פרופ' יוסף לוין

חשיבות תפקוד האברון התוך תאי המכונה "מיטוכונדריה" לבריאות נפשית וגופנית

נכתב ע"י פרופ' לוין

האם יש מקום להתערבויות הממוקדות בתפקוד המיטוכונדריאלי בהפרעות נפשיות כסכיזופרניה, דכאון, מחלה ביפולרית ועוד לצד הטיפולים הרפואיים המקובלים?

מיטוכונדריה [הביטוי ביחיד הינו מיטוכונדריון וברבים מיטוכונדריה, אף על פי כן בהתאם לנוהג שרווח ,נתייחס למיטוכונדריה בלשון יחיד ולמיטוכונדריות בשם רבים] הוא אברון המצוי בתאים של רוב האאוקריוטים, כגון בעלי חיים, צמחים ופטריות. למיטוכונדריה יש מבנה קרום כפול והיא משתמשת בנשימה אירובית כדי לייצר אדנוזין טריפוספט (ATP), המשמש בתאים כמקור לאנרגיה כימית. המיטוכונדריה התגלתה על ידי אלברט פון קוליקר [Albert von Kölliker] בשנת 1857 בשרירים הרצוניים של חרקים. משמעות המונח מיטוכונדריה שהינו "גרגיר דמוי חוט" נטבע על ידי קרל בנדה [Carl Benda] בשנת 1898. המיטוכונדריה מכונה "תחנת הכוח של התא", ביטוי שהפך לפופולרי על ידי פיליפ סיקביץ [Philip Siekevitz] במאמר בשם זה משנת 1957 בעיתון "סיינטיפיק אמריקן" [ראה הערך בויקיפדיה].

ישנן שתי השערות לגבי מקור המיטוכונדריות: אנדוסימביוטי ואוטוגני. ההשערה האנדוסימביוטית מציעה כי המיטוכונדריות היו במקור תאים פרוקריוטים, המסוגלים ליישם מנגנוני חמצון שלא היו אפשריים עבור תאים אאוקריוטים; הם הפכו לאנדוסימביונטים החיים בתוך האיוקריוטה. בהשערה האוטוגנית, מיטוכונדריה נולדו על ידי פיצול חלק מהדנ"א מגרעין התא האאוקריוטי בזמן ההתפצלות האבולוציונית מהפרוקריוטים; חלק דנ"א זה היה מוקף בממברנות, שלא ניתן היה לחצותן על ידי חלבונים. מאחר שלמיטוכונדריה יש מאפיינים משותפים רבים עם חיידקים, ההשערה האנדוסימביוטית היא המקובלת יותר מבין שתי ההשערות [ראה הערך בויקיפדיה].

מיטוכונדריה הם אברונים חיוניים הנמצאים ברוב התאים האאוקריוטים, ואחראים בעיקר לייצור האנרגיה שהתאים זקוקים לה כדי לתפקד. יש להם מבנה ייחודי של קרום כפול הממלא תפקיד קריטי בתפקודם. הקרום החיצוני חלק וחדיר יחסית, ומאפשר למולקולות קטנות וליונים לעבור דרכו בקלות, בעוד שהקרום הפנימי מקופל בצורה מורכבת למבנים הנקראים cristae. קפלים אלה מגדילים מאוד את שטח הפנים הזמין לאירוח חלבונים החיוניים לייצור אנרגיה.

איור: מבנה המיטוכונדריה [לקוח מהערך בויקיפדיה]

בתוך הממברנה הפנימית נמצא אזור מיוחד שבו פועלת שרשרת הובלת האלקטרונים. כאן, אלקטרונים ממולקולות כגון NADH ו- FADH₂, המיוצרים במהלך תהליכים מטבוליים, מועברים לאורך סדרה של קומפלקסים חלבוניים. תנועה זו של אלקטרונים משולבת עם שאיבת פרוטונים מהמטריצה המיטוכונדריאלית אל החלל הבין-ממברנלי, ויוצרת מפל פרוטוני. האנרגיה המאוחסנת במפל זה נרתמת על ידי האנזים ATP סינתאז, אשר מסנתז אדנוזין טריפוספט (ATP) מ-ADP ופוספט אנאורגני – תהליך המכונה זירחון חימצוני.

התא הפנימי ביותר, המטריצה, מלא באנזימים המניעים את מחזור חומצת הלימון (או מחזור קרבס). מחזור זה הוא מרכזי לחילוף החומרים. חמצון/עיבוד אצטיל-CoA במעגל קרבס מספק למעגל שני אטומי פחמן, ומניע שורת תגובות המובילות לייצור נשאי אלקטרונים [כגון NADH , [FADH₂ וליצירת כמות צנועה של ATP , תוך שחרור פחמן דו חמצני כתוצר לוואי. המטריצה מכילה גם דנ"א מיטוכונדריאלי, שקיים בצורה מעגלית ומקדד חלק מהחלבונים הדרושים לתפקוד המיטוכונדריה, מה שמדגיש את אופיו האוטונומי למחצה של האברון.

מעבר לתפקידם בייצור אנרגיה, המיטוכונדריות מעורבות במספר תהליכים תאיים קריטיים אחרים. הם עוזרים לווסת מסלולים מטבוליים על ידי שמירה על האיזון של מצבי חימצון-חיזור בתאים ועל ידי עיבוד חומצות שומן וחומצות אמינו. יתר על כן, המיטוכונדריות הם שחקני מפתח באפופטוזיס, או מוות תאי מתוכנת, ומשחררים גורמים כגון ציטוכרום c המפעילים אנזימים לפירוק שיטתי של תאים פגומים או מיותרים. הם גם תורמים לוויסות רמות הסידן בתא, היבט חשוב של איתות תאי ותפקוד כללי. ברקמות מיוחדות, כגון רקמת שומן חומה, המיטוכונדריה יכולה לייצר חום באמצעות תרמוגנזה שלא באמצעות רעד, ובסוגי תאים מסוימים, הם משתתפים בסינתזה של הורמונים סטרואידים.

באופן כללי, המבנה המורכב של המיטוכונדריה, החל מהקרומים הכפולים והקריסטה ועד לחומר הגנטי העצמאי שלה, קשור ישירות לתפקודים הרב-גוניים שלה. אברון זה הוא לא רק מרכזי לייצור אנרגיה, אלא גם לתהליכים שונים המבטיחים בריאות תאית, יכולת הסתגלות והישרדות.

איור: מבנה המיטוכונדריה

נדגיש כי המיטוכונדריה ממלאת תפקיד מכריע באיתות תאי, בכך שהיא פועלת הן כחיישנית והן כרגולטורית בתקשורת תוך-תאית. היא מייצרת ריאקטיבים חמצניים (ROS) הפועלים כשליחים משניים במסלולי איתות חמצון-חיזור, ומשפיעים על תהליכים כגון אפופטוזיס, דלקת וויסות מטבולי. הדינמיקה המיטוכונדריאלית – הכוללת ביקוע ואיחוי

– (fission and fusion) חיונית לשמירה על ההומאוסטזיס התאי ולתגובה לאותות לחץ. בנוסף, המיטוכונדריה מווסתת את איתות הסידן באמצעות קליטת סידן מהציטוזול ואינטראקציה עם הרשתית האנדופלסמית, במטרה לווסת את זרם הסידן. שחרור פפטידים ומטבוליטים שמקורם במיטוכונדריה, כגון ציטוכרום c ו‐ATP, משפיע אף הוא על תגובות חיסוניות, אוטופגיה והסתגלות לדרישות אנרגיה. אי-תפקוד באיתות המיטוכונדריאלי מעורב במחלות שונות, כולל ניוון עצבי, סרטן והפרעות מטבוליות, מה שמדגיש את התפקיד המרכזי של המיטוכונדריה בתקשורת תאית ובהומאוסטזיס.

אחת המחלות הנפשיות שסיקרנו אותי הינה המחלה הביפולרית. התנהגותית רואים בה מצבים של רמת אנרגיה סובייקטיבית נפשית והתנהגויות פעלתניות גבוהות ולחילופין מצבים של רמת אנרגיה סובייקטיבית נפשית והתנהגויות פעלתניות נמוכות. כלומר היפומניה או מניה ודכאון בהתאמה. בהקשר זה נשאלת השאלה אודות הקשר בין רמת אנרגיה סובייקטיבית ואובייקטיבית שנראה שיש מתאם כלשהו ביניהם.

