الميتوكوندريا والمناعة والرياضة: هدف جديد لمكافحة السمنة المرتبطة بالعمر

نشر علماء من المعهد الوطني الأمريكي للقلب والرئة والدم (NHLBI، NIH) - جين ما، وآني سون، ويوليم سون، وبينج يوان وانج، وبول هوانج - مراجعة فيمجلة Trends in Endocrinology & Metabolism، حيث يلخصون الأدلة على الدور الرئيسي للإشارات المناعية الفطرية للميتوكوندريا في كيفية تكيف العضلات الهيكلية مع التمارين الرياضية واكتساب مقاومة أيضية للسمنة والشيخوخة.

مشكلة

تقليديًا، اعتُبرت الاستجابة الالتهابية التي تلي ممارسة الرياضة "أثرًا جانبيًا" للضرر الجزئي الذي يصيب العضلات. لكن تشير الأدلة المتزايدة إلى أهمية الاستجابة المناعية المُتحكّم بها لإعادة بناء برامج التمثيل الغذائي للعضلات، فهي تُقلّل من مخزون الدهون، وتُحسّن حساسية الأنسولين، وتُعزّز مقاومة الخلايا للإجهاد.

العمود الفقري لـ cGAS–STING–NF-κB

1. انخفاض CHCHD4 وTRIAP1

   • مع ممارسة التمارين الرياضية بانتظام، تنخفض مستويات بروتينين، CHCHD4 وTRIAP1، المشاركين في توازن الميتوكوندريا، في الميتوكوندريا الموجودة في العضلات الهيكلية.

2. تنشيط cGAS–STING

   • يؤدي نقص هذه البروتينات إلى "تسرب" الحمض النووي للميتوكوندريا إلى السيتوزول، حيث يتم التعرف عليه بواسطة مستشعر cGAS (cyclic GMP–AMP synthase).

   • يقوم CGAS بإنشاء الرسول الثاني cGAMP، والذي يقوم بتنشيط محول STING على الشبكة الإندوبلازمية.

3. إدراج مسار NF-κB

   • يعمل تسلسل الكيناز المعتمد على STING على تحفيز عامل النسخ NF-κB، الذي ينظم التعبير عن الجينات المسؤولة عن التكوين الحيوي للميتوكوندريا وتكوين الأوعية الدموية والحماية المضادة للأكسدة.

التأثيرات البيولوجية

• التكيف مع التدريب

  • يتم تحفيز تكوين الميتوكوندريا الجديدة وشبكة الشعيرات الدموية، وتحسين القدرة الهوائية للعضلات.

• المقاومة الأيضية

  • تم حماية الفئران الطافرة التي تعاني من نقص الجين CHCHD4 من السمنة في أواخر حياتها على الرغم من اتباع نظام غذائي عالي السعرات الحرارية.

• المرونة الخلوية

  • تعمل الجينات المفعلة للأنزيمات المضادة للأكسدة والمرافقين (Hsp70، MnSOD) على زيادة مقاومة الإجهاد التأكسدي والحراري.

تصريحات المؤلفين

"نحن أول من جمع الأدلة على أن أجهزة الاستشعار الميتوكوندريا للمناعة الفطرية لا تتوسط الالتهاب فحسب، بل تعمل بدلاً من ذلك على دفع التكيفات الأيضية الرئيسية لممارسة الرياضة"، كما يقول جين ما.

ويضيف بول هوانج: "إن استهداف مسار cGAS–STING في العضلات هو طريق واعد لتطوير "تمرين جزيئي" يمكن أن يوفر بعض فوائد التمرين للمرضى غير القادرين على ممارسة التمارين الرياضية".

آفاق البث

1. محاكيات اللياقة البدنية: يمكن لمحفزات STING الجزيئية الصغيرة أو معدلات CHCHD4/TRIAP1 أن تحاكي تأثيرات التمرين.
2. علاج الأمراض الأيضية. قد يصبح تحفيز هذا المحور استراتيجية جديدة لعلاج السمنة، وداء السكري من النوع الثاني، وهشاشة العضلات لدى كبار السن.
3. تحسين التعافي. يُسهّل تعزيز مرونة الميتوكوندريا عملية إعادة التأهيل بعد الإصابات والعمليات الجراحية.

تسلط هذه الدراسة الضوء على الطبيعة المزدوجة للميتوكوندريا والمناعة الفطرية: بالإضافة إلى الحماية ضد مسببات الأمراض، فهي مراكز إشارات تربط النشاط البدني بالصحة الأيضية والقدرة على تحمل الضغوط.