Ti Thể Là Gì?

Ti Thể là những bào quan nhỏ, và là một trong những cấu trúc phức tạp nhất trong tế bào. Chúng có cả màng ngoài và màng trong. Hầu hết các phản ứng tạo ra năng lượng xảy ra ở màng bên trong, được tạo thành từ lipid (chất béo) được bao bọc bởi protein. Bất cứ điều gì can thiệp vào chức năng của cấu trúc này đều có thể làm suy yếu khả năng sản xuất năng lượng của Ti thể. Ti Thể cũng chứa một vòng ADN nhỏ.

ADN Ti Thể

Ti Thể là thành phần duy nhất của tế bào, ngoài nhân, có ADN. ADN của Ti Thể ngắn hơn nhiều so với ADN của nhân, nhưng không kém phần quan trọng. Hầu hết các protein Ti Thể đều có nguồn gốc từ ADN của nhân tế bào; những protein này được đưa vào Ti thể. Nhưng một số protein cần thiết cho quá trình sản xuất năng lượng lại đến từ ADN Ti thể, và tổn thương đối với ADN này có thể làm tê liệt khả năng sản xuất năng lượng của Ti thể.

Vi Khuẩn Ngụy Trang?

Việc Ti Thể có màng và ADN riêng, đồng thời chúng tự phân chia và sinh sản độc lập với phần còn lại của tế bào đã khiến Ti Thể trở thành chủ đề được các nhà khoa học suy đoán nhiều. Hiện nay người ta tin rằng Ti Thể có nguồn gốc từ các sinh vật nhỏ giống như vi khuẩn, trong quá trình tiến hóa ban đầu, chúng đã xâm chiếm một tế bào có nhân. Dần dần, tế bào nguyên thủy này phát triển theo cách mà Ti Thể đảm nhận nhiệm vụ sản xuất năng lượng tế bào, trong khi vật chủ có nhân đảm nhận các nhiệm vụ khác nhằm duy trì sức khỏe và chức năng của Ti thể.

Ti Thể Làm Gì?

Ti Thể là nhà máy năng lượng của tế bào. Chúng oxy hóa – về bản chất chúng “đốt cháy” – nhiên liệu sinh học như lipid, protein và chất béo. Sau đó, chúng thu hoạch năng lượng được lưu trữ trong các loại nhiên liệu đó và cuối cùng chuyển đổi nó thành adenosine triphosphate (ATP), chất cần thiết để cung cấp năng lượng cho nhiều quá trình của tế bào.

VAI TRÒ của TI THỂ trong LÃO HÓA

1. Tổn Hại Do Oxy Hóa

Trong số các sản phẩm phụ của quá trình sản xuất năng lượng của Ti Thể là “các loại oxy phản ứng” bao gồm hydrogen peroxide – giống như loại hydrogen peroxide (oxy già) được sử dụng làm chất khử trùng và thuốc tẩy tóc. (Trên thực tế, tác dụng tẩy trắng của oxy già là bằng chứng rõ ràng về khả năng oxy hóa của nó.) Nhiều loại oxy phản ứng này là các gốc tự do. Các gốc tự do bao gồm superoxide và gốc hydroxyl hủy diệt (giống như loại gốc tự do được tạo ra trong các vụ nổ hạt nhân).

Các gốc oxy tự do, trừ khi chúng nhanh chóng được trung hòa bởi các chất chống oxy hóa, có thể gây ra thiệt hại đáng kể cho màng của Ti Thể và ADN của Ti thể. Các nhà khoa học đã nghiên cứu mối liên hệ giữa Ti thể, stress oxy hóa và lão hóa ở ruồi giấm bằng cách nuôi ruồi trong môi trường 100% oxy. Nồng độ oxy tăng cao khiến màng Ti Thể bị uốn cong theo kiểu xoáy, do đó làm giảm tuổi thọ của côn trùng từ hai tháng xuống còn khoảng một tuần.

Tổn thương do các gốc tự do gây ra bắt đầu một chu kỳ tự kéo dài, trong đó tổn thương oxy hóa làm suy yếu chức năng của Ti thể, dẫn đến việc tạo ra một lượng lớn hơn các gốc tự do oxy. Theo thời gian, các Ti Thể bị ảnh hưởng trở nên kém hiệu quả đến mức chúng không thể tạo ra đủ năng lượng để đáp ứng nhu cầu của tế bào. Đây là lý do tại sao các Ti Thể từ các tế bào của những người lớn tuổi có xu hướng kém hiệu quả hơn so với các Ti Thể từ các tế bào của những người trẻ tuổi.

