Митохондрии и токсины: что разрушает «энергостанции»

Человек – сложнейшая машина, успешное функционирование которой зависит от того, насколько успешно протекает в ней невообразимое множество отдельных биохимических и электрохимических реакций. На них основано все, начиная от пищеварения или сердцебиения и заканчивая развитием плода или, например, высшей нервной деятельностью. И если есть условная «норма» того, как эти реакции должны протекать, то есть и «патология» - различные нарушения этих процессов в организме, ведущие к развитию заболеваний. Само собой, подобные нарушения не возникают на ровном месте. Их причиной могут быть инфекционные агенты, физические воздействия или химические вещества, которые в науке объединяются под общим названием токсинов.

Еще один важный факт, на который мы хотим обратить внимание читателей, это то, что любая подобная биологическая активность требует обеспечения энергией. Ее в наших клетках вырабатывают митохондрии. Причем делают они это тоже при помощи биохимических и электрохимических реакций. А следовательно, токсины способны не только прерывать нормальный ход самих этих реакций, но и существенно нарушать энергоснабжение клеток и тканей, повреждая, а иногда и разрушая митохондрии.

О том, почему здоровье митохондрий критически важно для здоровья всего организма, мы уже рассказывали ранее. А в этой статье предлагаем обсудить, какую угрозу представляют токсины для нашего митохондриального клеточного пула, и, главное, как наиболее эффективно от них защититься.

Какие бывают токсины?В целом их можно разделить на две большие группы: эндогенные и экзогенные. Эндогенные токсины – это все опасные для здоровья соединения, которые вырабатываются в самом нашем организме. Сюда относятся остатки естественного и патологического распада клеток, побочные продукты различных биохимических реакций и прочих процессов, протекающих внутри нас. Экзогенные токсины – это все то, что попадает в наше тело из внешней среды. Причем не обязательно через рот, ведь токсины мы можем вдыхать, они могут проникать через кожу, впитываться на слизистых оболочках и т.д.

Эндогенные токсины в подавляющем большинстве относятся к органическим веществам, что не удивительно, учитывая источники их происхождения. И так как они часто являются неотъемлемой частью жизнедеятельности, наш организм более-менее приспособился с ними бороться. Эволюция дала нам целый набор детоксикационных механизмов. Главными из них являются фильтрация крови в почках и обезвреживание опасных соединений в главной химической лаборатории нашего тела – печени.

С экзогенными токсинами все обстоит не настолько хорошо, поскольку к ним «в нагрузку» придается как минимум три негативных фактора:

1.Внутри нас образуется намного меньше ядовитых веществ, чем их имеется во внешней среде. Потому и создать эффективные детоксикационные барьеры против экзотоксинов сложнее. Конечно, мы имеем некие универсальные механизмы нейтрализации внешних химических угроз, например, в той же печени. Однако, она все-таки неспособна предоставить защиту, что называется, на все случаи жизни.
2.Внутренние интоксикации обычно развиваются медленно, что позволяет печени и почкам справляться с поступающими объемами опасных соединений. Экзогенные яды нередко проникают в наше тело быстро и в больших количествах, а потому органы, отвечающие за детоксикацию, попросту не успевают их нейтрализовать. Именно это медики и называют острым отравлением.
3.Наконец, внешние яды нередко обладают настолько высокой токсичностью, что даже проникая в организм медленно и в малых дозах, все равно успевают нанести ему существенный вред.
Как токсины повреждают митохондрии?Эндогенные интоксикацииДля начала нужно сказать, что основным внутренним токсическим соединением для митохондрий являются активные формы кислорода. Это молекулы-супероксиданты, которые образуются, как побочный продукт выработки энергии. Обладая высокой химической агрессивностью, они постепенно разрушают как митохондриальные мембраны, так и их белковые комплексы, на которых, собственно, и происходит энергосинтез.

Экзогенные интоксикацииСовременная наука утверждает, что загрязнители из окружающей среды – самый частый фактор, который приводит к различным нарушениям митохондриального здоровья. А эти нарушения, в свою очередь, играют важнейшую роль в патогенезе огромного числа заболеваний, начиная от дисбиотических поражений кишечника и заканчивая такими страшными болезнями, как злокачественные опухоли. Для описания повреждающего воздействия экзогенных токсинов их удобнее разделить на две группы: органические и неорганические вещества.

