Jeśli jesz dużo warzyw i owoców, to dostarczasz swojemu organizmowi dużych ilości przeciwutleniaczy. W żywności mamy ich ogromną ilość, a różnią się między sobą specyfiką działania. Pomimo tej różnorodności, naukowcy nadal opracowują lepsze, bardziej ukierunkowane na konkretne cele przeciwutleniacze. Jednym z nich jest MitoTEMPO, który zaskakująco silnie wpływa na mitochondria.
Co to jest MitoTEMPO?
MitoTEMPO to ukierunkowany na mitochondria mimetyk dysmutazy ponadtlenkowej (SOD). Związek ten łączy antyoksydacyjny nitroksyd piperydyny (Tempo) z lipofilowym kationem trifenylofosfoniowym (TPP+). Tempo to mimetyk SOD, który dysmutuje nadtlenki w cyklu katalitycznym, podczas gdy TPP to kation przenikający przez błonę, który akumuluje się kilkaset razy w mitochondriach napędzany przez potencjał błonowy. Ta kombinacja tworzy ukierunkowaną na mitochondria substancję chemiczną o skutecznych właściwościach wychwytywania nadtlenków. Co ciekawe, wykazano, że związek ten chroni przed uszkodzeniem oksydacyjnym w różnych patologiach, takich jak uszkodzenie wątroby wywołane endotoksynami, ostre uszkodzenie nerek wywołane sepsą, nadciśnienie lub zapalenie okrężnicy.
Nazwa chemiczna: chlorek trifenylofosfoniowy (2-(2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl-4-ylamino)-2-oxoethyl).
Coś dla mózgu
MitoTEMPO przekracza barierę krew-mózg. A ciekawe obserwacje poczyniono na mysim modelu choroby Alzheimera. Mianowicie zauważono, że amyloid-β szybciej zaczyna się odkładać w mitochondriach w mózgu niż w jego niemitochondrialnych częściach, czemu towarzyszył też wzrost stresu oksydacyjnego. Badania pokazały, że apoptotyczna śmierć neuronów wywołana niedoborem glukozy i tlenu w neuronach traktowanych Aβ została znacząco złagodzona przez antyoksydant MitoTEMPO, które hamował poziom nadtlenku w mitochondriach.
W innym badaniu MitoTEMPO zapobiegał przewlekłemu, wywołanemu przez nikotynę nasileniu niedokrwiennego uszkodzenia mózgu i zapalenia po niedokrwieniu. Autorzy sugerują, że nikotyna zwiększa uszkodzenia mózgu po niedokrwieniu mózgu poprzez wzrost mitochondrialnego stresu oksydacyjnego, co z kolei przyczynia się do stanu zapalnego po niedokrwieniu, a mitochondrialne przeciwutleniacze, takie jak MitoTEMPO, mogą temu przeciwdziałać.
Antidotum na toksyczność paracetamolu
MitoTEMPO sprawdzony został pod kątem wywierania ochronnego efektu względem hepatotoksyczności acetaminofenu (paracetamol). W analizach wypadł nawet lepiej niż standardowo używany po nadużyciu paracetamolu NAC (acetylocysteina), który de facto od 1970 roku jest jedynym stosowanym w lecznictwie antidotum na zatrucie acetaminofenem. Według ekspertów wzmożony stres oksydacyjny w mitochondriach jest krytycznym elementem toksyczności paracetamolu. MitoTEMPO przeciwdziałał dysfunkcji mitochondriów i fragmentacji DNA.
Ochrona przed utratą słuchu na skutek ekspozycji na hałas
To mało znany fakt, ale duży hałas powodujący utratę słuchu (uraz akustyczny) wywołuje też wzmożoną produkcję ROS i uszkodzenia mitochondriów. W badaniu na szczurach wykazano, że uraz akustyczny powodował uszkodzenie oksydacyjne mitochondrialnego DNA (mtDNA), prowadząc do zmniejszenia zawartości mtDNA, ekspresji genów mitochondrialnych i poziomu ATP w ślimaku (anatomiczna część ucha). Wykazano też, że podanie MitoTEMPO skutkuje jego sprawnym wniknięciem do ucha wewnętrznego. Terapia MitoTEMPO znacząco złagodziła wywołane hałasem przesunięcia progu słyszenia na 3 i 14 dni po ekspozycji na hałas. Co więcej, znacznie zmniejszył utratę zewnętrznych komórek rzęsatych (OHC), utratę synaps wstążki ślimakowej i zwyrodnienie włókien nerwu słuchowego (ANF) po ekspozycji na hałas. Podanie MitoTEMPO zmniejszyło uszkodzenia mtDNA, a także usprawniło biogenezę mitochondriów i produkcję ATP w ślimaku.
Zapobieganie kardiomiopatii wywołanej cukrzycą
W mysim modelu chemicznie wywołanej cukrzycy sprawdzano wpływ MitoTEMPO na rozwój kardiomiopatii. Wszak sprawność mitochondriów ma w tym procesie kluczowe znaczenie. Wcześniejsze badania in vitro pokazały, że MitoTEMPO zapobiegał wzrostowi wytwarzania nadtlenków w mitochondriach w kardiomiocytach w reakcji na wysoki poziom glukozy. Gdy ów antyoksydant towarzyszył wysokim poziomom glukozy, ograniczane było tempo apoptozy komórek. 30-dniowa kuracja w badaniu in vivo na myszach hamowała wytwarzanie mitochondrialnego ROS, zapobiegała wewnątrzkomórkowym poziomom stresu oksydacyjnego, zmniejszała apoptozę i zmniejszała przerost mięśnia sercowego w sercach chorych na cukrzycę, co prowadziło do poprawy jego funkcji zarówno u myszy z cukrzycą typu 1, jak i typu 2.
Źródła:
- Lu L, Guo L, Gauba E, Tian J, Wang L, Tandon N, Shankar M, Beck SJ, Du Y, Du H. Transient Cerebral Ischemia Promotes Brain Mitochondrial Dysfunction and Exacerbates Cognitive Impairments in Young 5xFAD Mice. PLoS One. 2015 Dec 3;10(12):e0144068. doi: 10.1371/journal.pone.0144068. PMID: 26632816; PMCID: PMC4669173.
- Li C, Sun H, Xu G, McCarter KD, Li J, Mayhan WG. Mito-Tempo prevents nicotine-induced exacerbation of ischemic brain damage. J Appl Physiol (1985). 2018 Jul 1;125(1):49-57. doi: 10.1152/japplphysiol.01084.2017. Epub 2018 Feb 8. PMID: 29420160.
- Du K, Farhood A, Jaeschke H. Mitochondria-targeted antioxidant Mito-Tempo protects against acetaminophen hepatotoxicity. Arch Toxicol. 2017;91(2):761-773. doi:10.1007/s00204-016-1692-0
- Jia-Wei Chen et al. mito-TEMPO Attenuates Oxidative Stress and Mitochondrial Dysfunction in Noise-Induced Hearing Loss via Maintaining TFAM-mtDNA Interaction and Mitochondrial Biogenesis. Front. Cell. Neurosci., 08 February 2022 | https://doi.org/10.3389/fncel.2022.803718
- Ni R, Cao T, Xiong S, Ma J, Fan GC, Lacefield JC, Lu Y, Le Tissier S, Peng T. Therapeutic inhibition of mitochondrial reactive oxygen species with mito-TEMPO reduces diabetic cardiomyopathy. Free Radic Biol Med. 2016 Jan;90:12-23. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2015.11.013. Epub 2015 Nov 11. PMID: 26577173; PMCID: PMC5066872.