Nghiên cứu gần đây cho thấy rằng một số phân tử truyền tín hiệu có thể làm chậm quá trình suy giảm chức năng Ti Thể do tuổi tác. Nhà dược lý Emilio Clementi của Viện San Raffaele ở Milan, Ý và các đồng nghiệp đã phát hiện ra rằng oxit nitric (NO) giúp tăng cường sản xuất Ti thể.

Phát hiện này hỗ trợ cho lý thuyết lão hóa của Ti thể, cho rằng các Ti Thể bị hư hại tăng theo tuổi tác và chịu trách nhiệm cho những thay đổi thể chất của quá trình lão hóa. Nếu các phân tử tín hiệu như NO có thể tăng cường nguồn cung cấp Ti thể, thì các nhà nghiên cứu có thể có cách giảm tác động có hại của tổn thương Ti Thể ở người già và những người mắc các bệnh như tiểu đường.

Do đó, Ti Thể dường như là một trọng tâm nghiên cứu rõ ràng cho các nhà nghiên cứu nghiên cứu về lão hóa. Vai trò sản xuất năng lượng của chúng khiến chúng cực kỳ quan trọng đối với sự sống của tế bào. Nhưng chúng cũng tạo ra một lượng lớn các gốc oxy tự do có tính đe dọa cao. Là nguồn gốc của những sản phẩm độc hại này, Ti Thể cũng là nạn nhân tiềm năng đầu tiên của chúng. Sự gần gũi của chúng với các gốc tự do mà chúng tạo ra, kết hợp với cấu trúc cực kỳ phức tạp của chúng, khiến chúng đặc biệt dễ bị tổn thương do oxy hóa theo thời gian.

2. ADN Ti thể: Một Mục Tiêu Dễ Dàng Tấn Công

ADN Ti Thể không được bảo vệ tốt như ADN của nhân, vốn được bao phủ bởi protein. ADN Ti Thể “trần trụi” trở thành mục tiêu dễ dàng cho các loại oxy phản ứng lang thang. Trong một nghiên cứu trên Circulation Research, Scott Ballinger và các đồng nghiệp tại Đại học Y Texas, chi nhánh ở Galveston đã phát hiện ra rằng khi các tế bào động vật được nuôi cấy tiếp xúc với nhiều loại gốc oxy tự do khác nhau, ADN Ti Thể của chúng bị tổn thương nghiêm trọng hơn ADN của nhân.[3] Một nghiên cứu khác cho thấy tổn thương ADN Ti Thể lan rộng hơn và tồn tại lâu hơn so với tổn thương ADN của nhân trong tế bào người sau quá trình oxy hóa.[4]

Nói chung, khi tế bào già đi, số lượng khoảng trống và lỗi trong ADN Ti Thể của chúng có xu hướng tăng lên và việc tiếp xúc với chất oxy hóa là nguyên nhân có thể xảy ra. Do đó, kiểm soát thiệt hại oxy hóa dường như là một chiến lược để đánh bại một số tác động của lão hóa.

Một nhóm nghiên cứu do Dr. Simon Melov dẫn dắt, thuộc Trung tâm Nghiên Cứu Lão Hóa Buck ở Novato, California, đã phát triển một phương pháp phát hiện đột biến ADN Ti thể. Sử dụng xét nghiệm này trên các tế bào não người già, họ đã tìm thấy một loạt các ADN được sắp xếp lại.[5] Kỹ thuật này sẽ có nhiều ứng dụng hơn, khi các nhà khoa học tìm cách xác định các khiếm khuyết và đột biến trong ADN Ti Thể có thể là kết quả của quá trình oxy hóa.

Các kỹ thuật di truyền tương tự đã được chứng minh là thành công trong việc định vị các “điểm nóng” trong ADN Ti Thể – những vùng mà các khiếm khuyết và đột biến có xu hướng tập hợp lại. Dr. Giuseppe Attardi và nhóm nghiên cứu của ông tại Viện Công Nghệ California đã công bố trên tạp chí PNAS rằng các đột biến không được phân bố rộng rãi trong ADN của Ti thể, nhưng dường như được nhóm lại trong cái gọi là vùng “kiểm soát” của ADN điều chỉnh sự sao chép của nó. Một hoặc nhiều đột biến chỉ xuất hiện ở một cá nhân ở độ tuổi cao. Một số đột biến xuất hiện ở nhiều hơn một cá nhân. Đáng chú ý nhất, một sự sắp xếp lại trình tự ADN đã được tìm thấy trong một tỷ lệ cao các phân tử ADN Ti Thể ở những người trên 65 tuổi, và nó không có ở những người trẻ hơn.