כך, אם נתייחס לתחושת האנרגיה הסובייקטיבית, המתוארת לעתים קרובות כחיוניות או עייפות, נראה כי זו קשורה למצב הביו-אנרגטי האובייקטיבי של הגוף, הנשלט בעיקר על ידי תפקוד מיטוכונדריאלי.

המאמר המעניין להלן דן בנושא זה:

Filippi, M., Krähenmann, R., & Fissler, P. (2022). The link between energy-related sensations and metabolism: Implications for treating fatigue. Frontiers in Psychology, 13, Article 920556

המחברים מגדירים תחילה שני מושגים:

תחושת עייפות: מוגדרת כתחושת צורך במנוחה או חוסר התאמה בין המאמץ שהושקע לבין הביצוע בפועל.

תחושה של אנרגיה: מושגת כתחושה המשקפת את הפוטנציאל של הפרט לבצע פעילות נפשית וגופנית. המחברים מציעים להגדיר זאת בצורה מדויקת יותר כתחושה של זמינות אנרגיה הקשורה לדרישת משימה, תוך שילוב תחומי עניין מרובים כגון מוטורי, קוגניטיבי, חברתי, רגשי, מוטיבציוני ומיני, תוך התייחסות לפרקי זמן שונים (מצב, מצב ממושך ותכונה).

בסופו של דבר, הרעיון הכללי הוא שתחושות הקשורות לאנרגיה מובנות כתופעות הקשורות ליכולת הנתפסת של האדם ולזמינותו לביצוע פעילויות, הן נפשית והן פיזית.

המחברים האלה מציעים כי תפקוד המיטוכונדריה קשור קשר הדוק לתחושות סובייקטיביות של אנרגיה באמצעות מספר מנגנונים:

ייצור אנרגיה: מיטוכונדריה הם תחנת הכוח של התא, האחראית לייצור ATP (אדנוזין טריפוספט) באמצעות זירחון חמצוני. רמות ATP גבוהות יותר מתואמות עם זמינות גדולה יותר של אנרגיה לפעילויות פיזיות וקוגניטיביות, אשר משפיעות על התחושה הסובייקטיבית של יכולת אנרגטית.

ויסות מטבולי: מיטוכונדריה ממלאים תפקיד מכריע בתהליכים מטבוליים, כולל ויסות חימצון גלוקוז וחומצות שומן. חילוף חומרים יעיל תומך ברמות אנרגיה גבוהות יותר, אשר יכולות לשפר את תחושת החיוניות והמרץ.

ניצול חמצן: מיטוכונדריה מאפשרים ניצול חמצן בייצור אנרגיה. תפקוד מיטוכונדריאלי משופר עשוי לשפר את היכולת האירובית ואת אספקת החמצן לרקמות, ובכך להגביר את תחושות האנרגיה במהלך מאמץ גופני.

סטרס ועייפות: תפקוד מיטוכונדריאלי לקוי עלול להוביל לחוסר ויסות מטבולי, וכתוצאה מכך לעייפות ולירידה בתחושות האנרגיה. מצבים כמו תסמונת התשישות הכרונית (CFS) קשורים לתפקוד לקוי של המיטוכונדריה, מה שמדגיש את החשיבות של מיטוכונדריה בריאה לשמירה על רמות אנרגיה.

דלקת ובריאות המיטוכונדריה: דלקת כרונית עלולה להשפיע לרעה על תפקוד המיטוכונדריה, מה שמוביל לירידה בייצור האנרגיה ולתחושות עייפות מוגברות. לעומת זאת, אסטרטגיות המשפרות את בריאות המיטוכונדריה עשויות להפחית דלקת ולשפר את תחושות האנרגיה.

ויסות מוליכים עצביים: מיטוכונדריה משפיעים על סינתזה וזמינות של מוליכים עצביים הקשורים למצב הרוח ולאנרגיה. לדוגמה, דופמין ונוראפינפרין, הקשורים לתחושת האנרגיה, מוסדרים בחלקם על ידי בריאות המיטוכונדריה. תפקוד לקוי באזורים אלה יכול להשפיע על תחושות סובייקטיביות של אנרגיה.

חוסר ויסות ביו-אנרגטי: יחסי הגומלין בין תחושות סובייקטיביות של אנרגיה לבין תפקוד מיטוכונדריאלי מצביעים על כך שרגשות סובייקטיביים עשויים לשקף מצב ביו-אנרגטי בסיסי. לדוגמה, שיפור בתפקוד המיטוכונדריה מוצע כיעד פוטנציאלי להקלה על תסמיני עייפות, המקשר תחושות אנרגיה ישירות לבריאות המיטוכונדריה.

לסיכום, הקשר בין תפקוד מיטוכונדריאלי לבין תחושות סובייקטיביות של אנרגיה הוא רב פנים, מה שמרמז על כך שפעילות מיטוכונדריאלית אופטימלית חיונית לשיפור תפיסת האנרגיה ולהפחתת תחושת עייפות.

ראה גם:

Büttiker, P., Weissenberger, S., Esch, T., Anders, M., Raboch, J., Ptacek, R., Kream, R. M., & Stefano, G. B. (2022). Dysfunctional mitochondrial processes contribute to energy perturbations in the brain and neuropsychiatric symptoms. Frontiers in Pharmacology, 13, 1095923. https://doi.org/10.3389/fphar.2022.1095923

García-Cazorla, Á., Mochel, F., Lamari, F., & van Kuilenburg, A. B. (2015). Energy metabolism in childhood neurodegenerative disorders. Journal of Inherited Metabolic Disease, 38(3), 471–485. https://doi.org/10.1007/s10545-014-9765-2

Handschin, C., & Spiegelman, B. M. (2006). Peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1 coactivators, energy homeostasis, and metabolism. Endocrine Reviews, 27(7), 728–735. https://doi.org/10.1210/er.2006-0037

Maes, M., Mihaylova, I., Kubera, M., Uytterhoeven, M., Vrydags, N., & Bosmans, E. (2009). Coenzyme Q10 deficiency in myalgic encephalomyelitis/chronic fatigue syndrome (ME/CFS) is related to fatigue, autonomic and neurocognitive symptoms. Neuro Endocrinology Letters, 30(6), 470–476. https://doi.org/10.3109/10253890903150763

Nunnari, J., & Suomalainen, A. (2012). Mitochondria: In sickness and in health. Cell, 148(6), 1145–1159. https://doi.org/10.1016/j.cell.2012.02.035

Picard, M., McEwen, B. S., Epel, E. S., & Sandi, C. (2018). An energetic view of stress: Focus on mitochondria. Frontiers in Neuroendocrinology, 49, 72–85. https://doi.org/10.1016/j.yfrne.2018.01.001

Tomas, C., Brown, A. M., Strassheim, V., Elson, J. L., Newton, J. L., & Manning, P. (2017). Cellular bioenergetics is impaired in patients with chronic fatigue syndrome. PLoS ONE, 12(10), e0186802. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0186802

האם ניתן אפוא לומר כי המצבים של רמת אנרגיה סובייקטיבית נפשית גבוהה ולחילופין מצבים של רמת אנרגיה סובייקטיבית נפשית נמוכה בהפרעה הביפולרית רומזת שהמנגנון בבסיס ההפרעה הביפולרית קשור בוויסות אנרגטי אובייקטיבי כלשהו?

בהיות המיטוכונדריה בביטוי מטפורי "תחנת האנרגיה של התאים" בגופנו, סקרתי בזמנו את הספרות להבין האם שני תהליכים מיטוכונדריאליים יכולים להיות קשורים לשני מצבים אנרגטיים אלו או האם דינמיקה מיטוכונדריאלית כלשהי משחקת בכך תפקיד ?

מהספרות נראה כי אפשר ותיפקוד מיטוכונדריאלי אכן משחק תפקיד כלשהו בהפרעות נפשיות.

