mTor

Az mTor-t nem jónak, vagy rossznak kell tekinteni, a cél az, hogy szabályozzuk, hiszen a túl sok és a túl kevés mTor aktivitás is káros. A túl sok összefüggésbe hozható a rövidebb élettartammal, a rákkal és számos krónikus betegséggel. A túl kevés pedig egyéb egészségügyi problémákat, például májkárosodást, izomsorvadást, késleltetett gyógyulást és megzavart inzulinérzékenységet okozhat.

Működésére több tényező is hatással van:

• Táplálkozás: különösen az aminosavak és az inzulin van rá hatással.
• Kalóriakorlátozás és időszakos böjtölés: mindkettő csökkenti aktivitását.
• Testmozgás: a rendszeres testmozgás serkenti az AMPK-t, amely gátolja aktivitását.
• Étrend-kiegészítők: étrend-kiegészítők (resveratrol, kvercetin, berberine, spermidine) gátolják az aktivitását.
• Stressz: a stressz negatív hatással van aktivitására.

Az alábbiak szerint szabályozhatjuk  működését:

• rendszeres testmozgás;
• böjt, vagy kalóriakorlátozás (berberin imitálja a kalóriakorlátozás hatását);
• csökkentsük étrendünkben az állati fehérjék arányát;
• kerülni kell a túlzott a szénhidrátbevitelt;
• használjunk olyan kiegészítőtek, amelyekben magas az mTOR-gátló növényi kivonat (pl.: resveratrol, kvercetin, berberine, spermidine).

Elnevezése

Az 1960-as években a Húsvét-szigeteken kutató biológusok egy Streptomyces hygroscopicus nevű baktériumot fedeztek fel a talajmintákban. Suren Sehgal gyógyszerkutató később kimutatta, hogy ez a baktérium egy antifungális (gomba elleni) anyagot termel. A baktériumok ezzel az anyaggal előnyt szereznek a talajban, mivel gátolják a versengő gombák növekedését. Az új anyagot a sziget (Rapa Nui) tiszteletére rapamicinnak nevezték el.

Bár a rapamicint eredetileg gombaellenes szerként vizsgálták, később kiderült, hogy az anyag immunszupresszív (immunrendszert gátló) hatású is. Ez a felfedezés új lehetőségeket nyitott a szervátültetések területén, ahol a rapamicin képes volt megakadályozni a szervkilökődést.

A Húsvét-szigeteken ma is áll egy emléktábla, amely a rapamicin felfedezésének helyszínét és jelentőségét idézi fel. A rapamicin kutatása ma is folytatódik, és az anyag számos potenciális alkalmazást mutat, nem csak mint immunszupresszív, hanem daganatellenes és életmeghosszabbító szerként is.

Az mTOR enzim nevét a rapamicinről kapta, mivel ezen az anyagon keresztül fedezték fel. Az mTOR egy evolúciósan konzervált enzim, amely számos élőlényben megtalálható, az élesztőktől az emlősökig.

Mi is az mTor

Az mTOR egy enzim, amely más fehérjék módosításával szabályozza a sejtnövekedést és az anyagcserét. Két különböző formában létezik: mTORC1 és mTORC2, amelyek eltérő funkciókkal és szabályozási mechanizmusokkal rendelkeznek.

mTORC1(mTOR-komplexum 1)

Az mTOR egyik alkomplexuma, amely fontos szerepet játszik a sejtek növekedésének, túlélésének és anyagcseréjének szabályozásában.

Aktivitását több tényező szabályozza: a tápanyagok (aminosavak, glükóz), a növekedési faktorok, az energiaszint és az oxigénellátottság. Amikor ezek a tényezők megfelelőek, aktiválódik, és elősegíti az anabolikus (növekedési) folyamatokat, mint például a fehérjeszintézist, a lipidszintézist és a sejtnövekedést. Emellett gátolja a katabolikus (lebontó) folyamatokat. Túlzott aktivitása azonban hozzájárulhat számos egészségügyi problémához, beleértve az öregedést, a rákot, a cukorbetegséget és a szív- és érrendszeri betegségeket.

mTORC2 (mTOR-komplexum 2)

Az mTOR másik alkomplexuma, mely részt vesz számos sejtfolyamatban és funkcióban:

• Elősegíti a sejtek túlélését és növekedését különféle stresszhelyzetekben, például oxigénhiányban, vagy tápanyaghiányban.
• Segít a sejtek alakjának és mozgásának szabályozásában azáltal, hogy befolyásolja a citoszkeleton szerveződését, ami a sejt belső vázát képező fehérjehálózat.
• Szerepet játszik a sejtek növekedésének és differenciálódásának szabályozásában, ami különösen fontos a fejlődő szervezetekben és az érett szövetek megújulásában.
• Befolyásolja a lipid-anyagcserét és a zsírlerakódást a szervezetben.
• Hatással van az inzulinérzékenységre.

Az mTORC1 és mTORC2 egyensúlyának fenntartása fontos a normális sejtfunkciók és a szervezet egészséges működése érdekében.