3. Các Yếu Tố Ti thể: Cardiolipin, Carnitine Và CoQ

Khi cơ thể già đi, chúng ta hấp thụ chất dinh dưỡng kém hiệu quả hơn và điều này có thể ảnh hưởng đến hiệu quả của chức năng Ti thể. Cardiolipin là một thành phần của quá trình sản xuất năng lượng hầu như chỉ được tìm thấy trong Ti thể. Mức độ cardiolipin tự nhiên giảm theo tuổi tác. Peroxy hóa lipid, một loại tổn thương oxy hóa phổ biến hơn ở các tế bào già, dẫn đến giảm cardiolipin. Bản thân cardiolipin có thể chịu tác động của quá trình peroxy hóa lipid và sự tích lũy dần dần của các phân tử cardiolipin bị tê liệt là một cách khác mà quá trình oxy hóa gây hại có thể gây nguy hiểm cho hiệu quả sản xuất năng lượng.[7]

Carnitine, một acid amin, cũng rất quan trọng đối với quá trình trao đổi chất của Ti Thể vì nó giúp các protein liên kết với acid béo đi vào Ti thể, nơi chúng có thể được chuyển hóa. Sự thiếu hụt Carnitine dẫn đến không có khả năng thu được năng lượng dự trữ trong các axit béo và tích tụ các chất béo trung gian có thể gây độc cho tế bào. Một lần nữa Ti Thể từ các tế bào già có xu hướng chứa ít carnitine hơn.[8] Carnitine và cardiolipin tạo thành phức hợp trong màng của Ti thể, để bảo vệ màng Ti thể. Một số loại thuốc, bao gồm cả thuốc ung thư doxorubicin, carnitine nhắm đích như một phần trong hoạt động của chúng và việc sử dụng thuốc L-carnitine có thể đảo ngược một số tác hại của những loại thuốc đó, đồng thời cho phép chúng thực hiện công việc cần thiết trong cơ thể.

Coenzyme Q10, còn được gọi là CoQ10 hoặc ubiquinone, là một yếu tố khác cần thiết để sản xuất năng lượng. Nó có sẵn trong chế độ ăn uống và nó có thể được sản xuất từ các tiền chất đơn giản hơn. Sự thiếu hụt CoQ10 có thể ảnh hưởng đến chức năng não và thần kinh, và Ti Thể của tế bào cơ xương lão hóa chứa ít yếu tố quan trọng này hơn so với Ti Thể từ các tế bào trẻ hơn.[9]

4. Kiểm Soát Tổn Thương Ti thể

Sự khẳng định rằng tổn thương và bất thường Ti Thể góp phần gây ra lão hóa và một số bệnh liên quan đến tuổi già, đã được các nhà nghiên cứu chấp nhận rộng rãi. Mặc dù kiến thức của chúng ta về các cơ chế góp phần gây ra tổn thương Ti Thể liên quan đến tuổi tác không hoàn toàn là đầy đủ, nhưng chúng ta đã biết khá nhiều về việc tạo ra các gốc tự do oxy hóa – các hợp chất gây hại bừa bãi cho các thành phần của Ti thể. Do sự hiểu biết đó, nghiên cứu hiện tại về Ti Thể và lão hóa có xu hướng tập trung vào một số lĩnh vực liên quan đến nhau:

• Giảm thiểu việc tạo ra các hợp chất độc hại cho Ti thể
• Trung hòa và bảo vệ Ti Thể khỏi các chất oxy hóa được hình thành
• Sửa chữa tổn thương Ti Thể khi nó đã xảy ra

Có nhiều chất trong cơ thể phục vụ để kiểm soát thiệt hại cho Ti thể. Chúng bao gồm các chất chống oxy hóa, enzyme SOD (superoxide dismutase) và các protein tách rời hoặc UCP. Cơ chế sửa chữa ADN cũng đóng một vai trò. Các nhà khoa học hiện đang tìm cách cải thiện hiệu quả của các hợp chất hoặc quy trình này để giảm tổn thương tế bào liên quan đến tổn thương Ti thể.

5. Chất Chống Oxy Hóa

Một số hợp chất tự nhiên có hoạt tính chống oxy hóa; chúng có thể nhặt rác và vô hiệu hóa các hợp chất oxy hóa có khả năng gây hại. Glutathione là một trong những chất chống oxy hóa như vậy được tìm thấy trong Ti thể. Khi glutathione bị làm cạn kiệt một cách nhân tạo khỏi tế bào, tổn thương oxy hóa sẽ tăng lên. Mức độ glutathione trong Ti Thể có thể còn quan trọng hơn mức độ glutathione trong phần còn lại của tế bào. Mức độ glutathione trong Ti Thể giảm nhiều hơn theo tuổi tác so với mức độ trong phần còn lại của tế bào. Sự suy giảm này dường như làm cho Ti Thể dễ bị tổn thương do oxy hóa hơn.

