Effekten af subtil energioverførsel og Tao-kalligrafi mindfulness-praksis på mitokondriel DNA i perifere blodleukocytter

Formål

Formålet med denne undersøgelse er at måle effekterne af en unik form for Tao-kalligrafi mindfulness-praksis, som involverer engagement med Tao-kunst (eftertegning af Tao-kalligrafien "Største kærlighed" mens man lytter til eller synger Tao-musikken eller Tao-sangen "Største kærlighed") sammen med subtil energioverførsel på mitokondrie-DNA i perifere blodleukocytter.

I vores tidligere undersøgelse viste deltagerne, der regelmæssigt praktiserede, en forlængelse af telomerlængden i perifere blodgranulocytter. I vores andre undersøgelser rapporterede deltagerne et fald i symptomer på deres sygdom som subjektivt opfattet, forbedrede tegn rapporteret af behandlende klinikere og en forbedring af velvære målt ved standardiserede videnskabelige spørgeskemaer.

Hypoteser

Forskningsnulhypotesen er, at individer, der modtager subtil energioverførsel for mitokondrie-DNA i hemato-lymfoidt væv, og som vil deltage i daglig Tao-kalligrafi mindfulness-praksis i 12 måneder, ikke vil have nogen signifikant ændring i mitokondrie-DNA-indhold i perifere blodleukocytter i opfølgende analyser og ikke vil vise forbedring af velvære målt ved standardiseret videnskabeligt spørgeskema Rand SF-36 efter 3, 6 og 12 måneder.

Til statistisk analyse af data fra laboratorievurdering og scores opnået fra spørgeskemaer vil Anova, T-test og regressionsanalyse blive brugt til at evaluere nulhypotesen. P-værdien vil repræsentere, hvor usandsynligt de observerede data ville være, hvis nulhypotesen faktisk var sand, og forskere vil bruge dem til at nå konklusioner. Konfidensniveauet er sat til 95%, og hvis vi modtager p < 0,05, så forkastes H0. Korrelationskoefficienten vil blive brugt til at bestemme eventuelle sammenhænge mellem forskellige faktorer (f.eks. effekter af alder, køn, længde og hyppighed af mindfulness-praksisser og andre) på udfald, og regressionsanalyse vil blive brugt til at bestemme forholdet mellem uafhængige og afhængige variable.

Værktøjer som Minitabs version 14 og/eller Statistical Package for the Social Sciences (SPSS) eller gratisversionen af Statistical Package for the Social Sciences (PSPP) vil blive brugt.

Baggrund og teoretisk ramme

Mitokondrier er membranbundne, selvreplikerende organeller til stede i næsten alle eukaryote celler. Mitokondriel energiproduktion er essentiel for alle cellulære processer. Generelt indeholder hver menneskelig celle flere hundrede til 1.000 mitokondrier, hver med 2-10 kopier af mitokondrie-DNA, der koder for 13 proteiner essentielle for respirationskædefunktionen. Antaget at stamme fra symbiotiske forfædre bidrager mitokondrier til mange processer centrale for cellulær funktion og dysfunktion, herunder calcium-signalering, cellevækst og -differentiering, cellecykluskontrol og celledød. Mitokondriens form og positionering i celler er stramt reguleret af processer med fission og fusion, biogenese og autofagi, hvilket sikrer en relativt konstant mitokondriepopulation. Mitokondriel arv accepteres generelt at være maternel, selvom små mængder paternel overførte mitokondrier er blevet opdaget i sjældne tilfælde.

Mitokondriel dysfunktion betragtes som et af kendetegnene ved aldring og aldersrelaterede sygdomme. Mitokondriegennomet er mere sårbart overfor oxidativ skade og gennemgår en højere mutationsrate sammenlignet med kerne-DNA. Yderligere underliggende årsager til mitokondriel dysfunktion inkluderer utilstrækkelig mitokondrie-mængde, eksponering for miljøgifte, reduktion i mitokondriemembranpermeabilitet, forstyrret transport af essentielle metabolitter og fejlfunktion af elektrontransportkæden og adenosintrifosfat (ATP)-syntese.