Működése

A foszforiláció egy olyan kémiai folyamat, amelyben egy foszfát csoport (PO4) hozzáadódik egy fehérjéhez, amely lehetővé teszi a fehérje aktiválását, gátlását, vagy módosítását. Ezt a folyamatot olyan enzimek végzik, amelyeket kinázoknak nevezünk. A kinázok átadják a foszfát csoportot egy adott aminosavnak a fehérjében (jellemzően a szerin, treonin vagy tirozin aminosavakhoz).

Az mTOR tehát kináz enzimként működik, és foszforilálja a célfehérjéket. A foszforiláció azáltal befolyásolja a fehérjék működését, megváltoztatja a fehérje szerkezetét, stabilitását, vagy interakcióit más fehérjékkel. Az általa foszforilált fehérjék a sejtnövekedés, az anyagcsere és a túlélés szabályozásában vesznek részt.

Működésének pozitív hatásai:

• Aktiválja a sejtek anabolikus folyamatait, mint a fehérjeszintézist, elősegítve ezzel a sejtnövekedést.
• Irányítja a lipidszintézist, amely a zsírok és koleszterin képződéséért felelős.
• Kulcsszerepet játszik a sejtek túlélésében és a citoszkeletális szerveződésben, aktiválva a sejt túlélési útvonalakat, amelyek megóvják a sejteket a károsodástól és a stressztől.
• Fontos szerepet tölt be az immunrendszerben, különösen a limfociták fejlődésében és aktiválásában, erősítve ezzel a szervezet védekezését a kórokozókkal szemben.
• Szabályozza az inzulin kiválasztását és az inzulinérzékenységet, ami elengedhetetlen a vércukorszint és az anyagcsere megfelelő működéséhez.
• Elősegíti az izomfehérje szintézist és a sejtnövekedést, ami hozzájárul az izomtömeg növekedéséhez, különösen intenzív fizikai aktivitás után.

Túlműködésének negatív hatásai:

• Hosszú távon túlműködése összefüggésbe hozható a sejtek gyorsabb öregedésével, ami negatívan befolyásolja a szervezet egészségét és élettartamát.
• Serkenti a sejtnövekedést és osztódást, ami elősegítheti a rákos sejtek képződését és terjedését.
• Zavarokat okozhat az anyagcserében, például az inzulinérzékenység csökkenésével, ami a 2-es típusú cukorbetegség kialakulásának kockázatát növeli. Továbbá elősegíti a zsír felhalmozódását, ami elhízáshoz vezethet.
• Negatívan befolyásolja az immunrendszer működését, ami az autoimmun betegségek kialakulásának kockázatát növeli, amelyek során a szervezet saját sejtjei ellen támad.
• Hozzájárulhat a szív- és érrendszeri betegségek kialakulásához, mint az érelmeszesedés, ami szívbetegséghez és stroke-hoz vezethet.

mTor és a táplálkozás

A táplálkozás számos tényezője befolyásolja az mTOR aktivitását. A megfelelő tápanyagbevitel, a kalóriák szabályozása és az étrend-kiegészítők használata mind hozzájárul az mTOR optimális működéséhez és az egészség támogatásához.

• Az aminosavak, különösen a leucin, az mTORC1 egyik fő tápanyag stimulánsa. A leucin jelenléte aktiválja az mTORC1-et, serkentve ezzel a fehérjeszintézist, ami elősegíti a sejtnövekedést és az izomépítést.
• A magas glükózszint fokozza az inzulintermelést, ami viszont aktiválja az mTORC1-et és az mTORC2-t. Az emelkedett inzulinszint serkenti a sejtnövekedést, az anyagcsere-folyamatokat és a fehérjeszintézist.
• Egyes zsírsavak, mint például a palmitinsav, aktiválják az mTORC1-et, hozzájárulva ezzel a sejtnövekedéshez és az anyagcseréhez.
• Az időszakos böjtölés és a kalóriamegvonás csökkenti az mTOR aktivitását, ami javítja az inzulinérzékenységet, növeli az antioxidáns kapacitást és lassítja az öregedési folyamatokat.
• Egyes étrend-kiegészítők, mint a resveratrol és a berberin, gátolják az mTOR aktivitását, ami előnyös lehet a sejtöregedés, a gyulladás és a rák kialakulásának kockázatának csökkentésében.

Kalóriakorlátozás és időszakos böjtölés

A kalóriakorlátozás és az időszakos böjtölés is csökkenti az mTOR aktivitását, ami számos egészségügyi előnnyel jár, többek között az öregedés lassulásával, a sejtszintű stressz csökkentésével és az anyagcsere-folyamatok javulásával.

A kalóriakorlátozás során a napi kalóriabevitel csökken, miközben a tápanyagokat megfelelő mennyiségben biztosítjuk. A kalóriakorlátozás hatására csökken a vér inzulin- és glükózszintje, amelyek az mTORC1 és mTORC2 aktiválásának kulcsfontosságú stimulánsai. Emellett a csökkent kalóriabevitel miatt az aminosavak, különösen a leucin, bevitelének mennyisége is csökken, ami tovább csökkenti az mTOR aktivitását.

