Η γήρανση συνδέεται ευρέως με τη μείωση του μιτοχονδριακού μεταβολισμού. Οι μεταβολές στο μιτοχονδριακό μεταβολισμό στην παχυσαρκία μπορεί να υποδηλώνουν διαταραγμένη επικοινωνία μεταξύ μιτοχονδρίων και πυρήνα και η μεθυλίωση του DNA μπορεί να επηρεάσει αυτή την αλληλεπίδραση.
Η σημασία των μιτοχονδρίων ως πρωτογενούς πηγής ενέργειας για την κυτταρική ανάπτυξη και επιβίωση είναι αδιαμφισβήτητη. Ενώ τα μιτοχόνδρια περιέχουν το δικό τους κυκλικό γονιδίωμα 16,6 kb, τα περισσότερα από τα γονίδια που απαιτούνται για τη μιτοχονδριακή λειτουργία κωδικοποιούνται στο DNA του πυρήνα του κυττάρου. Επομένως, τα κύτταρα απαιτούν συγχρονισμένη επικοινωνία μεταξύ του πυρήνα και των μιτοχονδρίων, γνωστή ως μιτοπυρηνική επικοινωνία, για να προσαρμοστούν στις μεταβαλλόμενες μεταβολικές απαιτήσεις. Αυτή η περίπλοκη αλληλεπίδραση μπορεί να υπόκειται σε ρύθμιση από επιγενετικούς μηχανισμούς συμπεριλαμβανομένης της μεθυλίωσης του DNA, η οποία μπορεί να επηρεάσει τη δραστηριότητα της γονιδιακής έκφρασης. Κατά συνέπεια, η σημασία της μεθυλίωσης του DNA για τη μιτοχονδριακή λειτουργία είναι σημαντική.
Τα μιτοχόνδρια παίζουν κεντρικό ρόλο στον ενεργειακό μεταβολισμό και τη συνολική υγεία. Στην παχυσαρκία και τις συννοσηρότητές της, η μιτοχονδριακή δραστηριότητα συχνά μειώνεται, ωστόσο παραμένει ασαφές εάν αυτή η μείωση αυξάνει τον κίνδυνο παχυσαρκίας ή εάν η ίδια η παχυσαρκία βλάπτει τα μιτοχόνδρια.
Σε μια μελέτη με επικεφαλής τη Miina Ollikainen, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Ελσίνκι και το Ινστιτούτο Ιατρικής Έρευνας του Ιδρύματος Minerva ξεμπερδεύονται αυτές οι πολύπλοκες σχέσεις αιτίας-αποτελέσματος μελετώντας Φινλανδούς διδύμους. Τα αποτελέσματα ενισχύουν την άποψη ότι η μείωση της ποσότητας των μιτοχονδρίων βοηθά στην ανάπτυξη της παχυσαρκίας.
Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο Nature Communications, περιελάμβανε σχεδόν 90 ζεύγη φινλανδικών διδύμων. Επειδή οι δίδυμοι έχουν το ίδιο γενετικό υπόβαθρο, οι ερευνητές μπορούν να αποσυνδέσουν τις γενετικές και περιβαλλοντικές επιρροές με μεγαλύτερη ακρίβεια από ό,τι σε άλλες μελέτες.
«Η παχυσαρκία αποτελεί μια σημαντική και αυξανόμενη πρόκληση για τη δημόσια υγεία στη Φινλανδία. Τα ευρήματά μας προσθέτουν βασικές πληροφορίες για το πώς η μείωση του μιτοχονδριακού μεταβολισμού συμβάλλει στην παχυσαρκία και πιθανότατα δημιουργεί έναν φαύλο κύκλο που διατηρεί το υπερβολικό βάρος και εμποδίζει την απώλεια βάρους», είπε η Ollikainen.
Όταν η ερευνητική ομάδα συνέκρινε την ποσότητα των μιτοχονδρίων με αλλαγές στη μεθυλίωση του DNA, μια χημική τροποποίηση που ρυθμίζει τη γονιδιακή δραστηριότητα, ξεχώρισε ένα γονίδιο που εμπλέκεται στην κυτταρική ανάπτυξη και την ανίχνευση θρεπτικών συστατικών. Όσο πιο υπέρβαρο ήταν ένα άτομο -και όσο λιγότερα μιτοχόνδρια ανιχνεύονταν στον λιπώδη ιστό του- τόσο πιο ενεργό ήταν το γονίδιο SH3BP4.
Η ανάλυση έδειξε ότι οι αλλαγές στη μεθυλίωση του DNA στο SH3BP4 μπορούν να προκύψουν από αλλαγές στην ευαισθησία του σώματος στην ινσουλίνη και τη συσσώρευση ενδοκοιλιακού λίπους.
«Τα δεδομένα μας υποδηλώνουν πως όταν ο μιτοχονδριακός μεταβολισμός παραπαίει, για παράδειγμα λόγω πλεονάσματος θερμίδων, τίθεται σε κίνηση ένας βρόχος ανατροφοδότησης που προάγει την παχυσαρκία, ο οποίος με τη σειρά του μπορεί να ενεργοποιήσει το γονίδιο SH3BP4», εξηγεί ο πρώτος συγγραφέας και διδακτορικός ερευνητής Aino Heikkinen του Ινστιτούτου Μοριακής Ιατρικής της Φινλανδίας (FIMM) του Πανεπιστημίου του Ελσίνκι.
Επειδή η παχυσαρκία μπορεί να αξιολογηθεί με πολλές διαφορετικές μετρήσεις, η σύγκριση αποτελεσμάτων από διαφορετικές μελέτες είναι συχνά δύσκολη.
«Εδώ θα μπορούσαμε να δείξουμε ότι ιδιαίτερα η μειωμένη ευαισθησία στην ινσουλίνη και το αυξημένο ποσοστό σωματικού λίπους -και όχι μόνο η αύξηση βάρους- συνδέονται τόσο με την ποσότητα των μιτοχονδρίων όσο και με τη γονιδιακή ρύθμιση», σημειώνουν οι συγγραφείς.
Η ανάπτυξη εξατομικευμένων θεραπειών για την παχυσαρκία απαιτεί εις βάθος κατανόηση πολλών αλληλένδετων μηχανισμών. Η παρούσα εργασία σηματοδοτεί ένα βήμα προς την επίτευξη αυτού του στόχου.
Περισσότερες πληροφορίες: Aino Heikkinen et al, Twin pair analysis uncovers links between DNA methylation, mitochondrial DNA quantity and obesity, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-59576-7.