*** Vậy có nên tiêm Glutathione để chống oxi hóa, làm trắng da hay không?

Axit ascoricic, hay vitamin C, là một chất chống oxy hóa tự nhiên khác có khả năng bảo vệ. Trong các tế bào già, hoạt động của một số enzyme giảm trong Ti thể. Nhưng trong một nghiên cứu, việc bổ sung ascorbate vào các tế bào già cỗi trong môi trường tăng trưởng – trên thực tế, “cung cấp” vitamin C cho các tế bào – làm giảm tỷ lệ mất các enzym này.[11] Vitamin E, hoặc tocopherol, là chất chống oxy hóa thứ ba được biết là giúp ngăn ngừa tổn thương oxy hóa Ti thể. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sản xuất quá mức các chất oxy hóa Ti thể, với tổn thương màng sau đó, được quan sát thấy trong các tế bào thiếu vitamin E.[12]

6. Superoxide Dismutase

Enzyme cũng có thể phục vụ như chất chống oxy hóa. Enzyme chống oxy hóa có tên là “superoxide dismutase” (SOD) giúp khử ion superoxide, đây là một loại phân tử oxy hóa đặc biệt nguy hiểm. Tầm quan trọng của SOD trong việc bảo vệ Ti Thể khỏi tác hại của chất oxy hóa đã được chứng minh một cách thuyết phục trong một nghiên cứu về động vật được biến đổi gen để tạo ra một nửa lượng SOD bình thường. Tổn thương oxy hóa gia tăng đã được quan sát thấy ở Ti Thể bị thiếu hụt, cùng với sự thay đổi chức năng của Ti thể. Một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Investigative Ophthalmology and Visual Science đã xem xét những con chuột được lai tạo để thiếu SOD. Chúng được phát hiện có sự phát triển mỏng dần các lớp bên trong của võng mạc do có Ti Thể bị khiếm khuyết.[13]

7. Protein Không Tách Rời (Uncoupling Proteins – UCP)

Khi một Ti Thể biến thức ăn thành nhiên liệu, nó tạo ra các loại oxy phản ứng (ROS) có thể làm hỏng màng của bào quan. Các protein tách rời làm giảm sự hình thành ROS bằng cách tạo ra các lỗ rò rỉ trong màng Ti thể, làm giảm gradient proton phát triển trong quá trình hô hấp tế bào. Về bản chất, UCP hoạt động để giảm nhiệt trong quá trình sản xuất năng lượng, do đó hạn chế việc sản xuất các chất oxy hóa có hại.

Để điều tra xem liệu việc tăng cường UCP có kéo dài tuổi thọ hay không, Yih-Woei Fridell đã đưa gen của một UCP cụ thể ở người – UCP2 – vào các tế bào thần kinh của ruồi giấm. Khi các nhà khoa học kích hoạt gen này ở ruồi trưởng thành (bằng cách cho ruồi ăn thuốc RU-486), con cái sống lâu hơn gần 30% so với khi không có UCP2. Con đực sống lâu hơn khoảng 11%. Các tế bào của ruồi cũng chứa ít hơn 40% hydro peroxide oxy hóa và ít hơn 32% một loại lipid bị oxy hóa cụ thể. Công trình này là minh chứng đầu tiên cho thấy việc thúc đẩy hoạt động UCP trong hệ thần kinh của người lớn giúp kéo dài tuổi thọ.[14]

Sửa chữa ADN Các nhà khoa học từ lâu đã biết rằng ADN hạt nhân có một tập hợp phức tạp các enzyme giúp đọc và sửa chữa các lỗi cũng như lỗ hổng trong trình tự axit nucleic. Trong nhiều năm, Ti Thể được cho là thứ không may mắn được ban tặng. Tuy nhiên, Ti Thể hiện được biết là có khả năng sửa chữa một số lỗi trong ADN của chúng.[15] Bảo tồn, và có lẽ là kích thích, hoạt động này có thể là một phương tiện ngăn chặn sự suy giảm liên quan đến tuổi tác đối với ADN Ti thể.

VAI TRÒ CỦA TI THỂ TRONG BỆNH LIÊN QUAN ĐẾN TUỔI TÁC

Các đột biến gây bệnh đầu tiên trong ADN Ti Thể đã được báo cáo vào năm 1988; ngày nay các nhà nghiên cứu đã xác định được hơn 50 đột biến như vậy. Ngoài tổn thương ADN của Ti thể, các bệnh cũng có thể bắt nguồn từ tổn thương oxy hóa đối với protein và lipid trong chính Ti thể. Một số căn bệnh gây ra bởi một trong hai hoặc cả hai con đường này là những căn bệnh mà chúng ta thường liên tưởng đến sự lão hóa.