מצב נפשי אחר שמתקשים למצוא לו טיפול תרופתי מתאים הינו זה המתבטא בסימפטומים השליליים בסכיזופרניה. אלו מתבטאים בין היתר בהשטחה רגשית, דלות בתוכן המחשבות, הזנחה אישית, חוסר מוטיבציה, חוסר הנאה כללי ונסיגה חברתית. האם ניתן לומר כי מצב זה מתבטא גם הוא בביטוי של רמת אנרגיה נפשית סובייקטיבית נמוכה? ובאם זו קשורה לרמת אנרגיה אובייקטיבית האם ניתן להניח שגם כאן קיים אולי תפקוד מיטוכונדריאלי לא תקין?

מודלים ניסיוניים שונים סיפקו ראיות למעורבות כלשהי של תפקוד לקוי של המיטוכונדריה בהפרעות נפשיות. מחקרים בבעלי חיים הראו שחומרים פרמקולוגיים המכוונים למסלולים מיטוכונדריאליים יכולים אולי להקל על התנהגויות דמויות דיכאון ולשפר את התפקוד הקוגניטיבי. מחקרי הדמיה קליניים, כגון ספקטרוסקופיית תהודה מגנטית, חשפו שינויים במטבוליזם של אנרגיה באזורים מסוימים במוח של חולים עם סכיזופרניה והפרעה דו-קוטבית, מה שמחזק אולי את התפקיד של שינויים בתפקודים מיטוכונדריאליים בהפרעות אלו.

בנוסף, מחקרים גנטיים זיהו מוטציות בדנ"א המיטוכונדריאלי ובגנים גרעיניים המקודדים חלבונים מיטוכונדריאליים אצל אנשים עם הפרעות פסיכיאטריות. ממצאים אלה מצביעים אולי על מרכיב תורשתי אפשרי לתפקוד לקוי של המיטוכונדריה, אשר עלול לגרום לאנשים מסוימים למחלות נפש.

בהתחשב במה שנראה כמרכזיותה של המיטוכונדריה בבריאות העצבית, יתכן וטיפולים ממוקדי מיטוכונדריה הם תחום מחקר מבטיח. אכן נוגדי חמצון שמפחיתים ROS, תרכובות שמייצבות את קרומי המיטוכונדריה וחומרים שמשפרים את הביוגנזה של המיטוכונדריה נמצאים תחת חקירה. ניסויים קליניים בשלב מוקדם דיווחו על תוצאות מעודדות, עם שיפורים במצב הרוח ובביצועים הקוגניטיביים שנצפו בחולים שקיבלו טיפולים אלה. עם זאת, נדרשים מחקרים רבים נוספים בכדי לקבוע את היעילות והבטיחות ארוכות הטווח של התערבויות כאלה.

ראה בין היתר גם:

Rezin GT, Amboni G, Zugno AI, Quevedo J, Streck EL. Mitochondrial dysfunction and psychiatric disorders. Neurochem Res. 2009 Jun;34(6):1021-9

Kim Y, Vadodaria KC, Lenkei Z, Kato T, Gage FH, Marchetto MC, Santos R. Mitochondria, Metabolism, and Redox Mechanisms in Psychiatric Disorders. Antioxid Redox Signal. 2019 Aug 1;31(4):275-317

Song Y, Cao H, Zuo C, Gu Z, Huang Y, Miao J, Fu Y, Guo Y, Jiang Y, Wang F. Mitochondrial dysfunction: A fatal blow in depression. Biomed Pharmacother. 2023 Nov;167:115652

Shimamoto A, Rappeneau V. Sex-dependent mental illnesses and mitochondria. Schizophr Res. 2017 Sep;187:38-46.

Bansal Y, Kuhad A. Mitochondrial Dysfunction in Depression. Curr Neuropharmacol. 2016;14(6):610-8.

Iwata K. Mitochondrial Involvement in Mental Disorders: Energy Metabolism and Genetic and Environmental Factors. Adv Exp Med Biol. 2019;1118:63-70.

Daniels TE, Olsen EM, Tyrka AR. Stress and Psychiatric Disorders: The Role of Mitochondria. Annu Rev Clin Psychol. 2020 May 7;16:165-186.

Ben-Shachar D, Ene HM. Mitochondrial Targeted Therapies: Where Do We Stand in Mental Disorders? Biol Psychiatry. 2018 May 1;83(9):770-779.

Madireddy S, Madireddy S. Therapeutic Interventions to Mitigate Mitochondrial Dysfunction and Oxidative Stress-Induced Damage in Patients with Bipolar Disorder. Int J Mol Sci. 2022 Feb 6;23(3):1844.

Khan MM, Paez HG, Pitzer CR, Alway SE. The Therapeutic Potential of Mitochondria Transplantation Therapy in Neurodegenerative and Neurovascular Disorders. Curr Neuropharmacol. 2023;21(5):1100-1116.

Papageorgiou MP, Filiou MD. Mitochondrial dynamics and psychiatric disorders: The missing link. Neurosci Biobehav Rev. 2024 Oct;165:105837.

מאמר אחרון עדכני זה של Papageorgiou & Filiou מ2024 מסכם את הדברים בצורה יפה ואביא את תרגום תקצירו כאן:

תקציר

הבהרת המנגנונים המולקולריים של הפסיכופתולוגיה חיונית לאבחון וטיפול מיטביים. נתונים מצטברים הדגישו כיצד הביואנרגטיקה המיטוכונדריאלית משפיעה על הפרעות פסיכיאטריות מרכזיות. עם זאת, כיצד דינמיקת המיטוכונדריה – מונח המתייחס לבקרת איכות המיטוכונדריה, הכולל פיצול, התמזגות, ביוגנזה ומיטופאגיה – מעורבת בפסיכופתולוגיות עדיין אינה מובנת במלואה. בסקירה זו אנו מסכמים את הספרות הקיימת בנושא השיבושים בדינמיקת המיטוכונדריה בהפרעות פסיכיאטריות ובפנוטיפים נוירופסיכיאטריים. כללנו בסקירה זו ספרות פרה-קלינית וקלינית העוסקת בכיול מחדש של דינמיקת המיטוכונדריה בהקשרים של חרדה, דיכאון, הפרעת דחק פוסט-טראומטית (PTSD), הפרעה דו-קוטבית וסכיזופרניה. אנו דנים בשינויים ברשת המיטוכונדריאלית, במורפולוגיה ובצורתה, בסמנים המולקולריים של מערכת דינמיקת המיטוכונדריה ובמספר העתקי ה-DNA המיטוכונדריאלי (mtDNAcn) במודלים בעלי חיים ובקבוצות בני אדם, הן במחקרי המוח והן בחומר הפריפרי. על ידי חיפוש דפוסים משותפים של שיבושים בדינמיקת המיטוכונדריה בין האבחנות והפנוטיפים השונים, אנו מדגישים את תפקיד המיטופאגיה והביוגנזה כרגולטורים של פתופיזיולוגיית החרדה והדיכאון, בהתאמה, וכן את חלבון Opa1, מתווך התמזגות בעל משקל 120 kDa, כמרכז מולקולרי התורם לפסיכופתולוגיה. לבסוף, אנו מתייחסים למגבלות ולכיווני המחקר העתידיים בתחום החדשני של נוירופסיכיאטריה.

אגב אני אוסיף כאן כי OPA-1 (Optic Atrophy 1) הוא חלבון הממוקם בממברנת המיטוכונדריה הפנימית, והוא ממלא תפקיד מרכזי בתהליך התמזגות המיטוכונדריה. התמזגות המיטוכונדריה היא כאמור תהליך שבו שניים או יותר מיטוכונדריות מתמזגים יחד, מה שמאפשר להן לשתף חומרים, לתקן נזקים ולשמור על פעילות תאית תקינה. האם ניתן לפתח תרופות המתמקדות בוויסות פעילותו של חלבון זה?

[בפועל אין תרופות שאושרו המתמקדות ב -OPA-1מחקרים פרה-קליניים מציעים כי תרכובות כגון רסברטרול, Mdivi-1, ומגבירי NAD⁺, כמו גם התערבויות באורח החיים כגון פעילות גופנית סדירה והתאמות תזונתיות, עשויים לשפר את דינמיקת המיטוכונדריה ואולי לשפר את תפקוד OPA-1. גישות אלו [לאחר כמובן יעוץ רפואי] עשויות לסייע אולי בשמירה על התמזגות המיטוכונדריה ובריאות תאית כוללת, אך נדרש מחקר נוסף כדי לקבוע יישומים קליניים ישירים למודולציה של פעילות[ OPA-1

נעבור ונדון כעת אפוא במאמר מעניין הדן בהשפעת התזונה שלנו על תפקוד המיטוכודריה בגופנו:

"השפעת התזונה על הפיזיולוגיה של המיטוכונדריה." המאמר פורסם בכתב העת הבינלאומי לרפואה מולקולרית, כרך 50, עמוד 135, בשנת 2022.

