Simple Science

Scienza all'avanguardia spiegata semplicemente

# La biologia# Fisiologia

Impatto dell'invecchiamento sulla salute dei reni e dei mitocondri

L'invecchiamento influisce notevolmente sulla funzione renale e sulle strutture mitocondriali, portando a rischi per la salute.

― 6 leggere min


EffettiEffettidell'invecchiamento sullasalute dei renil'efficienza mitocondriale.cambia la funzione renale eUno studio rivela che l'invecchiamento
Indice

I reni sono organi importantissimi, conosciuti principalmente per l'eliminazione dei rifiuti dal corpo. Ma non fanno solo questo; aiutano anche a inviare segnali che influenzano altre funzioni, come la pressione sanguigna. Quando i reni non funzionano bene, può portare a un improvviso fallimento renale o a malattie renali croniche causate da diversi fattori. Molte persone potrebbero nemmeno sapere di avere problemi renali, il che rende difficile capire quanto siano diffuse queste malattie. I risultati negativi delle malattie renali e i loro legami con altri problemi di salute, come le malattie cardiache, mostrano perché sia fondamentale trovare trattamenti migliori.

L'importanza dei Mitocondri

I mitocondri sono piccole strutture all'interno delle cellule che svolgono un sacco di lavoro vitale oltre a produrre energia. Aiutano nella comunicazione tra le cellule, gestiscono i livelli di calcio e controllano quando le cellule muoiono. Giocano anche un ruolo nella generazione di una molecola energetica chiave. Quando i mitocondri non funzionano bene, possono influenzare la salute dei reni e portare a problemi in altri organi che contengono tanti mitocondri, come il cuore e i muscoli. Anche se la ricerca su perché i mitocondri falliscono in diverse malattie è ancora in corso, è chiaro che sono cruciali per capire la salute renale.

Malattie renali e disfunzione mitocondriale

Gli studi hanno trovato che problemi con i mitocondri sono spesso coinvolti nelle malattie renali. Ad esempio, le problematiche mitocondriali sono significative in condizioni come l'insufficienza renale acuta e le malattie renali croniche. Ci sono molti fattori che possono portare a queste malattie, e capire come i mitocondri giochino un ruolo può essere utile. Quindi, la ricerca sui mitocondri potrebbe aiutare a trovare modi migliori per trattare efficacemente le malattie renali.

Invecchiamento e salute renale

L'invecchiamento è uno dei più grandi fattori di rischio per le malattie renali. Man mano che le persone invecchiano, i mitocondri in tutti gli organi, compresi i reni, iniziano a perdere la loro efficacia. Le ricerche su topi anziani hanno mostrato che i loro reni avevano problemi legati ai mitocondri, come perdite che causano perdita di energia. Inoltre, il processo che ripulisce i mitocondri danneggiati non funziona bene nei reni più anziani. Tuttavia, non è ancora chiaro esattamente come l'invecchiamento causi il fallimento mitocondriale e come questo sia collegato ai cambiamenti nelle strutture renali.

Cambiamenti mitocondriali con l'età

Studiano la struttura dei mitocondri nei reni giovani e anziani, i ricercatori hanno utilizzato metodi che forniscono immagini 3D dettagliate. Hanno scoperto che mentre i topi giovani hanno mitocondri più sani, i topi anziani mostrano segni di cambiamento, come mitocondri più grandi con meno pieghe interne, essenziali per la produzione di energia. Questi cambiamenti potrebbero indicare un certo gonfiore dei mitocondri, ma è cruciale esplorare ulteriormente questi aspetti per capire il loro impatto sulla funzione renale.

Effetti dell'invecchiamento sulla funzione renale

Con l'età, i reni possono sviluppare fibrosi, un accumulo di tessuto cicatriziale che può danneggiarne la funzione. Gli studi mostrano che i reni più anziani non solo mostrano più fibrosi ma anche livelli più alti di marcatori che indicano stress ossidativo, che può danneggiare le cellule. Questo danno legato all'età suggerisce che i mitocondri e la loro struttura siano compromessi, il che ha effetti a monte sulla salute e sulla funzione renale.

Tecniche di imaging avanzate

Per indagare a fondo queste questioni, i ricercatori hanno utilizzato tecniche di imaging avanzate che consentono un'analisi dettagliata dei tessuti renali e dei mitocondri. Un approccio, chiamato SBF-SEM, ha fornito immagini 3D chiare che hanno rivelato come i mitocondri nei reni anziani siano influenzati in termini di dimensioni e aspetto. Utilizzando questo metodo, gli scienziati potevano osservare cambiamenti che le immagini 2D potrebbero perdere, fornendo maggiori informazioni su come la funzione renale sia influenzata dall'età.

Perdita di strutture mitocondriali

I risultati suggeriscono che l'invecchiamento porta a cambiamenti nelle strutture mitocondriali che portano a una funzionalità ridotta, il che potrebbe contribuire a problemi di salute renale. I ricercatori hanno notato una varietà di forme mitocondriali in campioni giovani e anziani, indicando che i reni invecchiati affrontano stress, ma alcune aree mostrano forme uniche che potrebbero non essere così colpite.

Siti di contatto mitocondriali

I mitocondri hanno aree chiamate MERCs che aiutano a gestire i livelli di calcio e si collegano al reticolo endoplasmatico. Nei reni più anziani, sembra esserci una minore presenza di questi siti di contatto. Questa perdita potrebbe influenzare negativamente il segnale del calcio, contribuendo ulteriormente alla Malattia renale con il passare del tempo.

