, die unsere Zellen benötigen, um richtig zu funktionieren. Aber auch die Prozesse der mitochondrialen Dynamik, der mitochondrialen Mitophagie und der mitochondrialen Biogenese sind entscheidend für die Aufrechterhaltung der Gesundheit und ordnungsgemäßen Funktion dieser lebenswichtigen Organellen.
Durch diese Prozesse können Zellen die Energieproduktion und den Stoffwechsel im Gehirn regulieren. Wir müssen diese Wege gut funktionieren, um uns an den sich ändernden Energiebedarf anzupassen, auf zelluläre Stressfaktoren zu reagieren und die Ansammlung beschädigter oder dysfunktionaler Mitochondrien zu verhindern. Und was passiert, wenn diese Bahnen im Gehirn beeinträchtigt sind? Wir sehen die Entwicklung von psychischen Erkrankungen und neurodegenerativen Störungen.
Wenn diese letzte Aussage skandalös und unwissenschaftlich klingt, müssen Sie sich über die Bereiche Stoffwechselpsychiatrie und Neurologie informieren. Ich würde Ihnen empfehlen, einen Blick darauf zu werfen Chris Palmers Buch Brain Energy (siehe Referenzen).
In diesem Blogbeitrag haben Sie erfahren, dass aktuelle Forschungsergebnisse die Behauptung stützen, dass eine ketogene Ernährung wichtige Auswirkungen auf die Dynamik und Funktion der Mitochondrien haben kann. Und wir sprechen hier nicht von ketogenen Diäten, die schwache Auswirkungen haben. Eine ketogene Diät verändert buchstäblich die Expression von Genen, die an der Spaltung und Fusion der Mitochondrien beteiligt sind, und übt neuroprotektive Wirkungen aus.
Wenn Sie mit mir zusammenarbeiten möchten, um solche tollen mitochondrialen Funktionen zu erreichen, können Sie sich gerne unten über mein Online-Programm erkundigen:
Ich hoffe, dass dieser Blogbeitrag zu Ihrem Verständnis der Prozesse beigetragen hat, die die Funktion und Dynamik der Mitochondrien regulieren, und wie ketogene Diäten eine wirksame Intervention zur Behandlung von Stoffwechselstörungen im Gehirn sein können, die sich in psychischen Erkrankungen und neurologischen Störungen äußern.
Weil Sie das Recht haben, alle Möglichkeiten zu kennen, wie Sie sich besser fühlen können.
Bibliographie
Guo, M., Wang, X., Zhao, Y., Yang, Q., Ding, H., Dong, Q., … & Cui, M. (2018). Die ketogene Ernährung verbessert die ischämische Toleranz des Gehirns und hemmt die Aktivierung des NLRP3-Inflammasoms, indem sie die Drp1-vermittelte Mitochondrienspaltung und den Stress des endoplasmatischen Retikulums verhindert. Grenzen in der molekularen Neurowissenschaft, 11 86. https://doi.org/10.3389/fnmol.2018.00086
Miller, VJ, Villamena, FA und Volek, JS (2018). Ernährungsketose und Mitohormese: mögliche Auswirkungen auf die Mitochondrienfunktion und die menschliche Gesundheit. Zeitschrift für Ernährung und Stoffwechsel, 2018. https://doi.org/10.1155/2018/5157645
Palmer, CD (2014). Gehirnenergie. Akademische Presse. https://brainenergy.com/
Qu, C., Keijer, J., Adjobo-Hermans, MJ, van de Wal, M., Schirris, T., van Karnebeek, C., … & Koopman, WJ (2021). Die ketogene Diät als therapeutische Interventionsstrategie bei mitochondrialen Erkrankungen. Das Internationale Journal für Biochemie und Zellbiologie, 138 106050. https://doi.org/10.1016/j.biocel.2021.106050
Swerdlow, NS, & Wilkins, HM (2020). Mitophagie und das Gehirn. Internationale Zeitschrift für Molekularwissenschaften, 21(24), 9661. https://doi.org/10.3390/ijms21249661
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