Ti Thể và các bệnh thoái hóa thần kinh Các đột biến trong ADN của Ti Thể có thể đóng một vai trò trong các triệu chứng tiến triển của các bệnh khởi phát muộn. Rối loạn chức năng Ti Thể có liên quan đến bệnh Parkinson, Alzheimer và Huntington, tất cả các bệnh thoái hóa trong não.[16] Cả ba dường như liên quan đến các khiếm khuyết trong sản xuất năng lượng tế bào và thoái hóa tế bào, phù hợp với các Ti Thể bị khiếm khuyết.

1. Bệnh Parkinson & Ti Thể

Gen parkin (còn được gọi là PARK2) cũng được cho là có vai trò trong tính toàn vẹn của Ti thể. Những con chuột bị thiếu parkin có ít protein liên quan đến chức năng Ti Thể hơn và có tốc độ tăng cân chậm phù hợp với các bất thường chuyển hóa rộng rãi và giảm chức năng Ti thể. Có tới 50% bệnh nhân mắc bệnh Parkinson khởi phát sớm chứa các đột biến ở gen parkin và một loạt các đột biến ở gen này đã được chứng minh là gây ra một dạng bệnh Parkinson được gọi là bệnh parkinson ở trẻ vị thành niên di truyền lặn trên nhiễm sắc thể thường.

2. Bệnh Alzheimer & Ti Thể

Giống như bệnh Parkinson, bệnh nhân Alzheimer bị mất tế bào thần kinh, nhưng sự mất mát này lan rộng hơn. Chúng diễn ra ở những khu vực rộng lớn của não và tập trung ở các thùy não kiểm soát một số chức năng trí tuệ cao hơn. Một đặc điểm của bệnh Alzheimer là sự tích tụ của các tập hợp hoặc mảng amyloid beta. Nghiên cứu hiện nay cho thấy rằng những thay đổi bệnh lý trong não xảy ra nhiều năm trước khi các triệu chứng rõ ràng. Ví dụ, các protein tiền chất amyloid (APP) có thể xuất hiện rất lâu trước khi bệnh Alzheimer bắt đầu. Mặc dù APP cần thiết cho một số chức năng của tế bào – dinh dưỡng tế bào thần kinh, sự kết dính của tế bào, sự di chuyển của tế bào thần kinh, sự phát triển của tế bào thần kinh, sự hình thành và tính dẻo của khớp thần kinh, và tín hiệu giữa các tế bào – mức protein này cao hơn mức bình thường có thể dẫn đến sự phát triển của các mảng amyloid theo thời gian.

Bệnh lý gặp ở bệnh nhân Alzheimer có liên quan đến quá trình trao đổi chất của Ti Thể trong tế bào não. Các nhà nghiên cứu tại Viện Khoa học & Sức khỏe Oregon (OHSI) đã xác định được một loạt gen chịu trách nhiệm về chuyển hóa Ti thể. Bằng cách nghiên cứu một mô hình chuột, các nhà khoa học OHSI đã có thể chỉ ra rằng sự biểu hiện quá mức của một số gen nhất định đã làm tăng hoạt động của Ti thể, ngay cả trước khi các mảng amyloid xuất hiện trong não của động vật.[18] Khi bệnh tiến triển, các gen thậm chí còn làm việc chăm chỉ hơn, cố gắng bù đắp những thiệt hại do các mảng gây ra. Tuy nhiên, cuối cùng, các gen không thể theo kịp sự tiến triển của bệnh.

3. Bệnh Tim & Ti Thể

Bệnh giãn cơ tim là một bệnh tim nghiêm trọng liên quan đến tuổi tác. Thường được gọi là “tim to”, dấu hiệu nhận biết của nó là sự dày lên của các thành cơ của tim, đặc biệt là thành của tâm thất trái, buồng chịu trách nhiệm bơm máu vào vòng tuần hoàn chung. Trong bệnh cơ tim, tâm thất trở nên cứng và mất khả năng bơm máu hiệu quả, gọi là suy tim. Cơ tim hoạt động trao đổi chất rất tích cực, khiến nó đặc biệt nhạy cảm với những bất thường của Ti thể. Một nghiên cứu về những bệnh nhân mắc bệnh cơ tim cho thấy những bệnh nhân lớn tuổi có nhiều khả năng bị nhiều khiếm khuyết về enzyme Ti Thể hơn và họ cũng có nhiều khả năng bị khiếm khuyết ADN Ti Thể hơn.[19]