Kyriazis ID, Vassi E, Alvanou M, Angelakis C, Skaperda Z, Tekos F, Garikipati VNS, Spandidos DA, Kouretas D. The impact of diet upon mitochondrial physiology (Review). Int J Mol Med. 2022 Nov;50(5):135.

מאמר זה בוחן באופן מקיף כיצד דיאטות שונות יכולות להשפיע על הפיזיולוגיה של המיטוכונדריה, שהיא חיונית לייצור אנרגיה בתאים שלנו. ככלל המיטוכונדריה מייצרת אנרגיה בצורה של ATP לצרכים תאיים. תזונה משפיעה על תפקודי מיטוכונדריה כמו ביוגנזה, מיטופגיה ואיזון האיחוי והביקוע או הפיצול [fusion and fission] של מיטוכונדריות. הסקירה מתמקדת בחמש גישות תזונתיות פופולריות: דיאטה עתירת שומן, דיאטה קטוגנית, צום, דיאטת הגבלת קלוריות ודיאטה ים תיכונית.

איור המיטוכונדריה [ראה ןיקיפדיה]

פיזיולוגיה מיטוכונדריאלית

ביוגנזה מיטוכונדריאלית היא תהליך המגדיל את מספר או גודל המיטוכונדריה, המושפע מגורמים פיזיולוגיים כמו פעילות גופנית ומגבלות תזונתיות.

קו-אקטיבטור PGc-1α,

[peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha] שולט בביוגנזה מיטוכונדריאלית בהשראת שעתוק ופעיל ברקמות עתירות אנרגיה.

דינמיקה מיטוכונדריאלית (איחוי וביקוע) חיונית לבקרת איכות אברונים, כאשר איחוי מתרחש בעיקר בשלבי חלוקת התא S ו-G1, וביקוע בשלב S, G2 ו-M.

מיטופגיה

מיטופגיה, סוג של אוטופגיה, מכוונת לפירוק מיטוכונדריות שאינן מתפקדות, שומרת על בקרת איכות התא ומונעת תפקוד לקוי הקשור להזדקנות.

התהליך כולל זיהוי של מיטוכונדריה לא מתפקדת על ידי חלבונים כמו p62 ו-PARKIN, מה שמוביל לתיוג שלהם ולהתפרקות לאחר מכן.

מיטופגיה קשורה קשר הדוק לדינמיקה מיטוכונדריאלית, כאשר הביקוע קדם לתהליך.

תפקוד המיטוכונדריה

מיטוכונדריה הם "תחנות הכוח" של התא, המייצרים ATP באמצעות זירחון חמצוני באמצעות סובסטרטים [מצעים] שונים.

גלוקוז הוא מצע ראשוני, המעובד באמצעות גליקוליזה, מחזור קרבס וזירחון חמצוני.

חומצות שומן הן גם מצעים חיוניים המשמשים באמצעות חמצון β [β-oxidation] ומחזור קרבס [Krebs cycle] , המספקים אצטיל-CoA לייצור אנרגיה.

דיאטה עתירת שומן (HFD)

צריכת דיאטה עתירת שומן מובילה להשמנת יתר, תנגודת לאינסולין ורעילות ליפוטוקסית, ומשפיעה על תפקוד התאים ועל רקמת השומן הלבן.

דיאטה עתירת שומן פוגעת בביוגנזה של המיטוכונדריה בשרירי השלד והלב, מה שעלול לתרום לתנגודת לאינסולין ולמחלות נלוות.

דיאטה עתירת שומן יכולה להשפיע על הדינמיקה של המיטוכונדריה, להגדיל את חלבון FIS1 [Mitochondrial fission 1 protein] , מה שעלול להשפיע על תהליכי איחוי/ביקוע.

הגבלת קלוריות (CR)

הגבלת קלוריות, דיאטה המפחיתה את צריכת הקלוריות ללא תת-תזונה, יכולה לשפר את הבריאות ואת תוחלת החיים.

הגבלת קלוריות ממריצה ביוגנזה של המיטוכונדריה, מעלה את רמות החלבון PGc-1α ו-SIRT3 [NAD-dependent deacetylase sirtuin-3, mitochondrial] בשרירי השלד ובכבד, ועשויה למתן את הירידה הקשורה לגיל בתפקוד המיטוכונדריה.

בעוד הגבלת קלוריות עשויה לשפר היבטים מסוימים של תפקוד המיטוכונדריה, היא אינה משפרת באופן עקבי את הפעילות של כל קומפלקסיי המיטוכונדריה [mitochondrial complexes] בכל הרקמות.

דיאטה קטוגנית (KD)

דיאטה קטוגנית הינה דיאטה דלת פחמימות ועתירת שומן, יכולה לשנות את ההסתמכות המטבולית מפחמימות לשומנים. דיאטה קטוגנית נקשרת לגירוי לביוגנזה ולתפקוד מיטוכונדריאליים, המשפיעים על חמצון חומצות שומן וקטוגנזה.

שינויים הנגרמים על ידי דיאטה קטוגנית בתפקוד ובדינמיקה של המיטוכונדריה הם ספציפיים לרקמות ומשתנים, כאשר חלק מהמחקרים מדווחים על שיפור בעוד שאחרים מדווחים על ירידות.

צום

צום, המאופיין בהתנזרות מרצון ממזון ושתייה, יכול לשפר את הביוגנזה והתפקוד של המיטוכונדריה, עם השפעות מגוונות על פני רקמות.

צום ממריץ AMPK [AMP-activated protein kinase] ו-SIRT, ומשפיע על חילוף החומרים של אנרגיה, תיקון תאים ומיטופגיה.

צום יכול להשפיע על הדינמיקה של המיטוכונדריה, מה שמוביל לתגובות שונות ברקמות שונות ובמשך הצום.

דיאטה ים תיכונית (MedD)

לדיאטה ים תיכונית, המאופיינת בצריכה גבוהה של מזונות צמחיים, שמן זית וצריכה מתונה של מאכלי ים ומוצרי חלב, יש השפעות מועילות על בריאות האדם, כולל הפחתת הסיכון למחלות כרוניות.

רכיבי דיאטה ים תיכונית (פוליפנולים כמו רסברטרול, הידרוקסיטירוסול) יכולים לעורר ביוגנזה מיטוכונדריאלית ולתפקד באמצעות הפעלה של מסלולי איתות שונים.

דיאטה ים תיכונית יכולה להשפיע על הדינמיקה של המיטוכונדריה (איחוי/ביקוע) ועל המיטופגיה דרך רכיבים ספציפיים.

דיאטה נורדית

הדיאטה הנורדית, בדומה לדיאטה ים תיכונית, שמה דגש על מזון טרי, עונתי, מקומי, ומרתיעה ממזון מעובד.

התזונה הנורדית עשויה לשנות את תפקוד המיטוכונדריה ולהפחית את ייצור ה-ROS, מה שעלול להשפיע על גנים בשרשרת הובלת האלקטרונים.

קיימים נתונים מוגבלים על השפעות התזונה הנורדית על הפיזיולוגיה של המיטוכונדריה.

השפעה קלינית

תפקוד לקוי של המיטוכונדריה נקשר למחלות אנושיות שונות, ומשפיע על חילוף החומרים בתאים, איתות חמצון-חיזור והומאוסטזיס יונים.

הרגלי תזונה משפיעים באופן משמעותי על הפיזיולוגיה של המיטוכונדריה, כאשר חלקם מקדמים ואחרים מונעים תפקוד לקוי של המיטוכונדריה.

לאופטימיזציה של התזונה יש אפוא יכולות להיות השלכות טיפוליות בהפחתת מחלות הקשורות למיטוכונדריה.

מהם ההיבטים הפיזיולוגיים העיקריים של המיטוכונדריה המושפעים מהתזונה?