Az időszakos böjtölés során a táplálékbevitelt rövidebb időszakokra szándékosan korlátozzuk. Az időszakos böjtölés csökkenti a tápanyagbevitelt, ami alacsonyabb glükóz- és inzulinszintet, valamint csökkent aminosav-bevitelt eredményez. Ezek a változások gátolják az mTORC1 és mTORC2 aktiválódását.

Testmozgás

Az erősítő edzés, különösen a nagy ellenállással végzett gyakorlatok, elősegíti az izomnövekedést és regenerációt. Ebben az esetben az mTOR kulcsszerepet játszik. Az edzés utáni táplálkozás során aktiválódik, ami elősegíti a fehérjeszintézist, az izomsejtek növekedését és regenerációját. Az erősítő edzés után a leucin (egy esszenciális aminosav) bevitelének növelése tovább erősíti az mTOR aktivációját, ami optimalizálja az izomnövekedést.

A kardiovaszkuláris edzés - mint például a futás, úszás vagy kerékpározás - hosszabb ideig tartó, alacsonyabb intenzitású aerob aktivitást jelent. A kardiovaszkuláris edzés során az energiaigény növekszik, ami az AMPK enzim aktiválódásához vezet. Az AMPK viszont gátolja az mTOR aktivitását.

Étrend-kiegészítők

Az aminosavak (különösen a leucin), és a fehérjebevitel növelése serkenti az mTORC1 aktivitást, ami elősegíti az izomfehérje szintézist és az izomnövekedést.

Resveratrol, kvercetin, berberine, spermidine: gátolják az mTor aktivitását, és serkentik az AMPK-t, ami hozzájárul az öregedés lassításához és a szív- és érrendszeri egészség javításához.

Stressz

A stressz hatása az mTOR működésére összetett, és a stressz típusától, intenzitásától és időtartamától függ. Az oxidatív és a pszichológiai stressz általában gátolja az mTOR-t, míg a fiziológiai stressz elősegíti a sejt növekedését, túlélését és a stresszválasz szabályozását.

Az oxidatív stressz a szabad gyökök és az antioxidánsok közötti egyensúly felborulásakor keletkezik, ami károsítja a sejteket és a biológiai molekulákat. Az oxidatív stressz gátolja az mTORC1 aktivitását, ami csökkenti a fehérjeszintézist és növeli a sejtek pusztulásának esélyét.

A pszichológiai stressz befolyásolja a hormonok szintjét a szervezetben, például a kortizol szintjének növelésével. A kortizol, mint stresszhormon, gátolja az mTOR aktivitását, ami csökkenti az anabolikus folyamatokat, mint a fehérjeszintézis és az izomnövekedés.

A fiziológiai stressz olyan állapotokat foglal magában, mint a gyulladás, sebgyógyulás, vagy hőstressz. Ebben az esetben az mTORC1 aktivitása elősegíti a sejtek növekedését és túlélését, valamint a gyulladásos válasz szabályozását.

Rapamicin

A rapamicin hatékony mTOR gátló, de nem tekinthető csodaszernak. A hosszabb életű élőlények nem profitálnak belőle annyira, mint a rövidebb életűek. Megállapították, hogy hosszú távon nagy dózisban alkalmazva károsítja a vesét és blokkolja az immunrendszert. Ugyanakkor az mTOR blokkolása nem tekinthető zsákutcának; kísérletekben kimutatták, hogy kis dózisban és időszakosan alkalmazva meghosszabbította az alanyok élettartamát. Annak ellenére, hogy képes az élettartam meghosszabbítására, a rapamicin (és a rapalogok) immunszuppresszív hatása aggodalomra ad okot, mivel az időseknél már természetesen is csökken az immunfunkció (immunoszenszcencia). Sok kutatás folyik jelenleg olyan anyagok azonosítására, amelyek hasonló hatást fejtenek ki, mint a rapamicin, de specifikusabbak és kevésbé toxikusak.

Források

• mTOR as a central regulator of lifespan and aging. Link a tanulmányhoz.
• Targeting the biology of aging with mTOR inhibitors. Joan B. Mannick & Dudley W. Lamming. Link a tanulmányhoz.
• mTOR and Aging: An Old Fashioned Dress. Giovanni Stallone, Barbara Infante, Concetta Prisciandaro, and Giuseppe Grandaliano. Link a tanulmányhoz.
• mTOR as Regulator of Lifespan, Aging, and Cellular Senescence: A Mini-Review. Thomas Weichhart.  Link a tanulmányhoz.
• Too much mTOR is Linked to Diabetes and Aging. Steve Hill. Link a tanulmányhoz.
• mTOR: A Cellular Regulator Interface in Health and Disease. Fahd Boutouja, Christian M. Stiehm, and Harald W. Platta. Link a tanulmányhoz.