Tuy nhiên, có thể tối ưu hóa quá trình sản xuất năng lượng của Ti Thể trong các tế bào tim. Một nhóm nghiên cứu do Johns Hopkins dẫn đầu đã xác định được một kênh ion trên màng của Ti thể, khi được kích hoạt, sẽ cải thiện sức mạnh tổng thể của tim. Được gọi là mitoKCa, kênh mới được tìm thấy cho phép các ion kali chảy vào Ti Thể và giảm thiểu tác động của canxi, vốn có thể khiến các tế bào tim chết sau cơn đau tim.[20] Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng họ có thể kích thích mở kênh mitoKCa bằng cách cung cấp một số protein nhất định cho tim của con thỏ. Những chất mở kênh kali này dường như mang lại sự bảo vệ trong cơn đau tim, với những quả tim thỏ được điều trị chỉ hiển thị một nửa số lượng tế bào bị tổn thương so với những quả tim không được điều trị.

4. Bệnh Tiểu Đường & Ti Thể

Nguy cơ mắc bệnh tiểu đường loại 2 (khởi phát muộn) tăng theo tuổi tác và béo phì. Một đặc điểm của bệnh tiểu đường loại 2 là kháng insulin – các mô không có khả năng đáp ứng với mức insulin bình thường. Ở một số người, sự tiết insulin cũng có thể bị ảnh hưởng. Một số đột biến trong ADN Ti Thể có liên quan đến việc giảm sản xuất insulin của tuyến tụy. Hơn nữa, cơ xương sử dụng rất nhiều oxy và insulin giữ cho quá trình trao đổi chất của nó được kiểm soát chặt chẽ. Những bất thường do đột biến ADN Ti Thể liên quan đến lão hóa được cho là góp phần gây ra một số trường hợp kháng insulin ở cơ.

Trên thực tế, người ta đã đề xuất rằng sự gia tăng dần dần tỷ lệ mắc bệnh tiểu đường loại 2 theo độ tuổi tương đương với mô hình lão hóa “bình thường”, có liên quan đến việc gia tăng tổn thương ADN Ti Thể và giảm sản xuất năng lượng.

Công trình nghiên cứu được công bố bởi các nhà khoa học từ Đại học Coimbra ở Bồ Đào Nha đã xem xét ảnh hưởng của bệnh tiểu đường đối với Ti Thể trong não và gan của chuột. Tổn thương oxy hóa nhiều hơn đã được nhìn thấy trong não của những con chuột mắc bệnh tiểu đường so với những con chuột đối chứng.[21]

Điều thú vị là tế bào gan của chuột mắc bệnh tiểu đường ít bị tổn thương do oxy hóa hơn, bởi vì tế bào gan của chuột tích lũy lượng coenzym Q và alpha-tocopherol cao hơn, cả hai đều có tác dụng bảo vệ Ti Thể chống lại tổn thương do oxy hóa.[22, 23]

Các Nhà Khoa Học Nghiên Cứu Tế Bào Và Sự Lão Hóa Như Thế Nào?

Cũng như trong rất nhiều lĩnh vực nghiên cứu lâm sàng và sinh học khác, những tiến bộ trong bộ gen (nghiên cứu về gen), proteomics (nghiên cứu về protein) và các kỹ thuật tái tổ hợp ADN đang ngày càng được áp dụng nhiều hơn trong nghiên cứu về Ti Thể và vai trò của chúng trong quá trình lão hóa. Các nhà khoa học đã biên soạn cơ sở dữ liệu về các gen được tìm thấy trong ADN Ti thể, cũng như các protein liên quan đến các gen đó. MitoProteome là một cơ sở dữ liệu có thể truy cập công khai, liệt kê tất cả các protein được mã hóa bởi ADN Ti Thể trong các tế bào tim. Cơ sở dữ liệu này kết hợp với MITOP, một nỗ lực trước đó nhằm xác định các gen và protein Ti Thể của con người chứa hơn 340 mục duy nhất.

Ngoài ra, các nhà khoa học đã phát triển các mô hình động vật trong đó các gen của nhân tế bào mã hóa các enzym chống oxy hóa hoạt động trong Ti Thể đã bị bất hoạt. Họ cũng phát triển những con chuột thiếu superoxide dismutase. Các loài động vật cho thấy mức độ oxy hóa tăng lên và dễ mắc các bệnh tương tự như các bệnh thoái hóa thần kinh ở người.