ההיבטים הפיזיולוגיים העיקריים של המיטוכונדריה המושפעים מהתזונה כוללים:

ביוגנזה מיטוכונדריאלית: דיאטות שונות יכולות לעורר או לפגוע בייצור מיטוכונדריה חדשה בתוך התאים. לדוגמה, דיאטות קטוגניות (KD) והגבלת קלוריות (CR) קשורות לביוגנזה מיטוכונדריאלית מוגברת, בעוד דיאטות עתירות שומן (HFD) יכולות לפגוע בתהליך זה.

תפקוד המיטוכונדריה: תזונה משפיעה על מידת היעילות של ייצור אנרגיה במיטוכונדריה באמצעות זירחןו חמצוני. דיאטות מסוימות, כמו הדיאטה הים תיכונית, הוכחו כמשפרות את תפקוד המיטוכונדריה, בעוד דיאטות עתירות שומן עלולות להוביל לתפקוד לקוי ולהפרעות מטבוליות.

מיטופגיה [mitophagy] : תהליך המיטופגיה, שבו מיטוכונדריות פגומות או לא מתפקדות מתפרקות באופן סלקטיבי, יכול להיות מושפע מדיאטות תזונתיות. לדוגמה, הגבלה קלורית יכולה לעורר מיטופגיה ועוזרת לשמור על איכות המיטוכונדריה, בעוד דיאטות עתירות שומן יכולות לפגוע בתהליך זה.

דינמיקה מיטוכונדריאלית: זה כולל את האיזון בין איחוי מיטוכונדריאלי וביקוע. דיאטה יכולה להשפיע על תהליכים אלה, כאשר דיאטות עתירות שומן עשויות להגדיל את הביקוע המיטוכונדריאלי בעוד הגבלת קלוריות ודיאטות קטוגניות עשויות להשפיע על הדינמיקה בדרכים מורכבות יותר.

ייצור חומרים מחמצנים כמו רדיקלים חופשיים ונגזרות פעילות של חמצן ( – Reactive Oxygen Species ROS ): תזונה יכולה לווסת את רמות ה-ROS המיוצר במיטוכונדריה. דיאטות עתירות שומן עשויות להגביר את ייצור ה- ROS, לתרום לעקה חימצונית והפרעות מטבוליות, בעוד דיאטות אחרות עשויות לעזור להוריד את רמות ה- ROS .

לסיכום, בחירות תזונתיות משפיעות באופן משמעותי על היווצרות ביולוגית של מיטוכונדריןת, תפקוד, מיטופגיה, דינמיקה וייצור ROS, ובסופו של דבר משפיעות על חילוף החומרים בתאים ועל התוצאות הבריאותיות.

כיצד דיאטות שונות משפיעות על ביוגנזה מיטוכונדריאלית?

דיאטות שונות משפיעות על ביוגנזה מיטוכונדריאלית בדרכים שונות:

דיאטה עתירת שומן (HFD):

דיאטות עתירות שומן נוטות לפגוע בביוגנזה מיטוכונדריאלית, כפי שמצוין על ידי רמות מופחתות של קולטן גמא קו-אקטיבטור 1-אלפא [peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha] (PGC-1α) וירידה במספר העתקי ה- DNA המיטוכונדריאלי (mtDNA) בשרירי השלד והלב.

הביוגנזה הלקויה עלולה להוביל לתפקוד לקוי של המיטוכונדריה, הקשור למחלות מטבוליות.

דיאטה קטוגנית (KD):

הוכח כי דיאטה קטוגנית ממריצה ביוגנזה מיטוכונדריאלית, ומעלה את רמות PGC-1α וגורמי שעתוק הקשורים לתפקוד המיטוכונדריה. דיאטה זו משפרת את כמות המיטוכונדריה ואת הפעילות, במיוחד בשרירי הלב והשלד .

דיאטה קטוגנית מקדמת ביטוי של גנים הקשורים לדינמיקה מיטוכונדריאלית וחמצון חומצות שומן, ותומכת בהסתגלות מטבוליזם אנרגיה בתגובה לצריכת פחמימות נמוכה.

הגבלה קלורית (CR):

הגבלה קלורית ידועה כמשפר ביוגנזה מיטוכונדריאלית באמצעות הגברת הרגולציה של PGC-1α ומסלולי איתות קשורים. זה מוביל לתפקוד משופר ברקמות שונות, כולל שרירי השלד והכבד .

על-ידי קידום חילוף חומרים אנרגטי יעיל יותר והפחתת עקה חימצונית, נראה כי הגבלה קלורית משפיעה באופן חיובי על הירידה במיטוכונדריה הקשורה לגיל.

דיאטה ים תיכונית (MedD):

דיאטה ים תיכונית תומכת בביוגנזה מיטוכונדריאלית באמצעות תכולה גבוהה של שומנים בריאים, כגון שמן זית, ומזונות עשירים בנוגדי חמצון. דיאטה זו משפרת את הביטוי של גנים הקשורים לבריאות המיטוכונדריה ואת התפקוד הכללי .

רכיבים כמו פוליפנולים עשויים להפעיל מסלולי PGC-1α, מה שתומך עוד יותר בביוגנזה של המיטוכונדריה.

צום:

צום קשור לביוגנזה מיטוכונדריאלית משופרת, שכן הוא מגרה את ההפעלה של AMPK ו- SIRT1, החשובים למטבוליזם אנרגיה ובריאות המיטוכונדריה .

הלחץ הפיזיולוגי של צום מוביל להתאמות המקדמות לא רק יצירת מיטוכונדריה חדשה, אלא גם לשיפור הכללי בתפקוד המיטוכונדריה .

לסיכום, לדפוסי תזונה ולהתערבויות כמו הדיאטות השונות ולצום יש השפעות מובהקות על ביוגנזה מיטוכונדריאלית, כאשר נראה כי דיאטות קטוגניות ודיאטות הגבלת קלוריות מקדמות אותה, בעוד שדיאטות עתירות שומן עשויות לעכב אותה.

רשימת הפניות רלבנטיות ממאמר זה תוך התמקדות ספציפית בתפקוד המיטוכונדריה, השפעות תזונתיות ומחקרים קשורים:

Jornayva Jornayvaz FR and Shulman GI: Regulation of mitochondrial biogenesis. Essays Biochem 47: 69-84, 2010.

Dorn GW II, Vega RB and Kelly DP: Mitochondrial biogenesis and dynamics in the developing and diseased heart. Genes Dev 29: 1981-1991, 2015.

Roy C, Paglialunga S, Fisette A, Schrauwen P, Moonen-Kornips E, St-Onge J, Hesselink MK, Richard D, Joanisse DR and Cianflone K: Shift in metabolic fuel in acylation-stimulating protein-deficient mice following a high-fat diet. Am J Physiol Endocrinol Metab 294: E1051-E1059, 2008.

Chen Z, Tao S, Li X and Yao Q: Resistin destroys mitochondrial biogenesis by inhibiting the PGC-1α/NRF1/TFAM signaling pathway. Biochem Biophys Res Commun 504: 13-18, 2018.

Blanquer-Rosselló MM, Santandreu FM, Oliver J, Roca P and Valle A: Leptin modulates mitochondrial function, dynamics and biogenesis in MCF-7 cells. J Cell Biochem 116: 2039-2048, 2015.

Yamauchi T and Kadowaki T: Physiological and pathophysiological roles of adiponectin and adiponectin receptors in the integrated regulation of metabolic and cardiovascular diseases. Int J Obes (Lond) 32 (Suppl 7): S13-S18, 2008.

Ouchi N, Parker JL, Lugus JJ and Walsh K: Adipokines in inflammation and metabolic disease. Nat Rev Immunol 11: 85-97, 2011.

Cantó C and Auwerx J: PGC-1alpha, SIRT1 and AMPK, an energy sensing network that controls energy expenditure. Curr Opin Lipidol 20: 98-105, 2009.

Sparks LM, Xie H, Koza RA, Mynatt R, Hulver MW, Bray GA and Smith SR: A high-fat diet coordinately downregulates genes required for mitochondrial oxidative phosphorylation in skeletal muscle. Diabetes 54: 1926-1933, 2005.

Yoo H-C, Yu Y-C, Sung Y and Han J-M: Glutamine reliance in cell metabolism. Exp Mol Med 52: 1496-1516, 2020.