Desværre er der i øjeblikket ingen måling tilgængelig, der globalt vurderer mitokondriers evne til at udføre normale biologiske funktioner. Mitokondrielle funktioner inkluderer, men er ikke begrænset til, oxidativ fosforylering og energiproduktion i form af adenosintrifosfat (ATP), produktion af reaktive oxygenarter (ROS), celledødssignalering samt steroidhormonsyntese og systemisk signalering.

Det er blevet foreslået, at antallet af mitokondrie-DNA-kopier pr. celle (mitokondrie-DNA-kopital) afspejler mitokondriel sundhed. En stor drivkraft for populariteten af mitokondrie-DNA-kopital som en potentiel markør for mitokondriel sundhed ligger i dens lethed at måle fra opbevaret DNA eller indirekte fra genotypiserings-/sekventeringsdata. Sammenlignet med direkte analyser af mitokondrielfunktion, som kræver frisk væv, er skalerbarheden af mitokondrie-DNA-kopitalvurderinger tiltalende for biomarkørstudier.

Imidlertid afspejler mitokondrie-DNA-kopital ikke direkte respirationskæde (RC)-funktion eller energiproduktionskapacitet. Ifølge teorien om "biokemisk tærskel" først når mitokondrie-DNA-kopital falder med 60 til 80% af normale niveauer, falder RC-funktion og energiproduktionskapacitet. Dette betyder, at i mange tilfælde er 20-40% af baseline mitokondrie-DNA-kopital tilstrækkelig til at producere de 13 proteiner nødvendige for at opretholde respirationskapacitet. Men dette niveau af mitokondrie-DNA-depletion ser ud til kun at forekomme i sjældne mitokondrielle sygdomme eller i isolerede enkeltceller i syge organer. Afkoblingen mellem mitokondrie-DNA-kopital og respirationskapacitet kan forklares ved, at opregulering af transkription og translation fra eksisterende mitokondrie-DNA-kopier kan øge niveauerne af messenger ribonukleinsyre (mRNA), proteinsubenheder, RC-funktion og energiproduktionskapacitet uden en ændring i mitokondrie-DNA-kopital. Dette forekommer især som reaktion på motion, hvor mitokondrieindhold og RC-aktivitet i menneskelig muskel øges inden for dage til uger uden en ændring i mitokondrie-DNA-kopital. Således er mitokondrie-DNA-kopital i menneskelige væv ikke direkte koblet til og afspejler ikke direkte mitokondriel bioenergetik.

Desuden er billedet noget kompliceret, idet lavt blod mitokondrie-DNA-kopital er blevet associeret med neurodegenerativ sygdom, kardiovaskulær sygdom og både kognitiv og fysisk præstation ved aldring; andre tilstande som diabetes, klinisk depression, nogle kræftformer og mitokondrielle lidelser er associeret med forhøjet mitokondrie-DNA-kopital. Vedrørende eksponering for miljøgifte er mitokondrie-DNA-kopital blevet associeret med enten højere eller lavere mitokondrie-DNA-kopital.

Ikke desto mindre kan værdien og specificiteten af blod mitokondrie-DNA-kopital øges på flere måder som opsummeret nedenfor:

1. Brug data fra fuldt blodtal med differential, forbedret ved flowcytometrimetoder, der kvantificerer immunologisk definerede cellesubpopulationer, derefter analyser med multivariate modeller (dvs. dekonvolutionsmetode) for at forstå andelen af varians i mitokondrie-DNA-kopital tilskrivelig ikke kun generelle immuncellekategorier (f.eks. granulocytter og lymfocytter) men specifikke cellesubtyper (naive og memory cluster of differentiation 4 (CD4) og cluster of differentiation 8 (CD8) T-celler, B-celler, subtyper af monocytter osv.).
2. Yderligere forbedre følsomheden og fortolkbarheden af mitokondrie-DNA-kopital i forhold til sundhedsrelaterede fænotyper ved at kvantificere mitokondrie-DNA-kopital direkte i molekylært definerede subtyper af immunceller. For eksempel eksisterer CD4+ naive T-celler, monocytter eller andre specifikke immunsubtyper i tilstrækkelig overflod i cirkulation til at blive isoleret enten ved flowcytometrisk cellesortering (også kendt som fluorescens-aktiveret cellesortering, FACS) eller ved negativ/positiv selektion ved magnetisk aktiveret cellesortering. Sammenlignet med celleblandinger tilføjer celle-specifik mitokondrie-DNA-kopitalkvantificering biologisk specificitet for at detektere meningsfulde mitokondrielle associationer relateret til eksponeringer, andre biomarkører og muligvis alder- og kønsrelaterede forskelle.
3. Mål andre markører for mitokondrieindhold og/eller funktion parallelt med mitokondrie-DNA-kopital, f.eks. live-analyser af mitokondrielfunktion. Nogle eksempler inkluderer i) citratsynthase (CS)-aktivitet, kardiolipin eller mitokondrieproteinoverflod for at estimere mitokondrieindhold; ii) Mitokondrie-DNA-integritet, såsom DNA-skade, punktmutationer eller deletioner; eller iii) mitokondriel respirationskapacitet, såsom iltforbrug ved respirometri, som kan og bør udføres i specifikke celltyper, samt respirationskæde enzymatiske aktiviteter, der afspejler energiproduktionskapacitet på enten per-celle eller per-mitokondrie basis. I forbindelse med direkte målinger af respirationskædefunktion bliver mitokondrie-DNA-kopital en mere biologisk fortolkelig egenskab ved mitokondriel sundhed.
4. Mål cirkulerende markører for mitokondriel stress tilgængelige i plasma eller andre biofluider, inklusive Growth Differentiation Factor 15 (GDF15), cf mitokondrie-DNA eller andre fremvoksende mitokondrielle kineser. Disse kan dog mangle specificitet. F.eks. kan GDF15, cf mitokondrie-DNA og andre cirkulerende markører induceres af en række stressfaktorer, der ikke nødvendigvis afspejler mitokondriel RC-kapacitet eller stress.
5. Der er en negativ korrelation mellem kopitallet af mitokondrie-DNA, antallet af mutationer i mitokondriel deoxyribonukleinsyre (mitokondrie-DNA) og levetid. Højere rater af somatiske mitokondrie-DNA-mutationer er konsekvent associeret med aldringsfænotyper, øget risiko for aldersrelaterede sygdomme og reduceret levetid i både dyremodeller og menneskepopulationer.
6. Hele mitokondrie-DNA-sekventering (via næste-generationssekventering eller Sanger-sekventering) kan identificere enkeltnukleotidpolymorfismer (SNPs), haplogrupper og mutationsbyrde associeret med levetid. Denne tilgang muliggør detektion af specifikke SNPs og haplogrupper, der er blevet associeret med forøget levetid.
7. Mitokondrie-til-kerne-genom-forholdet (mitokondrie-DNA-indhold) i væv og kropsvæsker korrelerer med størrelsen og antallet af mitokondrier. Polymerase Chain Reaction (PCR)-baseret molekylær test til bestemmelse af mitokondrie-til-kerne-genom-forhold i perifere blodleukocytter.

Det er blevet konkluderet, at selvom den biologiske fortolkning af forskelle i mitokondrie-DNA-kopital er svag, vil det i kombination med relevante markører vurderet i homogene eller veldefinerede cellepopulationer sandsynligvis bidrage med værdifulde indsigter i mitokondriers rolle i menneskelig sundhed, aldring og modstandsdygtighed at fortsætte med at tilføje mitokondrie-DNA-kopital til eksisterende studier med rigelige sæt af udfald.

Mindfulness-praksisser og mitokondrier

Psykologisk reducerer mindfulness kognitiv og følelsesmæssig reaktivitet, grubleri og bekymring, mens det øger selvbevidsthed og accept, hvilket medierer forbedringer i mental sundhed og faciliterer sundere adfærd. Disse psykologiske ændringer er tæt forbundet med de observerede biologiske effekter.

