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Impacto do Envelhecimento na Saúde dos Rim e das Mitocôndrias

O envelhecimento afeta bastante a função renal e as estruturas mitocondriais, trazendo riscos à saúde.

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Os rins são órgãos importantes que, além de remover resíduos do corpo, também ajudam a regular funções como a pressão arterial. Quando os rins não funcionam direito, isso pode causar falência renal súbita ou doenças renais crônicas, que podem ter várias causas. Muita gente nem sabe que tem problemas nos rins, o que dificulta saber a real extensão dessas doenças. Os desfechos ruins dessas condições e suas ligações com problemas de saúde, como doenças cardíacas, mostram porque é tão importante encontrar tratamentos melhores.

A Importância das Mitocôndrias

As mitocôndrias são estruturas pequenas dentro das células que fazem muita coisa vital, além de produzir energia. Elas ajudam na comunicação entre as células, no controle dos níveis de cálcio e no processo de morte celular. Elas também participam da geração de uma molécula de energia essencial. Quando as mitocôndrias não funcionam bem, isso pode afetar a saúde dos rins e causar problemas em outros órgãos com muitas mitocôndrias, como o coração e os músculos. Embora a pesquisa sobre por que as mitocôndrias falham em diversas doenças ainda esteja em andamento, é claro que elas são chave para entender a saúde renal.

Doenças Renais e Disfunção Mitocondrial

Estudos mostraram que problemas nas mitocôndrias estão frequentemente relacionados a doenças renais. Por exemplo, as questões mitocondriais são importantes em condições como lesão renal aguda e doenças renais crônicas. Muitos fatores podem levar a essas doenças, e entender o papel das mitocôndrias pode ajudar. Por isso, a pesquisa sobre mitocôndrias pode ajudar a encontrar formas melhores de tratar doenças renais.

Envelhecimento e Saúde Renal

O envelhecimento é um dos maiores fatores de risco para doenças renais. À medida que as pessoas envelhecem, as mitocôndrias em todos os órgãos, incluindo os rins, começam a perder eficácia. Pesquisas com camundongos mais velhos mostraram que seus rins tinham problemas relacionados às mitocôndrias, como vazamentos que causam perda de energia. Além disso, o processo que limpa as mitocôndrias danificadas não funciona tão bem em rins mais velhos. No entanto, ainda não está claro exatamente como o envelhecimento causa falha mitocondrial e como isso se relaciona com as mudanças nas estruturas renais.

Mudanças Mitocondriais com a Idade

Ao estudar a estrutura das mitocôndrias em rins jovens e velhos, os pesquisadores usaram métodos que oferecem imagens 3D detalhadas. Eles descobriram que, enquanto os camundongos jovens têm mitocôndrias mais saudáveis, os velhos mostram sinais de mudança, como mitocôndrias maiores com menos dobras internas, que são essenciais para a produção de energia. Essas mudanças podem indicar algum inchaço das mitocôndrias, mas é crucial investigar esses aspectos mais a fundo para entender seu impacto na função renal.

Efeitos do Envelhecimento na Função Renal

Com a idade, os rins podem desenvolver fibrose, um acúmulo de tecido cicatricial que prejudica sua função. Estudos mostram que rins mais velhos não apenas apresentam mais fibrose, mas também níveis mais altos de marcadores indicando estresse oxidativo, que pode danificar as células. Esse dano relacionado à idade sugere que as mitocôndrias e sua estrutura estão comprometidas, o que afeta a saúde e a função renal.

Técnicas Avançadas de Imagem

Para investigar essas questões a fundo, os pesquisadores usaram técnicas avançadas de imagem que permitem uma análise detalhada do tecido renal e das mitocôndrias. Uma abordagem, chamada SBF-SEM, forneceu imagens 3D claras que revelaram como as mitocôndrias em rins mais velhos são afetadas em termos de tamanho e aparência. Usando esse método, os cientistas puderam observar mudanças que imagens 2D poderiam perder, proporcionando mais insights sobre como a função renal é afetada pela idade.

Perda de Estruturas Mitocondriais

Os achados sugerem que o envelhecimento leva a mudanças nas estruturas mitocondriais, resultando em diminuição da funcionalidade, o que pode contribuir para problemas de saúde renal. Os pesquisadores notaram uma variedade de formas mitocondriais em amostras jovens e velhas, indicando que rins envelhecidos enfrentam estresse, mas algumas áreas mostram formas únicas que podem não ser tão afetadas.

Locais de Contato Mitocondrial

As mitocôndrias têm áreas chamadas MERCs que ajudam a controlar os níveis de cálcio e se conectam ao retículo endoplasmático. Em rins mais velhos, parece haver menos desses locais de contato. Essa perda pode impactar negativamente a sinalização de cálcio, potencialmente contribuindo ainda mais para doenças renais à medida que o envelhecimento avança.

Metabolismo e Saúde Renal

O estudo também analisou as mudanças no metabolismo dos rins devido ao envelhecimento, destacando problemas relacionados aos aminoácidos e seus papéis na produção de energia. Mudanças na forma como certos aminoácidos são processados podem indicar como o envelhecimento impacta a função renal. Por exemplo, algumas vias críticas se tornam perturbadas, levando a um desempenho renal menos eficaz.

Mudanças Lipídicas com o Envelhecimento

A pesquisa descobriu que os tipos de gorduras presentes nos rins também mudam com a idade, afetando a saúde e a função renal. Esses lipídios são cruciais para manter membranas celulares saudáveis e garantir que as mitocôndrias funcionem bem. Se o equilíbrio desses lipídios ficar prejudicado, isso pode contribuir ainda mais para a diminuição da saúde renal conforme as pessoas envelhecem.

Resumo dos Achados

Resumindo, o processo de envelhecimento tem efeitos significativos nos aspectos físicos e funcionais dos rins, alterando estruturas mitocondriais, metabolismo e perfis lipídicos. À medida que os rins envelhecem, eles enfrentam várias mudanças que podem comprometer sua capacidade de funcionar de forma eficiente, aumentando o risco de desenvolver condições como lesão renal aguda e doenças renais crônicas. A perda de componentes mitocondriais importantes e a disfunção mitocondrial são áreas de pesquisa vitais que podem levar a novas estratégias de tratamento no futuro.

Direções Futuras na Pesquisa

Seguindo em frente, é essencial continuar explorando como a saúde mitocondrial influencia a função renal, especialmente no contexto do envelhecimento. Investigar caminhos específicos que conectam a função mitocondrial, o estresse oxidativo e a saúde renal pode abrir novas possibilidades para terapia. Além disso, entender como fatores de estilo de vida impactam a saúde mitocondrial pode oferecer soluções práticas para manter a função renal ao longo do envelhecimento.

Pensamentos Finais

À medida que aprendemos mais sobre as complexidades da saúde renal, especialmente no contexto do envelhecimento, podemos identificar melhor os fatores de risco e possíveis intervenções. Ao focar na interação entre mitocôndrias, metabolismo e função renal geral, podemos desenvolver estratégias mais direcionadas para apoiar a saúde dos rins e combater eficazmente doenças relacionadas à idade.

Fonte original

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

Resumo: 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.

Autores: 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

Última atualização: 2024-06-12 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: 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

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

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