Stefano GB, Challenger S and Kream RM: Hyperglycemia-associated alterations in cellular signaling and dysregulated mitochondrial bioenergetics in human metabolic disorders. Eur J Nutr 55: 2339-2345, 2016.

Melser S, Lavie J and Bénard G: Mitochondrial degradation and energy metabolism. Biochim Biophys Acta 1853: 2812-2821, 2015.

King KL, Stanley WC, Rosca M, Kerner J, Hoppel CL and Febbraio M: Fatty acid oxidation in cardiac and skeletal muscle mitochondria is unaffected by deletion of CD36. Arch Biochem Biophys 467: 234-238, 2007.

Duncan RE, Ahmadian M, Jaworski K, Sarkadi-Nagy E and Sul HS: Regulation of lipolysis in adipocytes. Annu Rev Nutr 27: 79-101, 2007.

Lodhi IJ and Semenkovich CF: Peroxisomes: A nexus for lipid metabolism and cellular signaling. Cell Metab 19: 380-392, 2014.

Fillmore N and Lopaschuk GD: Targeting mitochondrial oxidative metabolism as an approach to treat heart failure. Biochim Biophys Acta 1833: 857-865, 2013.

Aon MA, Bhatt N and Cortassa SC: Mitochondrial and cellular mechanisms for managing lipid excess. Front Physiol 5: 282, 2014.

Carley AN, Taegtmeyer H and Lewandowski ED: Matrix revisited: Mechanisms linking energy substrate metabolism to the function of the heart. Circ Res 114: 717-729, 2014.

Canto C et al.: An energy sensing network that regulates mitochondrial metabolism. Cell 151: 1294-1307, 2012.

Wu Z et al.: Transducer of regulated CREB-binding proteins (TORCs) induce PGC-1alpha transcription and mitochondrial biogenesis in muscle cells. Proc Natl Acad Sci USA 103: 14379-14384, 2006.

להלן רשימת מזונות מומלצים

בהתבסס על המידע לגבי ההשפעות התזונתיות על בריאות המיטוכונדריה, להלן רשימה של מזונות מומלצים שעשויים כפי הנראה לתמוך בתפקוד המיטוכונדריה. מזונות אלה דווחו כמשפרים את חילוף החומרים האנרגטי, מקדמים ביוגנזה ומפחיתים עקה חימצונית [עם זאת יש לבדוק את הדברים. [נציין כי צריכת המזונות לא אמורה להחליף טיפול רפואי אלא אולי כתוספת ואחרי יעוץ רפאי ודיאטני מתאים]:

מזונות עשירים בנוגדי חמצון

פירות יער (אוכמניות, תותים, פטל שחור): לעזור להילחם בעקה חמצונית.

שוקולד מריר (עשיר בתכולת קקאו): מכיל פלבנואידים בעלי תכונות נוגדות חמצון.

תה ירוק: מכיל קטכינים, אשר יכולים לשפר את תפקוד המיטוכונדריה.

עלים ירוקים (תרד, קייל): עשירים בוויטמינים ונוגדי חמצון.

שומנים בריאים

אבוקדו: עשיר בשומנים חד בלתי רוויים בריאים ובנוגדי חמצון.

שמן זית (במיוחד כתית מעולה): עשיר בחומצה אולאית ונוגדי חמצון.

דגים שומניים (סלמון, מקרל, סרדינים): עשירים בחומצות שומן אומגה-3, שיכולות לתמוך בבריאות המיטוכונדריה.

חומצות שומן אומגה-3, במיוחד DHA ו-EPA, ממלאות תפקיד מכריע בבריאות המיטוכונדריה על-ידי שיפור ייצור האנרגיה, שיפור נזילות הממברנה ומיטוב שרשרת הובלת האלקטרונים לייצור ATP. הם מפחיתים עקה חמצונית על ידי הפחתת יאקטיביים חמצניים (ROS) ודלקת, ומגנים על הדנ"א המיטוכונדריאלי מפני נזק. נוסף על כך, חומצות שומן אומגה-3 מפעילות את PGC-1α, מווסת מרכזי של ביוגנזה מיטוכונדריאלית, מה שמגדיל את מספר המיטוכונדריה ואת יעילותם. במוח, מיטוכונדריה עשירים ב-DHA תומכים בתפקוד קוגניטיבי, פלסטיות סינפטית והגנה עצבית מפני מחלות כמו אלצהיימר.

אגוזים (שקדים, אגוזי מלך): מספקים שומנים בריאים ועשירים בויטמין E.

מזונות עשירים בקו-אנזים Q10 (CoQ10)

בשר איברים פנימיים (לב, כבד, כליות): עשיר ב-CoQ10, חשוב לייצור אנרגיה.

דגים שמנים (כמו סלמון): גם מקור טוב לקו-אנזים Q10.

תרד וברוקולי: ירקות המספקים CoQ10.

דגנים מלאים ומזונות עשירים בסיבים

שיבולת שועל: תמיכה באנרגיית המיטוכונדריה ובחילוף החומרים.

קינואה: מקור חלבון מלא עם חומצות אמינו מועילות.

אורז חום: דגנים מלאים עוזרים לספק אנרגיה מתמשכת.

חלבונים תומכים במיטוכונדריה

קטניות (שעועית, עדשים): מספקות חלבון וסיבים, ומעודדות בריאות מטבולית.

בשר רזה (עוף, הודו): מקורות טובים לחלבון באיכות גבוהה.

מזונות מותססים

יוגורט וקפיר: מקדמים את בריאות המעי, אשר קשורה לחילוף החומרים הכללי.

כרוב כבוש וקימצ'י: מספקים פרוביוטיקה המועילה לבריאות חילוף החומרים.

מזונות התומכים בייצור אנרגיה

בטטות: עשיר בפחמימות וויטמינים, מתן אנרגיה.

בננות: עשירות באשלגן ומספקות אנרגיה מהירה.

עשבי תיבול ותבלינים

כורכום: מכיל כורכומין, הידוע בסגולותיו נוגדות הדלקת ונוגדות החמצון.

זנגביל: תומך בעיכול ועשוי להפחית עקה חמצונית בתאים.

מזונות בעלי אינדקס גליקמי נמוך

ירקות לא עמילניים (ברוקולי, גמבה, קישואים): עוזרים לשמור על רמות גלוקוז יציבות בדם, ובכך תומכים אולי בבריאות המיטוכונדריה.

הידרציה

מים: חיוניים לתהליכים תאיים ולתפקוד המיטוכונדריה; שקלו גם משקאות עם אלקטרוליטים מועשרים לאחר פעילות אינטנסיבית.

שילוב מזונות אלה בתזונה מאוזנת יכול כנראה לתמוך בבריאות המיטוכונדריה ובתפקוד המטבולי הכללי. הפחתת צריכת מזונות מעובדים, סוכרים ושומנים לא בריאים אפשר וחיונית גם היא לתפקוד מיטוכונדריאלי מיטבי. שקול תמיד להתייעץ עם רופא מטפל או תזונאי לקבלת ייעוץ תזונתי מותאם אישית.

נעבור כעת למאמר נוסף המתמקד בתזונה ים תיכונית ותפקוד המיטוכונדריה:

פוליסינו וחבריו [2023] : תזונה ים תיכונית ומיטוכונדריה. גרונטולוגיה ניסויית, 176, 112165

Pollicino, F., et al. (2023). Mediterranean diet and mitochondria. Experimental Gerontology, 176, 112165

המאמר בוחן כיצד דיאטה זו יכולה להשפיע על הבריאות שלנו על ידי השפעה על תפקוד המיטוכונדריה, במיוחד תחת מצבי לחץ והזדקנות.

למיטוכונדריה תפקיד מכריע בתגובת הגוף שלנו לסטרס. התזונה הים תיכונית עשויה לעזור לשפר את תפקוד המיטוכונדריה ולהפחית רדיקלים חופשיים. רכיבים מסוימים של התזונה יכולים להיות בעלי יתרונות אנטי דלקתיים עבור התאים שלנו.

תקציר

המיטוכונדריה ממלאת תפקיד מרכזי בייצור אנרגיה ובתגובה לסטרס.

התזונה הים תיכונית עשויה להשפיע על תפקוד המיטוכונדריה ולהפחית את הסיכון למחלות הקשורות לגיל. סקירה זו בוחנת את תפקיד המיטוכונדריה במחלות שונות ואת היתרונות הפוטנציאליים של התזונה הים תיכונית על תפקוד המיטוכונדריה.