De biologiske mekanismer, hvormed mindfulness-praksisser forbedrer sundhed, involverer nedregulering af stress- og inflammatoriske signalveje, forbedring af immunfunktion og neoplastiske ændringer, der understøtter selvregulering og adaptiv håndtering.

Mindfulness-praksisser kan bidrage til at forlænge menneskelig levetid ved at forbedre mitokondrielfunktion, reducere cellulært stress og fremme adaptive stressresponser, der forbedrer cellulær vedligeholdelse og modstandsdygtighed. Kronisk psykologisk stress accelererer mitokondriel dysfunktion, øger oxidativ skade og forringer cellulære reparationsmekanismer, som alle er associeret med aldring og reduceret levetid. Mindfulness-baserede interventioner har vist sig at afbøde disse effekter ved at reducere stress-induceret inflammation og oxidativt stress, hvorved de understøtter mitokondriel sundhed.

Mitokondrier regulerer nøgle-levetidsveje gennem energiproduktion, redox-signalering og mitokondrie-kerne-kommunikation. Mindfulness-praksisser kan aktivere gavnlige mitokondrielle stressresponser, såsom mitokondriel hormese, som involverer mildt mitokondrielt stress, der udløser adaptive cellulære reparations- og vedligeholdelsesmekanismer, der i sidste ende fremmer levetid i dyremodeller og potentielt hos mennesker. Disse responser inkluderer forbedret osteoporose, øget udtryk af overbeskyttende faktorer og forbedret metabolisk effektivitet.

Kinesisk kalligrafi

Kinesisk kalligrafihåndskrift er en dynamisk proces af integration af visuel rumlig bevidsthed, kognitiv planlægning og motoriske færdigheder, der manøvreres med en pensel for at følge definerede konfigurationer af tegn. Der har været et stigende antal empiriske undersøgelser af kinesisk kalligrafihåndskrift, der resulterede i forbedringer i visuel opmærksomhed og spændvidde, øget mental koncentration, bekræftede det som en effektiv behandling for psykosomatiske tilstande og post-traumatiske hyper-arousal-symptomer og udviste signifikante effekter på hypertension og type 2-diabetes. Fritidsaktivitater senere i livet, der inkluderer kalligrafi, kan hæmme kognitiv nedgang.

Tao-kalligrafi er en unik gren af kinesisk kalligrafi (Yi Bi Zi), idet den er karakteriseret ved en-stregs skrivning. Hvert tegn skrives med et kontinuerligt strøg, hvor penslen altid er i kontakt med papiret. Resultater fra undersøgelser bekræftede effektivitet i eftertegning i post-akut rehabiliteringsmiljø, idet patienter rapporterede mindre inkontinens, forkortet varighed af hospitalsophold og en stigning i generelt velvære. Retrospektiv analyse af data udviste forbedring i generelt velvære, en stigning i optimismen og energiniveau samt forbedring af deres symptomer. Ifølge en undersøgelse, der målte effekterne af kalligrafi-eftertegningsmeditation med mantra-sang (gentagen lyd eller ord for at hjælpe med koncentrationen udtalt højt eller stille) af spirituelle praktikanter, viste resultaterne statistisk positiv forbedring i Fysisk Funktionalitet, Rollebegrænsninger på grund af fysiske helbredsproblemer; Rollebegrænsninger på grund af personlige eller følelsesmæssige problemer; Energi / Træthed; Følelsesmæssigt velvære; Social Funktionalitet; Kropslig Smerte; Generel Helbred. I det prospektive opfølgningsstudie af disse forsøgspersoner fortsatte de efter 6 måneder med at forbedre funktionalitet i de ovennævnte områder. Forfatterne konkluderede, at eftertegning af kalligrafi og mantra-sang var let at følge, vel tolereret, og ingen komplikationer opstod under undersøgelsen.

Undersøgerne har allerede diskuteret værdien af Tao-kunst mindfulness-meditationer for at forbedre depression, angst, smerte, kræft og helbred, længden af telomerer i leukocytter og hvordan dette synes at bidrage til gavnlige udfald relateret til velvære (Kvalitet af Liv-score SF-36).