Современные аспекты физиологии митохондрий и их роль в патогенезе урологических заболеваний (Часть I)

Полученные за последние 20 лет данные свидетельствуют о том, что роль митохондрий в организме более значима, чем просто энергоснабжение метаболических процессов клетки. Эти органеллы обладают рядом иных, жизненно важных и уникальных функций. Установлено, что именно митохондрии обеспечивают генерацию критических сигналов для клеточной пролиферации, дифференцировки, гибели или, наоборот, выживания клетки после поступления сигнала на смерть. Они играют центральную роль в таких процессах, как апоптоз, некроз, воспаление, реакция на стресс, поддержание клеточности органов, синтез ряда соединений (стероиды, гем), а также выполняют ключевую роль в формировании и поддержании широкого спектра урологических заболеваний (сморщивающие процессы ­в мочевомпузыре, хронический простатит с синдромом хронической тазовой боли, почечная недостаточность, эректильная дисфункция, мужское бесплодие, гиперактивный мочевой пузырь – ГАМП и др.). Кроме того, функциональное состояние митохондрий оказывает огромное влияние на проявления возрастной деградации и дисфункции органов и систем, определяющих нормальное или преждевременное старение организма.

Физиология митохондрий

Митохондрия – это симбионт, имеющий древнее бактериальное происхождение. Известно более 40 разных фенотипов митохондрий в организме, отражающих патологическое изменение их генома или функцио­нального состояния. В работах Д.Б. Зорова предложена параллель между микробиомом (совокупностью бактерий организма) и митобиомом (совокупностью митохондрий). При постановке знака равенства между митохондрией и бактерией можно найти сходство между митохондриальной и бактериальной теорией рака. Наличие термина бактериальная инфекция позволяет предположить митохондриальную инфекцию, а митохондриальная (окислительная) теория старения может некоторым образом трансформироваться в бактериальную теорию старения.

Основным аргументом, подкрепляющим бактериальное происхождение митохондрий, является большое сходство химического состава бактерий и митохондрий и сходство элементов биоэнергетики, которое зависит от среды обитания бактерий. Биоэнергетическое разнообразие митохондрий, как и бактерий, очень значительное. Популяция клеточных митохондрий образует специфическое сообщество митохондрий, сосуществующих в пределах одной клетки. Сочетание разных по структуре и функциям митохондрий может приводить, с одной стороны, к их сосуществованию в клетке, однако возможны и недружественные взаимоотношения между митохондриями, закрепленные в специальных программах по элиминации митохондрий-пришельцев, например в оплодотворенной яйцеклетке большинства млекопитающих, в которой сохраняются лишь митохондрии матери и уничтожаются митохондрии отца.

Учитывая значительное влияние митохондрий на патогенез, можно провести параллели между митохондриями и бактериями и предположить, что взаимоотношения между митохондрией и клеткой-хозяином не только могут рассматриваться как симбиотические, но и иметь со стороны митохондрии паразитические проявления, которые характерны для бактерий.

Участие в формировании окислительного стресса

Одним из потенциально ядовитых компонентов метаболизма внутриклеточных митохондрий являются митохондриальные оксиданты (активные формы кислорода – АФК). По механизму действия АФК являются внеклеточными сигнализаторами, которые могут быть токсичны при повышении концентрации от сигнальной ­до патологической. АФК образуются в процессе клеточного дыхания, при котором в митохондриях получение энергии идет при помощи контролируемого окисления питательных веществ. При этом в процессе дыхания кислород может образовывать ряд короткоживущих, но крайне активных соединений: супероксид О2-, гидроксильный радикал ОН·, перекись водорода H2O2. Эти вещества выжигают клетку изнутри и могут инициировать процесс апоптоза. В митохондриях существует семь источников АФК, причем два из них устроены так, что образовавшиеся АФК легко покидают место синтеза и перекидываются на другие клеточные структуры. Но даже та часть АФК, что остается внутри митохондрии, способна разрушить митохондриальную ДНК и другие части этой органеллы, необходимые для контроля клеточного дыхания.

Сократить ущерб, связанный с окислительным стрессом из-за гиперактивности митохондрий, можно, организовав утечку избыточного заряда через митохондриальную мембрану. При этом резкое снижение мембранного потенциала приводит к нарушению основной функции митохондрии –­ синтезу АТФ,...