מבוא

המיטוכונדריה חיונית לייצור אנרגיה תאית ומעורבת בתגובת סטרס ובהזדקנות. תפקוד לקוי של המיטוכונדריה מעורב במחלות שונות הקשורות לגיל. סקירה זו נועדה לסכם את הספרות על התזונה הים תיכונית והשפעותיה על תפקוד המיטוכונדריה ותוצאי בריאות שונים.

שיטות

זוהי סקירה נרטיבית, לא שיטתית. המאמרים נלקחו מ-PubMed ומ-Scopus באמצעות מילות החיפוש “(Mediterranean Diet) AND (Mitochondrion OR Mitochondria)”.

נכללו סקירות שיטתיות, מחקרי תצפית והתערבות (בבני אדם, במבחנה ובבעלי חיים); סקירות, דיווחי מקרה ועיתונים שאינם באנגלית לא נכללו.

תפקיד המיטוכונדריה במחלות אדם

המיטוכונדריה מייצרת ATP ו ROS [נגזרות חימצוניות ראקטיביות]

mtDNA DNA ] מיטוכונדריאלי] יותר רגיש לנזק מאשר DNA גרעיני.

הזדקנות נקשרת לפגיעה במבנה ובתפקוד המיטוכונדריה, מה שמוביל לייצור מוגבר של ROS ולמוטציות ב mtDNA.

תפקוד לקוי של המיטוכונדריה הוא סימן היכר של תסמונת מטבולית, המשפיעה על איברים כמו הכבד, הלב ושרירי השלד.

מיטוכונדריה וסטרס

סטרס חריף מעורר מסלולים נוירואנדוקריניים שמשנים את השימוש באנרגיה, ומשפיעים על המיטוכונדריה.

סטרס ממושך מוביל לפיצול [ביקוע] מיטוכונדריאלי, לעקה חימצונית ולנזק ל-mtDNA.

מתווכי מתח גורמים לשחרור מיטוקינים, ומעוררים דלקת.

מיטוכונדריה והפרעות נוירופסיכיאטריות

עקה חימצונית תורמת להפרעות נוירופסיכיאטריות כגון דיכאון ודמנציה.

תפקוד לקוי של המיטוכונדריה נקשר לסכיזופרניה, הפרעה דו-קוטבית ודיכאון.

סמנים ביולוגיים היקפיים כמו mtDNAcn ו-ccf-mtDNA יכולים להצביע על מעורבות מיטוכונדריאלית בהפרעות אלה.

דיאטה ים תיכונית: מושגים כלליים

התזונה הים תיכונית קשורה להפחתת הסיכון למחלות כרוניות ולתמותה.

היא מאופיינת במזונות לא מעובדים עשירים בחומרים מזינים בריאים ובעלי תכונות נוגדות חמצון ואנטי דלקתיות.

היתרונות של התזונה הים תיכונית נובעים מההשפעות הסינרגטיות של רכיבים מרובים, המפחיתים דלקות ועקה חימצונית.

תזונה ים תיכונית ומיטוכונדריה

לפוליפנולים של התזונה הים תיכונית יש תכונות נוגדות חמצון, המפחיתות דלקות ותפקוד לקוי של המיטוכונדריה.

מחקרים מראים את היתרונות של רכיבים ספציפיים של התזונה הים תיכונית על תפקוד המיטוכונדריה, כולל חומצה כלורוגנית, דלפינידין, ליקופן ודגנים מלאים.

המיקרוביוטה של המעי ממלאת תפקיד, כאשר התזונה הים תיכונית מקדמת חיידקים מועילים וייצור SCFA.

מסקנות

מיטוכונדריה חיוניים לייצור אנרגיה והם פגיעים לדלקת.

התזונה הים תיכונית עשויה לשפר את תפקוד המיטוכונדריה ולהפחית את הסיכון למחלות.

נדרשים מחקרים נוספים כדי לחקור את ההשפעה של התזונה הים תיכונית על תפקוד המיטוכונדריה במצבים הקשורים לגיל.

אילו מרכיבים ספציפיים בתזונה הים תיכונית משפיעים ביותר על תפקוד המיטוכונדריה?

מספר מרכיבים ספציפיים של התזונה הים תיכונית (התזונה הים תיכונית ) זוהו כמשפיעים באופן משמעותי על תפקוד המיטוכונדריה:

פוליפנולים: מדובר בתרכובות המצויות בפירות, ירקות ומשקאות שונים (כמו יין אדום) בעלות תכונות נוגדות חמצון. פוליפנולים עיקריים שהוזכרו כוללים:

דלפינידין: נמצא בגרגרי יער וביין אדום, ואפשר והוא משקם נשימה מיטוכונדריאלית, תכולת mtDNA ופעילות FUSSION מורכבת.

רסברטרול: פוליפנול זה, המצוי בענבים וביין אדום, עוזר להפעיל השפעות נוגדות דלקת על אנזימים מיטוכונדריאליים.

ליקופן: נמצא בעגבניות ואשכוליות, מדגים יכולת לווסת את תפקוד המיטוכונדריה. ,

דגנים מלאים: אלה עשירים בסיבים ובחומרים מזינים התומכים בבריאות המיטוכונדריה. דגנים מלאים עוזרים לשמור על הנשימה המיטוכונדריאלית ועל פוטנציאל הממברנה, מה שמשפר את תפקוד המיטוכונדריה הכללי.

שומנים בריאים: התזונה הים תיכונית שמה דגש על שימוש בשמן זית, שהוא עשיר בשומנים חד בלתי רוויים ונקשר לתפקוד מיטוכונדריאלי טוב יותר ולהפחתת עקה חימצונית.

פירות וירקות: מזונות אלה מספקים ויטמינים, מינרלים ונוגדי חמצון חיוניים המגנים על מבני המיטוכונדריה מפני נזקים ושומרים על תפקודם התקין.

דגים וחלבונים רזים: אלה הם מקורות של חומצות שומן אומגה -3 אשר יכול להפחית דלקת ולקדם פעילות מיטוכונדריאלית בריאה יותר.

מרכיבים אלה יחד תורמים להפחתת עקה חימצונית ודלקת, ובכך משפרים את תפקוד המיטוכונדריה ומקדמים תוצאות בריאותיות כלליות. מחקרים נוספים מעודדים להמשיך לחקור קשרים אלה באוכלוסיות אנושיות. ,

כיצד התזונה הים תיכונית עוזרת להקל על בעיות הקשורות ללחץ?

הדיאטה הים תיכונית (התזונה הים תיכונית ) מסייעת להקל על בעיות הקשורות ללחץ באמצעות מספר מנגנונים המשפיעים על תגובות פיזיולוגיות ופסיכולוגיות כאחד:

תכונות אנטי דלקתיות: התזונה הים תיכונית עשירה במזונות אנטי דלקתיים, כגון פירות, ירקות, דגנים מלאים ושומנים בריאים משמן זית ודגים. רכיבים אלה עוזרים להפחית את רמות הציטוקינים מעודדי הדלקת בגוף, אשר לעתים קרובות מוגברות במהלך סטרס. על ידי הפחתת דלקת, התזונה הים תיכונית יכולה לנטרל נזק הקשור ללחץ לרקמות, כולל אלה הקשורות למוח ולמערכת הלב וכלי הדם. ,

השפעות נוגדות חמצון: התזונה עשירה בנוגדי חמצון (למשל, מפוליפנולים בפירות, ירקות ויין אדום), אשר נלחמים בעקה חימצונית. עקה חמצונית עלולה להחמיר בעיות בריאותיות הקשורות לסטרס, כולל חרדה ודיכאון. נוגדי החמצון ב-התזונה הים תיכונית מסייעים להגן על תפקוד המיטוכונדריה ולהפחית את הצטברות מיני החימצון הריאקטיבי (ROS), אשר מוגברים במהלך סטרס. ,

תפקוד מיטוכונדריאלי: כפי שנדון במאמר, התזונה הים תיכונית משפיע באופן חיובי על תפקוד המיטוכונדריה. בריאות מיטוכונדריאלית משופרת יכולה לשפר את ייצור האנרגיה ולהפחית עייפות הקשורה ללחץ כרוני. נוסף על כך, מיטוכונדריה בריאים יותר יכולים לווסת תגובות סטרס בצורה יעילה יותר, ובכך להפחית את ההשפעות השליליות של סטרס על הגוף. ,

אפנון המיקרוביוטה של המעי: התזונה הים תיכונית מקדמת מיקרוביום מעיים בריא, אשר נקשר לתוצאות טובות יותר בתחום בריאות הנפש. מיקרוביוטת מעיים מאוזנת יכולה להשפיע על ציר מעי-מוח ולעזור לווסת תגובות סטרס, מה שעשוי להפחית תסמינים של חרדה ודיכאון. מזונות מותססים ורכיבים עתירי סיבים ב-התזונה הים תיכונית תומכים בצמיחת חיידקים מועילים. ,

תמיכה תזונתית במוליכים עצביים: חומרים מזינים חיוניים הנמצאים ב-התזונה הים תיכונית , כגון חומצות שומן אומגה-3 וויטמינים ומינרלים שונים, תומכים בסינתזה של מוליכים עצביים כמו סרוטונין ודופמין, הממלאים תפקידים מכריעים בוויסות מצב הרוח ובניהול מתחים.