Trên thực tế, mô hình động vật này được phát triển để nghiên cứu mối quan hệ giữa chất oxy hóa và các bệnh thoái hóa thần kinh. Các loài động vật có khả năng đóng vai trò là phòng thí nghiệm sống để thử nghiệm các liệu pháp gen và chất chống oxy hóa mới giúp đảo ngược hoặc trung hòa tác hại của chất oxy hóa.

Nghiên cứu về rối loạn chức năng Ti Thể và mối quan hệ của nó với lão hóa vẫn còn là một lĩnh vực nghiên cứu tương đối non trẻ trong sinh học. Ti thể, được bao bọc bởi lớp màng kép của chúng, gây trở ngại cho các hình thức thao tác di truyền và các hình thức khác.

Những vấn đề này đã được giải quyết và có khả năng một ngày nào đó ADN và bộ máy bên trong của Ti Thể sẽ được thao tác dễ dàng. Quá trình phân hủy Ti Thể khó có thể dừng lại trong một sớm một chiều, nhưng các nhà khoa học có vẻ tin tưởng rằng quá trình này có thể bị chậm lại, và cùng với nó là quá trình lão hóa và sự phát triển của một số bệnh liên quan đến tuổi tác.

Ghi chú:

1. Cho J, Hur JH, Walker DW. The role of mitochondria in Drosophila aging. Exp Gerontol. 2011 May;46(5):331-4. doi: 10.1016/j.exger.2010.08.010. Epub 2010 Sep 8. PMID: 20832466; PMCID: PMC3044216.
2. Clementi E, Nisoli E. Nitric oxide and mitochondrial biogenesis: a key to long-term regulation of cellular metabolism. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol. 2005 Oct;142(2):102-10. doi: 10.1016/j.cbpb.2005.04.022. Epub 2005 Aug 8. PMID: 16091305.
3. Hill BG, Benavides GA, Lancaster JR Jr, Ballinger S, Dell’Italia L, Jianhua Z, Darley-Usmar VM. Integration of cellular bioenergetics with mitochondrial quality control and autophagy. Biol Chem. 2012 Dec;393(12):1485-1512. doi: 10.1515/hsz-2012-0198. PMID: 23092819; PMCID: PMC3594552.
4. Yakes FM, Van Houten B. Mitochondrial ADN damage is more extensive and persists longer than nuclear ADN damage in human cells following oxidative stress. Proc Natl Acad Sci U S A. 1997 Jan 21;94(2):514-9. doi: 10.1073/pnas.94.2.514. PMID: 9012815; PMCID: PMC19544.
5. Tamara.-R Golden, Simon Melov. Mitochondrial ADN mutations, oxidative stress, and aging, Mechanisms of Ageing and Development, Volume 122, Issue 14, 2001, Pages 1577-1589, ISSN 0047-6374, https://doi.org/10.1016/S0047-6374(01)00288-3.
6. Attardi G. Role of mitochondrial ADN in human aging. Mitochondrion. 2002 Nov;2(1-2):27-37. doi: 10.1016/s1567-7249(02)00032-6. PMID: 16120306.
7. Paradies G, Paradies V, Ruggiero FM, Petrosillo G. Role of Cardiolipin in Mitochondrial Function and Dynamics in Health and Disease: Molecular and Pharmacological Aspects. Cells. 2019 Jul 16;8(7):728. doi: 10.3390/cells8070728. PMID: 31315173; PMCID: PMC6678812.
8. Virmani MA, Cirulli M. The Role of l-Carnitine in Mitochondria, Prevention of Metabolic Inflexibility and Disease Initiation. Int J Mol Sci. 2022 Feb 28;23(5):2717. doi: 10.3390/ijms23052717. PMID: 35269860; PMCID: PMC8910660.
9. Mantle D, Heaton RA, Hargreaves IP. Coenzyme Q10, Ageing and the Nervous System: An Overview. Antioxidants (Basel). 2021 Dec 21;11(1):2. doi: 10.3390/antiox11010002. PMID: 35052506; PMCID: PMC8773271.
10. Marí M, de Gregorio E, de Dios C, Roca-Agujetas V, Cucarull B, Tutusaus A, Morales A, Colell A. Mitochondrial Glutathione: Recent Insights and Role in Disease. Antioxidants (Basel). 2020 Sep 24;9(10):909. doi: 10.3390/antiox9100909. PMID: 32987701; PMCID: PMC7598719.
11. Kaźmierczak-Barańska J, Boguszewska K, Adamus-Grabicka A, Karwowski BT. Two Faces of Vitamin C—Antioxidative and Pro-Oxidative Agent. Nutrients. 2020; 12(5):1501. https://doi.org/10.3390/nu12051501
