Биогенеза на митохондриите и упражнения - обучение на Дарио Капа
Получавайте още такова съдържание на вашия WhatsApp незабавно и без да губите време за търсене.
Биосинтез на митохондриите
Въведение
Аеробните тренировки генерират повишаване на физическата работоспособност и забавят появата на умора. Това се постига с някои адаптации на скелетните мускули. Една от основните адаптации (и ако не най-важната) е увеличаването на броя и размера на митохондриите. Има много изследователски статии, които показват увеличение на тези органели след период на обучение. Този блог се опитва да обобщи как се генерира тази физиологична модификация.
Митохондриалното съдържание на скелетните мускули се увеличава в резултат на аеробни тренировки. Хопелер демонстрира през 1985 г. след 6-седмично обучение, състоящо се от 5 пъти седмично по 30 минути упражнения с интензивност 4 mMol • L лактат, че тези органели се увеличават. Жените са увеличили съдържанието си в митохондрии с 43%, докато мъжете са се увеличили с 37%. Субсархолемичните митохондрии представляват приблизително 20%, докато тези между миофибрилите представляват 80%. Като следствие от обучението, подсархолемичните митохондрии са се увеличили с 86%, докато интермиофибриларните - с 33%. Таблица 1 показва резултатите от работата на Хопелер.
След 6.55 ± 0.5
Капилярна плътност mm -2
Таблица 1. Увеличение на митохондриалното съдържание като последица от обучението.
Важно е да се отбележи, че митохондриите не се увеличават, когато мускулните влакна не се набират (работят) и следователно е известно, че сигналът за започване на биогенезата на тази органела е мускулна контракция.
От друга страна, знаем, че стойностите на митохондриалния обем на високо обучените субекти са много по-високи. Това се вижда от резултатите от работата на Puntschart 1995. Таблица 2 показва стойности на ефективността и митохондриална морфометрия на елитни обучени съпротивителни субекти.
VO2 макс. Ml • kg -1 • min -1
Общ обем на митохондриите%
Субхархолемичен митохондриален обем%
Интермиофибриларен митохондриален обем%
Таблица 2. Съдържание на митохондриите при обучени и нетренирани субекти.
Както се вижда, обучените субекти имат почти два пъти по-голям обем от митохондриите в сравнение с нетренираните субекти. От друга страна, тази работа също оценява количеството ДНК, което субектите са имали. Той установи, че нивото на обучение увеличава ДНК пула. Таблица 3 показва резултатите.
Ядро на ДНК µg • mm 3
Митохондриална ДНК ng • mm 3
Митохондриални ДНК копия
Таблица 3. Показани са данните за митохондриалния резерв.
Значение на митохондриите
Митохондриите имат способността да окисляват субстратите и да произвеждат енергия в цикъла на Кребс и в електронната транспортна верига. Наличието на по-голям брой митохондрии намалява скоростта на работа на всеки един от тях и оптимизира производството на енергия. Тъй като митохондриалните протеини имат среден живот от 1 седмица, след започване на ново ниво на мускулна контракция (тренировка) е сравнително лесно да се подобри техният басейн чрез извършване на аеробни упражнения.
Интересно е да се спомене, че колкото по-голямо е количеството на митохондриите, спестяването на въглехидрати ще се подобри и по-голямо количество лактат ще се окисли в тази органела (Brooks 99). Това е така, защото в митохондриите е открита лактат дехидрогеназа и MCT1 лактатните транспортери ще увеличат своя поток в митохондриите (Brooks 99).
От друга страна, наличието на повече митохондрии намалява производството на свободни радикали (ROS) и поддържа целостта на протеините, липидите и митохондриалната ДНК (Sen 1995). Подобно на синтеза на контрактилен протеин в скелетните мускули, сигналът за митохондриален синтез е мускулна контракция. Когато свиването започне, настъпват следните събития.
1) Промени в напрежението на мембранните протеини.
2) Активиране на интегрините на мембраните, където се намират механичните преобразуватели.
3) Йонен поток.
4) Формиране на напречни мостове и генериране на сила.
5) АТФ деградация и повишен метаболизъм.
Увеличението на Ca 2+ е добре известно като втори пратеник и е един от най-важните сигнали за синтеза на митохондриите. Когато Ca 2+ е повишен, той може да активира голям брой кинази като Ca 2+/калмодулин киназа II, протеин киназа C (PKC) и други фосфатази като Calcineurin, които транслоцират сигнала си в ядрото, за да променят скоростта на процес транскрипция.