Studiu japonez contestă teoria mitocondrială a îmbătrânirii: mutațiile ADN mitocondrial nu afectează direct respirația celulară

O echipă de cercetători de la Universitatea din Tsukuba, Japonia, a publicat în mai 2025 un studiu în Aging Cell care aduce dovezi importante împotriva unei ipoteze larg acceptate în biologia îmbătrânirii – teoria mitocondrială a îmbătrânirii. Studiul a demonstrat că funcția respiratorie mitocondrială nu este afectată direct de acumularea mutațiilor în ADN-ul mitocondrial (mtDNA), așa cum se credea anterior. Aceste rezultate deschid noi direcții în înțelegerea relației dintre disfuncția mitocondrială și procesul de îmbătrânire.

Context

Genomul uman este alcătuit din două componente:

• ADN nuclear, localizat în nucleul celular;

• ADN mitocondrial (mtDNA), localizat în mitocondrii, organite celulare esențiale pentru producerea de energie prin fosforilare oxidativă.

Mutațiile în mtDNA sunt cunoscute pentru rolul lor în afectarea capacității mitocondriilor de a produce energie, contribuind la boli mitocondriale și la disfuncții celulare legate de vârstă. Ipoteza mitocondrială a îmbătrânirii, formulată în ultimele decenii, sugerează că acumularea progresivă de mutații în mtDNA ar conduce la scăderea funcției respiratorii mitocondriale, accelerând îmbătrânirea.

Cu toate acestea, validarea directă a acestei ipoteze în modele animale rămâne controversată, iar dovezile sunt neconcludente.

Despre studiul actual

Obiective

Cercetătorii și-au propus să testeze dacă acumularea mutațiilor în mtDNA este suficientă pentru a induce disfuncție respiratorie mitocondrială, comparând:

• Șoareci sălbatici (wild-type) cu mutații mtDNA acumulate natural odată cu vârsta;

• Șoareci model pentru îmbătrânire prematură, care prezintă niveluri similare de mutații în mtDNA.

Metodologie

• Au fost analizate funcțiile respiratorii mitocondriale în mai multe tipuri de țesuturi, inclusiv mușchi, ficat și creier.

• Cercetătorii au cuantificat nivelul mutațiilor mtDNA și au comparat eficiența lanțului respirator mitocondrial.

• Studiul a folosit analize funcționale detaliate (respirația mitocondrială, potențialul membranei, producția de ATP) pentru a evalua performanța mitocondriilor în ambele grupe de animale.

Finanțare

Studiul a fost susținut de mai multe granturi din partea Japan Society for the Promotion of Science (JSPS), Japan Agency for Medical Research and Development (AMED) și Japan Science and Technology Agency (JST).

Rezultate

• Șoarecii wild-type au acumulat niveluri comparabile de mutații în mtDNA cu cei cu îmbătrânire prematură.

• Nu s-a observat o reducere a funcției respiratorii mitocondriale la șoarecii wild-type, în ciuda mutațiilor semnificative în mtDNA.

• Spre deosebire de modelul prematur, șoarecii wild-type nu au prezentat simptome fenotipice de îmbătrânire accelerată, sugerând că mutațiile mtDNA nu sunt suficiente, prin ele însele, pentru a produce disfuncție respiratorie mitocondrială.

• Aceste rezultate contrazic ideea centrală a teoriei mitocondriale a îmbătrânirii, conform căreia acumularea mutațiilor în mtDNA este cauza primară a deteriorării mitocondriale legate de vârstă.

Concluzii

Studiul arată clar că disfuncția respiratorie mitocondrială nu este determinată direct de mutațiile acumulate în ADN-ul mitocondrial. Această descoperire sugerează că alți factori celulari sau sistemici ar putea juca un rol mai important în declinul mitocondrial observat la vârstnici.

Autorii propun o reformulare a teoriei mitocondriale a îmbătrânirii, recomandând o cercetare mai aprofundată a modului în care tipul, combinația și contextul mutațiilor influențează mitocondriile, dar și modul în care acestea interacționează cu ADN-ul nuclear și cu alți factori epigenetici sau metabolici.

„Rezultatele noastre sugerează că mitocondriile pot tolera niveluri destul de mari de mutații fără a suferi pierderi funcționale semnificative. Îmbătrânirea celulară pare a fi un proces mult mai complex decât se presupunea anterior.” – Echipa de cercetare, Universitatea din Tsukuba