12. Ching K Chow, Wissam Ibrahim, Zhihua Wei, Alvin C Chan, Vitamin E regulates mitochondrial hydrogen peroxide generation, Free Radical Biology and Medicine, Volume 27, Issues 5–6, 1999, Pages 580-587, ISSN 0891-5849, https://doi.org/10.1016/S0891-5849(99)00121-5.
13. Zhu Y, Aredo B, Chen B, Zhao CX, He YG, Ufret-Vincenty RL. Mice With a Combined Deficiency of Superoxide Dismutase 1 (Sod1), DJ-1 (Park7), and Parkin (Prkn) Develop Spontaneous Retinal Degeneration With Aging. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2019 Sep 3;60(12):3740-3751. doi: 10.1167/iovs.19-27212. PMID: 31487745; PMCID: PMC6733419.
14. Fridell YW, Hoh M, Kréneisz O, Hosier S, Chang C, Scantling D, Mulkey DK, Helfand SL. Increased uncoupling protein (UCP) activity in Drosophila insulin-producing neurons attenuates insulin signaling and extends lifespan. Aging (Albany NY). 2009 Jul 21;1(8):699-713. doi: 10.18632/aging.100067. PMID: 20195385; PMCID: PMC2830081.
15. Druzhyna NM, Wilson GL, LeDoux SP. Mitochondrial ADN repair in aging and disease. Mech Ageing Dev. 2008 Jul-Aug;129(7-8):383-90. doi: 10.1016/j.mad.2008.03.002. Epub 2008 Mar 13. PMID: 18417187; PMCID: PMC2666190.
16. Johri A, Beal MF. Mitochondrial dysfunction in neurodegenerative diseases. J Pharmacol Exp Ther. 2012 Sep;342(3):619-30. doi: 10.1124/jpet.112.192138. Epub 2012 Jun 13. PMID: 22700435; PMCID: PMC3422529.
17. Klein C, Westenberger A. Genetics of Parkinson’s disease. Cold Spring Harb Perspect Med. 2012 Jan;2(1):a008888. doi: 10.1101/cshperspect.a008888. PMID: 22315721; PMCID: PMC3253033.
18. Reddy PH, McWeeney S, Park BS, Manczak M, Gutala RV, Partovi D, Jung Y, Yau V, Searles R, Mori M, Quinn J. Gene expression profiles of transcripts in amyloid precursor protein transgenic mice: up-regulation of mitochondrial metabolism and apoptotic genes is an early cellular change in Alzheimer’s disease. Hum Mol Genet. 2004 Jun 15;13(12):1225-40. doi: 10.1093/hmg/ddh140. Epub 2004 Apr 28. PMID: 15115763.
19. Tocchi A, Quarles EK, Basisty N, Gitari L, Rabinovitch PS. Mitochondrial dysfunction in cardiac aging. Biochim Biophys Acta. 2015 Nov;1847(11):1424-33. doi: 10.1016/j.bbabio.2015.07.009. Epub 2015 Jul 17. PMID: 26191650; PMCID: PMC4575872.
20. Johns Hopkins Medicine. (2017, October 11). Mitochondrial ADN could predict risk for sudden cardiac death, heart disease: New studies add to evidence of link between mitochondrial ADN copy number and risk for cardiovascular disease. ScienceDaily. Retrieved December 19, 2022 from www.sciencedaily.com/releases/2017/10/171011121309.htm
21. Santos, M.S., Santos, D.L., Palmeira, C.M., Seiça, R., Moreno, A.J. and Oliveira, C.R. (2001), Brain and liver mitochondria isolated from diabeticGoto-Kakizaki rats show different susceptibility to induced oxidative stress. Diabetes Metab. Res. Rev., 17: 223-230. https://doi.org/10.1002/dmrr.200
22. Fernanda M. Ferreira, Raquel Seiça, Paulo J. Oliveira, Pedro M. Coxito, António J. Moreno, Carlos M. Palmeira, Maria S. Santos, Diabetes induces metabolic adaptations in rat liver mitochondria: role of coenzyme Q and cardiolipin contents, Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Molecular Basis of Disease, Volume 1639, Issue 2, 2003, Pages 113-120, ISSN 0925-4439, https://doi.org/10.1016/j.bbadis.2003.08.001.
23. Katherine A. Sukalski, Karen A. Pinto, Joan L. Berntson, Decreased susceptibility of liver mitochondria from diabetic rats to oxidative damage and associated increase in α-tocopherol, Free Radical Biology and Medicine, Volume 14, Issue 1, 1993, Pages 57-65, ISSN 0891-5849, https://doi.org/10.1016/0891-5849(93)90509-S.