 

Органические экзогенные токсиныТо, что определенные органические соединения, поступающие в клетку извне, могут ухудшать здоровье ее митохондриального пула, известно уже более 70 лет. И за это время были довольно подробно исследованы механизмы этих повреждений. Так, органические экзотоксины способны:

нарушать работу митохондриальной ДНК и вызывать ее мутации;
подавлять выработку энергии на мембранах митохондрий;
ухудшать обмен жиров и кальция;
прерывать те биохимические реакции, которые являются подготовкой к синтезу энергии и протекают внутри митохондрий (цикл Кребса);
подавлять деление и слияние митохондрий – основные механизмы их обновления и восстановления.
Нередко подобными токсинами становятся лекарственные средства. Особенно это характерно для препаратов, которые обладают очень выраженным действием и требуют длительного приема. В качестве классического примера можно привести доксорубицин, используемый при терапии онкозаболеваний, или лекарства, которые применяют для борьбы с вирусом иммунодефицита человека (в частности, нуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы – НИОТ).

При длительном приеме доксорубицин вызывает поражение мышечных клеток сердца. И поражение это обусловлено как раз тем, что этот препарат способен связываться с кардиолипином. Данное вещество обнаружено только во внутренней митохондриальной мембране митохондрий и необходимо для реакций энергосинтеза. Доксорубицин блокирует его и тем самым критически снижает выработку энергии. Механизм митотоксичности НИОТ другой – эти вещества вызывают множественные мутации ДНК, находящихся в митохондриях, что может привести даже к летальному исходу.

Кроме того, подтвержденной митохондриальной токсичностью обладают такие соединения, как:

олигомицин;
многие производные фенолов;
пестициды;
гербициды;
продукты термического распада органических масел;
диоксин;
акролеин;
акриламид;
сигаретный дым и т.д.

Неорганические экзогенные токсиныИсследования митохондриальной токсичности неорганических ядов и, в частности, самых распространенных из них – тяжелых металлов, активно начались в конце ХХ века. На настоящий момент уже достоверно доказано, что такие представители этой группы металлов, как свинец, кадмий и ртуть, интенсивнее всего накапливаются именно в митохондриях.

Повреждающее действие тяжелых металлов основано на их химическом сродстве с серой. Данный элемент – обязательный компонент ряда витаминов, в частности, сера входит в формулу тиамина (витамин В1) и биотина (витамин В7). Но, что еще важнее, она является составляющей частью таких аминокислот, как цистеин и метионин. А значит, и всех тех белков, в структуре которых такие аминокислоты присутствуют. Такие белки в изобилии имеются в митохондриях, являясь частью мембран, ферментных комплексов и других компонентов. Наконец, сера необходима для того, чтобы молекулы белка принимали правильную форму (то есть, для формирования их третичной и четвертичной структуры). Если белковая молекула не примет такую форму, то она не сможет выполнять свои функции.

Тяжелые металлы связываются с атомами серы, входящими в состав белков, что и становится основой повреждающего действия этих токсинов. За счет химического сродства такая связь оказывается настолько прочной, что белковые молекулы попросту неспособны далее выполнять свои функции, а нередко и просто разрушаются. Самыми опасными в свете нарушения митохондриального здоровья являются хронические отравления свинцом. Как утверждают данные ВОЗ – это наиболее распространенный тип интоксикаций тяжелыми металлами в мире, а безопасной концентрации свинца не существует вовсе.

Митохондрии и свинцовые интоксикацииОчевидно, что проживание в крупных городах – важный фактор риска хронического свинцового отравления. Ранее основным источником свинца были автомобильные выхлопы, но с 2002 свинец-содержащие топливные присадки в России запрещены. Тем не менее, нужно помнить, что на почве или в воде тетраэтилсвинец способен находиться на протяжении десятков лет. А значит, риск интоксикации им у жителей мегаполисов до сих пор сохраняется. Сегодня появился еще один значимый источник свинца – бытовые и автомобильные батарейки и аккумуляторы. В наш век носимой электроники количество таких изделий растет лавинообразно, а потому так важно соблюдать все правила их утилизации.

Хроническое отравление свинцом и обусловленное им нарушение работы митохондрий опасно тем, что его не всегда получается распознать. Такая интоксикация проявляется крайне неспецифическими симптомами, которые могут возникать и при других патологиях:

невыраженные боли в животе, мышцах и суставах;
ухудшение памяти и концентрации внимания;
нестабильность настроения и эмоциональные «качели»;
головные боли;
хроническая разбитость и усталость;
нарушения сна;
снижение полового влечения и т.д.

neboleem.net