Effect van subtiele energieoverdracht en Tao-kalligrafie mindfulness praktijk op mitochondriaal DNA in perifere bloedleukocyten

Doel

Het doel van deze studie is om de effecten te meten van een unieke vorm van Tao-kalligrafie mindfulness-beoefening, waarbij men zich bezighoudt met Tao-kunst (het natekenen van de Tao-kalligrafie "Grootste Liefde" terwijl men luistert naar of zingt van de Tao-muziek of Tao-lied "Grootste Liefde") samen met subtiele energieoverdracht op mitochondriaal DNA in perifere bloedleukocyten.

In onze vorige studie toonden de deelnemers die regelmatig oefenden een toename in de lengte van telomeren in perifere bloedgranulocyten. In onze andere studies meldden deelnemers een afname van symptomen van hun ziekte zoals subjectief waargenomen, verbeterde tekenen gerapporteerd door behandelende clinici en een verbetering van welzijn zoals gemeten door gestandaardiseerde wetenschappelijke vragenlijsten.

Hypothesen

De onderzoeksnulhypothese is dat individuen die subtiele energieoverdracht voor mitochondriaal DNA in hemato-lymfoïde weefsel ontvangen, en die gedurende 12 maanden dagelijks Tao-kalligrafie mindfulness zullen beoefenen, geen significante verandering zullen hebben in mitochondriaal DNA-gehalte in perifere bloedleukocyten in follow-up-analyses en geen verbetering van welzijn zullen tonen zoals gemeten door de gestandaardiseerde wetenschappelijke vragenlijst Rand SF-36 op 3, 6 en 12 maanden.

Voor statistische analyse van de gegevens uit laboratoriumbeoordeling en scores verkregen uit vragenlijsten zullen Anova, T-test en regressieanalyse worden gebruikt om de nulhypothese te evalueren. De p-waarde zal weergeven hoe onwaarschijnlijk de waargenomen gegevens zouden zijn als de nulhypothese daadwerkelijk waar was, en onderzoekers zullen deze gebruiken om conclusies te trekken. Het betrouwbaarheidsniveau is ingesteld op 95% en als we p < 0,05 krijgen, wordt H0 verworpen. De correlatiecoëfficiënt zal worden gebruikt om eventuele correlatie tussen verschillende factoren (bijv. effecten van leeftijd, geslacht, duur en frequentie van mindfulness-beoefening en andere) op uitkomst te bepalen, en regressieanalyse zal worden gebruikt om de relatie van onafhankelijke en afhankelijke variabelen te bepalen.

Tools zoals Minitabs versie 14 en/of Statistical Package for the Social Sciences (SPSS) of de gratis versie van Statistical Package for the Social Sciences (PSPP) zullen worden gebruikt.

Achtergrond en theoretisch kader

Mitochondriën zijn membraangebonden, zelfreplicerende organellen aanwezig in bijna alle eukaryote cellen. Mitochondriële energieproductie is essentieel voor alle cellulaire processen. Over het algemeen bevat elke menselijke cel enkele honderden tot 1.000 mitochondriën, elk met 2-10 kopieën van mitochondriaal DNA dat 13 eiwitten codeert die essentieel zijn voor de functie van de ademhalingsketen. Vermoedelijk afkomstig van symbiotische voorouders, dragen mitochondriën bij aan veel processen die centraal staan in cellulaire functie en dysfunctie, waaronder calciumsignalering, celgroei en -differentiatie, celcycluscontrole en celdood. Mitochondriële vorm en positionering in cellen wordt strikt gereguleerd door processen van splitsing en fusie, biogenese en autofagie, wat zorgt voor een relatief constante mitochondriële populatie. Mitochondriële overerving wordt over het algemeen als materniaal beschouwd, hoewel kleine hoeveelheden paternaal overgedragen mitochondriën bij zeldzame gelegenheden zijn ontdekt.

Mitochondriële dysfunctie wordt beschouwd als een van de kenmerken van veroudering en leeftijdsgebonden ziekten. Het mitochondriaal genoom is kwetsbaarder voor oxidatieve schade en ondergaat een hogere mutatiesnelheid in vergelijking met nucleair DNA. Aanvullende onderliggende oorzaken van mitochondriële dysfunctie zijn onder meer onvoldoende mitochondriële hoeveelheid, blootstelling aan omgevingstoxines, vermindering van mitochondriale membraanpermeabiliteit, verstoord transport van essentiële metabolieten en defecte werking van de elektronentransportketen en adenosinetrifosfaat (ATP) synthese.

Helaas is er momenteel geen maat beschikbaar die wereldwijd het vermogen van mitochondriën om normale biologische functies uit te voeren beoordeelt. Mitochondriële functies omvatten, maar zijn niet beperkt tot, oxidatieve fosforylering en energieproductie in de vorm van adenosinetrifosfaat (ATP), reactieve zuurstofspecies (ROS) productie, celdoodsignalering, evenals steroïdhormoonsynthese en systemische signalering.