היבטים חברתיים וקולינריים: התזונה הים תיכונית כוללת גם הרגלי אכילה חברתיים ואורח חיים שבאופן מסורתי שם דגש על ארוחות משפחתיות ואכילה איטית יותר. היבטים אלה יכולים לשפר אינטראקציות חברתיות, אשר מועילים לבריאות הנפש ויכולים לספק חיץ רגשי נגד מתח.

באופן כללי, השילוב של הפחתת דלקת, הגנות נוגדות חמצון משופרות, תפקוד מיטוכונדריאלי משופר, מיקרוביוטה חיובית של המעי וגורמים חברתיים תורם ליעילות של התזונה הים תיכונית בהקלה על בעיות הקשורות לסטרס. ,

התזונה הים תיכונית מוכרת בזכות היתרונות הפוטנציאליים שלה לבריאות המיטוכונדריה. להלן מספר מזונות ספציפיים המומלצים לקידום תפקוד המיטוכונדריה [יש להתייחס לרשימה בזהירות ולראותה כהצעה בלבד, כתוספת לטיפול רפואי ולא כתחליף, רצוי ליישם רק לאחר ייעוץ רפןאי ודיאטני מוסמך]:

פירות:

פירות יער (למשל אוכמניות, תותים): עשירים בנוגדי חמצון כמו פלבנואידים שיכולים להפחית עקה חימצונית.

פירות הדר (למשל, תפוזים, לימונים): עשירים בוויטמין C ובנוגדי חמצון אחרים.

ירקות:

עלים ירוקים (למשל תרד, קייל): עשירים בוויטמינים ובנוגדי חימצון, הירקות הירוקים האלה תומכים בביו-אנרגטיקה של המיטוכונדריה.

ירקות ממשפחת המצליבים (למשל ברוקולי, כרובית): מכילים תרכובות המשפרות את אנזימי ניקוי הרעלים ואת תפקוד המיטוכונדריה.

דגנים מלאים:

קינואה, אורז חום, שעורה ולחם מחיטה מלאה: דגנים אלה עשירים בסיבים תזונתיים ובחומרים מזינים, ותומכים בבריאות המטבולית וביצירת המיטוכונדריה.

אגוזים וזרעים:

אגוזי מלך ושקדים: עשירים בשומנים בריאים ובנוגדי חמצון, הם יכולים לתמוך בתפקוד המיטוכונדריה ולהפחית דלקת.

זרעי צ'יה וזרעי פשתן: מקורות נהדרים של חומצות שומן אומגה-3 המועילות לשלמות קרום התא ולבריאות המיטוכונדריה.

קטניות:

עדשים, חומוס ושעועית: הם עשירים בחלבון ובסיבים, עוזרים לייצב את רמות הסוכר בדם ומספקים אנרגיה מתמשכת לפעילות המיטוכונדריה.

שומנים בריאים:

שמן זית כתית מעולה: עשיר בשומנים חד בלתי רוויים ונוגדי חמצון; הוא יכול להגן על תפקוד המיטוכונדריה מפני עקה חימצונית.

אבוקדו: עשיר בשומנים בריאים ובוויטמינים התומכים בבריאות הכללית ובתפקוד התאים.

דגים ופירות ים:

דגים שמנים (למשל סלמון, סרדינים, מקרל): עשירים בחומצות שומן אומגה-3 החיוניות לקרומי המיטוכונדריה ולתפקודם.

עשבי תיבול ותבלינים:

כורכום: מכיל כורכומין, הידוע בסגולותיו נוגדות הדלקת וביתרונות הפוטנציאליים שלו לתפקוד המיטוכונדריה.

שום: עשוי לשפר את תפקוד המיטוכונדריה בזכות תרכובות המכילות גופרית.

מזונות מותססים:

יוגורט, קפיר וירקות מותססים: עשיר בפרוביוטיקה שיכולה לקדם את בריאות המעי ולשפר את הבריאות המטבולית הכללית, מה שעשוי להועיל לתפקוד המיטוכונדריה.

שוקולד מריר:

קקאו: שוקולד מריר עשיר בפלבנואידים (עם תכולת קקאו גבוהה) יכול לשפר את הרגישות לאינסולין ולשפר את תפקוד המיטוכונדריה.

שילוב מזונות אלה בתזונה שלך יכול לעזור לתמוך בבריאות המיטוכונדריה באמצעות תכולת החומרים המזינים שלהם ותכונות נוגדות חימצון, כפי שמעידים מחקרים על הדיאטה הים תיכונית.

בנוסף נציין כאן את הסקירה הבאה:

Bizzozero-Peroni B, Martínez-Vizcaíno V, Fernández-Rodríguez R, Jiménez-López E, Núñez de Arenas-Arroyo S, Saz-Lara A, Díaz-Goñi V, Mesas AE. The impact of the Mediterranean diet on alleviating depressive symptoms in adults: a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. Nutr Rev. 2025 Jan 1;83(1):29-39.

שמסקנתה היא כי נראה שיש אפקט אנטידכאוני לדיאטה הים תיכונית, אך בכדי לבסס זאת יש צורך במחקרים קלינים גדולים בעלי מתודולוגיה טובה:

[Mediterranean diet interventions appear to have substantial potential for alleviating depressive symptoms in people experiencing major or mild depression. However, to establish robust recommendations, there remains a need for high-quality, large-scale, and long-term RCTs.]

לבסוף נציין כי פורסמו מאמרים אודות דיאטה "ים תיכונית ירוקה" כמשפיעה על בריאות המוח, הלב ושורת פרמטרים אחרים. דיאטה זו על פי פרסום זהה קלורית לדיאטה הים תיכונית וכוללה הימנעות מבשר אדום/מעובד, 28 גרם אגוזי מלך ליום, 3-4 כוסות ליום של תה ירוק ו- 100 גרם קוביות קפואות של מנקאי (ירק טבעי, עשיר בפוליפנולים , פיטוסטרולים, ברזל B12 , וחלבון מלא), שמחליף חלקית חלבון מן החי.

ראה בין היתר:

Kaplan A, ET AL. The effect of a high-polyphenol Mediterranean diet (Green-MED) combined with physical activity on age-related brain atrophy: the Dietary Intervention Randomized Controlled Trial Polyphenols Unprocessed Study (DIRECT PLUS). Am J Clin Nutr. 2022 May 1;115(5):1270-1281.

Rinott E, ET AL. The effects of the Green-Mediterranean diet on cardiometabolic health are linked to gut microbiome modifications: a randomized controlled trial. Genome Med. 2022 Mar 10;14(1):29.

Hoffmann A, Meir AY, Hagemann T, Czechowski P, Müller L, Engelmann B, Haange SB, Rolle-Kampczyk U, Tsaban G, Zelicha H, Rinott E, Kaplan A, Shelef I, Stumvoll M, Blüher M, Liang L, Ceglarek U, Isermann B, von Bergen M, Kovacs P, Keller M, Shai I. A polyphenol-rich green Mediterranean diet enhances epigenetic regulatory potential: the DIRECT PLUS randomized controlled trial. Metabolism. 2023 Aug;145:155594.