Metabolismo e salute renale

Lo studio ha anche analizzato i cambiamenti nel metabolismo generale nei reni dovuti all'invecchiamento, evidenziando problemi legati agli aminoacidi e ai loro ruoli nella produzione di energia. Cambiamenti nel modo in cui alcuni aminoacidi vengono elaborati possono indicare come l'invecchiamento influisca sulla funzione renale. Ad esempio, alcuni percorsi critici diventano interrotti, portando a una prestazione renale meno efficace.

Cambiamenti lipidici con l'età

La ricerca ha trovato che anche i tipi di grassi presenti nei reni cambiano con l'età, influenzando la salute e la funzione renale complessive. Questi lipidi sono cruciali per mantenere membrane cellulari sane e garantire che i mitocondri funzionino bene. Se l'equilibrio di questi lipidi è sbagliato, potrebbe contribuire ulteriormente al declino della salute renale con l'età.

Riepilogo dei risultati

In sintesi, il processo di invecchiamento ha effetti significativi sugli aspetti fisici e funzionali dei reni, alterando le strutture mitocondriali, il metabolismo e i profili lipidici. Man mano che i reni invecchiano, affrontano vari cambiamenti che possono compromettere la loro capacità di funzionare in modo efficiente, aumentando il rischio di sviluppare condizioni come l'insufficienza renale acuta e la malattia renale cronica. La perdita di componenti mitocondriali importanti e la disfunzione mitocondriale sono aree di ricerca vitali che potrebbero portare a nuove strategie di trattamento in futuro.

Direzioni future nella ricerca

Andando avanti, è essenziale continuare a esplorare come la salute mitocondriale influisca sulla funzione renale, soprattutto nel contesto dell'invecchiamento. Indagare su percorsi specifici che collegano la funzione mitocondriale, lo stress ossidativo e la salute renale potrebbe aprire nuove strade per la terapia. Inoltre, comprendere come i fattori legati allo stile di vita influenzano la salute mitocondriale potrebbe fornire soluzioni pratiche per mantenere la funzione renale durante l'invecchiamento.

Pensieri finali

Man mano che apprendiamo di più sulle complessità della salute renale, specialmente nel contesto dell'invecchiamento, possiamo identificare meglio fattori di rischio e potenziali interventi. Concentrandoci sull'interazione tra mitocondri, metabolismo e funzione renale complessiva, possiamo sviluppare strategie più mirate per supportare la salute renale e combattere efficacemente le malattie legate all'età.

Fonte originale

Titolo: The MICOS Complex Regulates Mitochondrial Structure and Oxidative Stress During Age-Dependent Structural Deficits in the Kidney

Estratto: The kidney filters nutrient waste and bodily fluids from the bloodstream, in addition to secondary functions of metabolism and hormone secretion, requiring an astonishing amount of energy to maintain its functions. In kidney cells, mitochondria produce adenosine triphosphate (ATP) and help maintain kidney function. Due to aging, the efficiency of kidney functions begins to decrease. Dysfunction in mitochondria and cristae, the inner folds of mitochondria, is a hallmark of aging. Therefore, age-related kidney function decline could be due to changes in mitochondrial ultrastructure, increased reactive oxygen species (ROS), and subsequent alterations in metabolism and lipid composition. We sought to understand if there is altered mitochondrial ultrastructure, as marked by 3D morphological changes, across time in tubular kidney cells. Serial block facing-scanning electron microscope (SBF-SEM) and manual segmentation using the Amira software were used to visualize murine kidney samples during the aging process at 3 months (young) and 2 years (old). We found that 2-year mitochondria are more fragmented, compared to the 3-month, with many uniquely shaped mitochondria observed across aging, concomitant with shifts in ROS, metabolomics, and lipid homeostasis. Furthermore, we show that the mitochondrial contact site and cristae organizing system (MICOS) complex is impaired in the kidney due to aging. Disruption of the MICOS complex shows altered mitochondrial calcium uptake and calcium retention capacity, as well as generation of oxidative stress. We found significant, detrimental structural changes to aged kidney tubule mitochondria suggesting a potential mechanism underlying why kidney diseases occur more readily with age. We hypothesize that disruption in the MICOS complex further exacerbates mitochondrial dysfunction, creating a vicious cycle of mitochondrial degradation and oxidative stress, thus impacting kidney health. Translational StatementDue to aging, the efficiency of kidney functions begins to decrease and the risk of kidney diseases may increase, but specific regulators of mitochondrial age-related changes are poorly explained. This study demonstrates the MICOS complex may be a target for mitigating age-related changes in mitochondria. The MICOS complex can be associated with oxidative stress and calcium dysregulation, which also arise in many kidney pathologies. Graphical AbstractKidney aging causes a decline in the MICOS complex, concomitant with metabolic, lipidomic, and mitochondrial structural alterations.

Autori: Antentor Hinton Jr., Z. Vue, P. Prasad, H. Le, K. Neikirk, C. Harris, E. Garza-Lopez, E. Wang, A. Murphy, B. Jenkins, L. Vang, E. Scudese, B. Shao, A. Kadam, J. Shao, A. G. Marshall, A. Crabtree, B. Kirk, A. Koh, G. Wilson, A. Oliver, T. Rodman, K. Kabugi, H.-J. Koh, Q. Smith, E. Zaganjor, C. N. Wanjalla, C. Dash, C. Evans, M. A. Phillips, D. Hubert, O. Ajijola, A. Whiteside, Y. D. Koo, A. Kinder, M. Demirci, C. F. Albritton, N. Wandira, S. Jamison, T. Ahmed, M. Saleem, D. Tomar, C. R. Williams, M. T. Sweetwyne, S. A. Murray, A. Cooper, A. Kirabo, P. Jadiya, Quintana

Ultimo aggiornamento: 2024-06-12 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.09.598108

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.09.598108.full.pdf

Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia biorxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

Altro dagli autori

Articoli simili