Er is voorgesteld dat het aantal mitochondriaal DNA-kopieën per cel (mitochondriaal DNA-kopieaantal) de mitochondriële gezondheid weerspiegelt. Een belangrijke drijfveer van de populariteit van mitochondriaal DNA-kopieaantal als een potentiële marker van mitochondriële gezondheid ligt in het gemak van meting van opgeslagen DNA, of indirect uit genotypering/sequencing-gegevens. Vergeleken met directe assays van mitochondriële functie, die vers weefsel vereisen, is de schaalbaarheid van mitochondriaal DNA-kopieaantalbeoordelingen aantrekkelijk voor biomarkerstudies.

Echter, mitochondriaal DNA-kopieaantal reflecteert niet direct de ademhalingsketen (RC) functie of energieproductiecapaciteit. Volgens de theorie van de "biochemische drempel" neemt de RC-functie en energieproductiecapaciteit alleen af wanneer het mitochondriaal DNA-kopieaantal met 60 tot 80% van de normale niveaus afneemt. Dit betekent dat in veel gevallen 20-40% van het baseline mitochondriaal DNA-kopieaantal voldoende is om de 13 eiwitten te produceren die nodig zijn om de ademhalingscapaciteit te behouden. Maar dit niveau van mitochondriaal DNA-uitputting lijkt alleen voor te komen bij zeldzame mitochondriële ziekten of in geïsoleerde enkele cellen in zieke organen. De ontkoppeling van mitochondriaal DNA-kopieaantal en ademhalingscapaciteit kan worden verklaard door het feit dat opregulatie van transcriptie en translatie van bestaande mitochondriaal DNA-kopieën de niveaus van messenger ribonucleïnezuur (mRNA), eiwitsubeenheden, RC-functie en energieproductiecapaciteit kan verhogen, zonder verandering in mitochondriaal DNA-kopieaantal. Dit gebeurt vooral als reactie op lichaamsbeweging, waarbij mitochondriële inhoud en RC-activiteit in menselijke spieren binnen dagen tot weken toeneemt zonder verandering in mitochondriaal DNA-kopieaantal. Dus, in menselijke weefsels is mitochondriaal DNA-kopieaantal niet direct gekoppeld aan, en reflecteert het niet direct, mitochondriële bio-energetica.

Bovendien is het beeld enigszins gecompliceerd doewel laag bloed mitochondriaal DNA-kopieaantal is geassocieerd met neurodegeneratieve ziekte, cardiovasculaire ziekte, en zowel cognitieve als fysieke prestaties bij veroudering; andere aandoeningen zoals diabetes, ernstige depressie, sommige kankers en mitochondriële stoornissen zijn geassocieerd met verhoogd mitochondriaal DNA-kopieaantal. Met betrekking tot blootstelling aan omgevingstoxines is mitochondriaal DNA-kopieaantal geassocieerd met ofwel hoger of lager mitochondriaal DNA-kopieaantal.

Desalniettemin kan de waarde en specificiteit van bloed mitochondriaal DNA-kopieaantal op verschillende manieren worden verhoogd, zoals hieronder samengevat:

