Bioenergetyka, starzenie się i rak

Abstract

Pojęcie bioenergetyki obejmuje szeroki zakres zagadnień związanych z metabolizmem energetycznym komórek i organizmów, począwszy od zjawisk molekularnych do bilansu energetycznego całego organizmu. Badanie zjawisk bioenergetyki w powiązaniu z procesem starzenia organizmu jest szczególnie ważne, gdyż oba te procesy są ze sobą ściśle powiązane. Starzenie się organizmu zazwyczaj przebiega równolegle ze zmniejszeniem się pobierania substratów energetycznych, ich przemiany i wydatków energii. Zmiany te są połączone ze zmniejszeniem beztłuszczowej masy ciała z równoczesnym zwiększeniem procentowej zawartości tkanki tłuszczowej. Większość chorób związanych ze starzeniem się polega właśnie na niekorzystnych zmianach metabolizmu organizmu. W licznych eksperymentach na zwierzętach wykazano jednoznacznie, że zaburzenie metabolizmu energetycznego wyraźnie wpływa na długość życia oraz na choroby związane ze starzeniem się. Dietetyczne ograniczenie pobieranych z pożywieniem kalorii jest jedyną metodą, która może skutecznie przedłużyć życie nawet do 50%, a także znacznie opóźnić typowe dla starzenia zmiany degeneracyjne w narządach. Dodatkowym czynnikiem wpływającym na zachowanie zdrowia do późnej starości i przedłużenie tym samym życia jest stały, umiarkowany wysiłek fizyczny, co odnosi się przede wszystkim do osób prowadzących siedzący tryb życia. Wydatek energetyczny jest końcowym i głównym etapem przemiany energetycznej organizmu. Składają się na niego: 1. podstawowa przemiana materii, tj. wydatek energetyczny w spoczynku, 2. cieplny efekt pokarmowy, 3. aktywność, na którą składają się wysiłek fizyczny (10-40% energii) i inne procesy zachodzące w organizmie, a wymagające dopływu energii. Podstawowa przemiana materii jest określana jako wydatek energetyczny organizmu w warunkach spoczynku i przy standardowej temperaturze zewnętrznej. Wynosi ona 50-80% ogólnego wydatku energetycznego. Składają się na nią wydatki energetyczne związane z transportem jonów przez błony komórkowe katalizowanym przez enzym ATP-azę, przepływ protonów w mitochondriach, przepływ jonów wapnia, obrót (turnover) białek i trójglicerydów i inne podstawowe procesy metaboliczne. Trawienie, absorpcja i asymilacja pokarmów również wymaga dopływu energii i tym samym jej zużycia. Ten wydatek energetyczny jest szacowany na 10% ogólnego zużycia energii. Aktywność fizyczna - ruchowa jest najbardziej zmienną formą zużycia energii i wynosi od 10% do 40% ogólnego wydatku energetycznego. Starzenie się powoduje stopniowe zmniejszenie wszystkich trzech rodzajów wydatków energetycznych organizmu. Wyjaśnienie mechanizmów tych zmian ma podstawowe znaczenie dla zrozumienia zależnych od wieku procesów fizjologicznych i patologicznych.