Η άσκηση ως μιτοχονδριακή ιατρική

Του Κωνσταντίνου Αθ. Βόλακλη,
Κλινικού Εργοφυσιολόγου

Tα μιτοχόνδρια είναι ωοειδή, επιμήκη οργανίδια που βρίσκονται στο κυτταρόπλασμα ευκαρυωτικών κυττάρων και έχουν ως βασική τους λειτουργία την παραγωγή ενέργειας (ATP) και για τον λόγο αυτό χαρακτηρίζονται συχνά ως «εργοστάσια του κυττάρου». Πέραν τούτου, φαίνεται να εμπλέκονται και σε πολλές άλλες κυτταρικές λειτουργίες, όπως η ιοντική ισσοροπία, η παραγωγή ελεύθερών ριζών, η ανοσολογική απάντηση και ο κυτταρικός θάνατος.
Yπό φυσιολογικές συνθήκες τα μιτοχόνδρια διατηρούν ένα υγιές ισοζύγιο μεταξύ σύνθεσης και αποδόμησης (μιτοχονδριακή δυναμική). Τα δυσλειτουργικά μιτοχόνδρια αντικαθίστανται μέσω της μιτοφαγίας (μια επιλεκτική μορφή κυτταρικής αυτοφαγίας), ενώ παράλληλα λαμβάνει χώρα αντικατάσταση των κατεστραμμένων με νέα μιτοχόνδρια μέσω της μιτοχονδριακής βιογένεσης. H γήρανση, η αχρησία και διάφορες ασθένειες ασκούν αρνητική επίδραση στη μιτοχονδριακή δυναμική, με συνέπεια να ελαττώνεται η ποιότητα και η λειτουργικότητα των υπό αναγέννηση μιτοχονδρίων, ενώ από την άλλη μεριά η άσκηση έχει την ικανότητα να τροποποιεί τις ρυθμιστικές μιτοχονδριακές πρωτεΐνες και τους παράγοντες μεταγραφής γονιδίων αντιμαχόμενη με τον τρόπο αυτό τη μιτοχονδριακή γήρανση.
Ως επιστέγασμα πολυάριθμων μελετών της τελευταίας δεκαετίας, γνωρίζουμε ότι η σωματική άσκηση δύναται να επιδιορθώσει ή και να αποκαταστήσει βλάβες στα μιτοχόνδρια (διεγείροντας τη μιτοχονδριακή βιογένεση και ενισχύοντας τη μιτοφαγία), γεγονός που έχει ιδιαίτερη κλινική σημασία σε παθήσεις όπως η σαρκοπενία, η καρδιακή και καρκινική καχεξία, τα λυσσοσωμικά νοσήματα, παθήσεις του μιτοχονδριακού DNA, κ.ά., με συνέπεια οι ειδικοί να εισαγάγουν τον όρο «μιτοχονδριακή ιατρική μέσω άσκησης».
Το 1967 απεδείχθη για πρώτη φορά ότι η συστηματική προπόνηση αντοχής αυξάνει σημαντικά τον αριθμό και τον όγκο των μιτοχονδρίων, με συνέπεια να παρατηρείται βελτίωση στη λειτουργία της β-οξείδωσης, του κύκλου του Krebs και της αναπνευστικής αλυσίδας, έχοντας ως τελική συνέπεια την εξοικονόμηση των ενδογενών αποθεμάτων γλυκογόνου και μείωση της παραγωγής γαλακτικού, ενώ λίγο αργότερα παρατηρήθηκε ότι η μέγιστη πρόσληψη οξυγόνου ήταν σε άμεση συνάρτηση του όγκου των μυϊκών μιτοχονδρίων. Ως συνέπεια, η παρατεταμένη άσκηση χαμηλής έντασης (όπου ενεργοποιούνται οι βραδείες μυϊκές ίνες) εφαρμόζεται έκτοτε ως η βέλτιστη μέθοδος για βελτίωση της πυκνότητας και του περιεχομένου των μιτοχονδρίων (τόσο στον επαγγελματικό όσο και στο μαζικό αθλητισμό).
Tο εντυπωσιακό με την άσκηση είναι ότι επιφέρει άμεσες προσαρμογές στα μιτοχόνδρια, ακόμα και μετά από μία συνεδρία. Κατά τη σύσπαση των μυών και εξαιτίας των αυξημένων ενεργειακών αναγκών παρατηρείται ένας καταρράκτης κυτταρικών αντιδράσεων που οδηγούν στην υπερέκφραση του παράγοντα PGC-1a, ο οποίος είναι ο κύριος ρυθμιστής της μιτοχονδριακής βιογένεσης. Ταυτόχρονα και για αρκετές ώρες μετά τη λήξη της, παρατηρείται σημαντική αύξηση των δεικτών μιτοφαγίας και αυτοφαγίας και, εφόσον η άσκηση συνεχίζεται σε τακτική βάση, επέρχονται σημαντικές προσαρμογές στο περιεχόμενοκαι στη δυναμική των μιτοχονδρίων.
Οι προσαρμογές αυτές είναι ιδιαίτερα επωφελείς σε χρονίως πάσχοντες. Σε ασθενείς με καρδιαγγειακές παθήσεις η μιτοχονδριακή ομοιόσταση είναι διαταραγμένη, γεγονός με ολέθριες συνέπειες (άμεσες και μακροχρόνιες), δεδομένου ότι τα καρδιομυοκύτταρα καλύπτουν υψηλές ενεργειακές απαιτήσεις και αυτό συμβαίνει αδιάλειπτα. Υπό αυτό το πρίσμα, οποιαδήποτε στρατηγική παρέμβασης που επαναφέρει τη μιτοχονδριακή δυναμική είναι σωτήρια τόσο στην πρόληψη όσο και στη θεραπεία των καρδιαγγειακών παθήσεων και η άσκηση φαίνεται να αποτελεί μια αξιόπιστη παρέμβαση. Το παράδειγμα των ασθενών με καρδιακή ανεπάρκεια, οι οποίοι χαρακτηρίζονται από εύκολη κόπωση και μειωμένη αντοχή, παρουσιάζει επίσης ενδιαφέρον. Eκτός από τις κλασικές προσαρμογές που προκαλεί η αερόβια άσκηση, η εφαργογή προγραμμάτων άσκησης με στόχο την μυϊκή υπερτροφία προκαλεί ειδικές μιτοχονδριακές προσαρμογές (κύρια μέσω του μονοπατιού PI3K/Akt/mTOR), οι οποίες αποτελούν το αντίδοτο έναντι της μυϊκής ατροφίας που αποτελεί βασικό χαρακτηριστικό της ασθένειας.
Συνοψίζοντας, τα μιτοχρόνδρια αποτελούν ζωτικής σημασίας οργανίδια των κυττάρων, η δυσλειτουργία των οποίων επιφέρει οξειδωτικό στρες, μυϊκή ατροφία και αδυναμία. Κλειδί για μια καλή μιτοχονδριακή υγεία αποτελεί η ενεργοποίηση των σκελετικών μυών και για τον λόγο αυτό η άσκηση έχει δικαίως χαρακτηριστεί τα τελευταία χρόνια ως «μιτοχονδριακή ιατρική». Όλα τα παραπάνω αποκτούν ιδιαίτερη βαρύτητα σε ασθενείς με καρδιαγγειακά νοσήματα, για τους οποίους η βελτίωση της μυϊκής λειτουργίας και απόδοσης αποτελεί παράγοντα ζωτικής σημασίας για την καθημερινή ποιότητα ζωής και την επιβίωσή τους.