1. Gebruik gegevens van volledige bloedtellingen met differentiatie, verbeterd met flowcytometriemethoden die immunologisch gedefinieerde celsubpopulaties kwantificeren, vervolgens analyses met multivariate modellen (d.w.z., deconvolutiemethode) om het aandeel van variantie in mitochondriaal DNA-kopieaantal te begrijpen dat niet alleen toe te schrijven is aan algemene immuuncelcategorieën (bijv., granulocyten en lymfocyten) maar aan specifieke celsubtypen (naïeve en geheugen cluster van differentiatie 4 (CD4) en cluster van differentiatie 8 (CD8) T-cellen, B-cellen, subtypen van monocyten, etc.).
2. Verder de gevoeligheid en interpreteerbaarheid van mitochondriaal DNA-kopieaantal in relatie tot gezondheidsgerelateerde fenotypen verbeteren door mitochondriaal DNA-kopieaantal direct te kwantificeren in moleculair gedefinieerde subtypen van immuuncellen. Bijvoorbeeld, CD4+ Naïeve T-cellen, monocyten, of andere specifieke immuunsupertypen bestaan in voldoende overvloed in circulatie om te worden geïsoleerd door ofwel flowcytometrische celsortering (ook bekend als fluorescentie-geactiveerde celsortering, FACS) of door negatieve/positieve selectie door magnetische geactiveerde celsortering. Vergeleken met celmengsels, voegt cel-specifieke mitochondriaal DNA-kopieaantalkwantificering biologische specificiteit toe om zinvolle mitochondriële associaties te detecteren gerelateerd aan blootstellingen, andere biomarkers, en mogelijk leeftijds- en geslachtsgerelateerde verschillen.
3. Meet andere markers van mitochondriële inhoud en/of functie parallel aan mitochondriaal DNA-kopieaantal, bijv. live assays van mitochondriële functie. Enkele voorbeelden zijn i) citraatsynthase (CS) activiteit, cardiolipine, of mitochondriële eiwitovervloed om mitochondriële inhoud te schatten; ii) mitochondriaal DNA-integriteit, zoals DNA-schade, puntmutaties, of deleties; of iii) mitochondriële ademhalingscapaciteit, zoals zuurstofverbruik door respirometrie, die kan en moet worden uitgevoerd in specifieke celtypen, evenals ademhalingsketenenzymatische activiteiten die energieproductiecapaciteit weerspiegelen op basis van per cel of per mitochondrion. In de context van directe metingen van ademhalingsketenfunctie, wordt mitochondriaal DNA-kopieaantal een biologisch beter interpreteerbaar kenmerk van mitochondriële gezondheid.
4. Meet circulerende markers van mitochondriële stress toegankelijk in plasma of andere biofluïda, inclusief Growth Differentiation Factor 15 (GDF15), cf mitochondriaal DNA of andere opkomende mitochondriële kinesis. Echter, deze kunnen specificiteit missen. Bijv. GDF15, cf mitochondriaal DNA, en andere circulerende markers kunnen worden geïnduceerd door een aantal stressoren die niet noodzakelijkerwijs mitochondriële RC-capaciteit of stress weerspiegelen.
5. Er is een negatieve correlatie tussen het kopieaantal van mitochondriaal DNA, aantal mutaties in mitochondriaal deoxyribonucleïnezuur (mitochondriaal DNA) en levensduur. Hogere snelheden van somatische mitochondriaal DNA-mutaties worden consistent geassocieerd met verouderingsfenotypen, verhoogd risico op leeftijdsgebonden ziekten en verminderde levensduur in zowel diermodellen als menselijke populaties.
6. Volledige mitochondriaal DNA-sequencing (via next-generation sequencing of Sanger-sequencing) kan enkelvoudige nucleotidenpolymorfismen (SNP's), haplogroepen en mutatielast geassocieerd met levensduur identificeren. Deze aanpak maakt detectie mogelijk van specifieke SNP's en haplogroepen die geassocieerd zijn met verhoogde levensduur.
7. De mitochondriële-naar-nucleaire genoomratio (mitochondriaal DNA-gehalte) in weefsels en lichaamsvloeistoffen correleert met de grootte en het aantal mitochondriën. Polymerasekettingreactie (PCR) gebaseerde moleculaire test om de mitochondriële-naar-nucleaire genoomratio in perifere bloedleukocyten te bepalen.

Er is geconcludeerd dat hoewel de biologische interpretatie van verschillen in mitochondriaal DNA-kopieaantal twijfelachtig is, in combinatie met relevante markers beoordeeld in homogene of goed gedefinieerde celpopulaties, het voortdurend toevoegen van mitochondriaal DNA-kopieaantal aan bestaande studies met rijke sets van uitkomsten waarschijnlijk waardevolle inzichten zal bijdragen aan de rol van mitochondriën in menselijke gezondheid, veroudering en veerkracht.

Mindfulness-beoefening en mitochondriën

Psychologisch vermindert mindfulness cognitieve en emotionele reactiviteit, ruminatie en zorgen, terwijl het zelfbewustzijn en acceptatie vergroot, wat verbeteringen in mentale gezondheid medieert en gezonder gedrag vergemakkelijkt. Deze psychologische veranderingen zijn nauw verbonden met de waargenomen biologische effecten.

De biologische mechanismen waardoor mindfulness-beoefening gezondheid verbetert, omvatten downregulatie van stress- en inflammatoire routes, verbetering van immuunfunctie en neoplastische veranderingen die zelfregulatie en adaptief coping ondersteunen.

Mindfulness-beoefening kan bijdragen aan het verlengen van het menselijk leven door mitochondriële functie te verbeteren, cellulaire stress te verminderen en adaptieve stressresponsen te bevorderen die cellulair onderhoud en veerkracht verbeteren. Chronische psychologische stress versnelt mitochondriële dysfunctie, verhoogt oxidatieve schade en belemmert cellulaire reparatiemechanismen, die allemaal geassocieerd zijn met veroudering en verminderde levensduur. Mindfulness-gebaseerde interventies zijn aangetoond om deze effecten te verzachten door stress-geïnduceerde inflammatie en oxidatieve stress te verminderen, waardoor mitochondriële gezondheid wordt ondersteund.

Mitochondriën reguleren belangrijke levensduurroutes via energieproductie, redoxsignalering en mitochondriële-nucleaire communicatie. Mindfulness-beoefening kan gunstige mitochondriële stressresponsen activeren, zoals mitochondriële hormese, wat milde mitochondriële stress omvat die adaptieve cellulaire reparatie- en onderhoudsmechanismen triggert, wat uiteindelijk levensduur bevordert in diermodellen en mogelijk in mensen. Deze responsen omvatten verbeterde osteoporose, verhoogde expressie van overbeschermende factoren en verbeterde metabole efficiëntie.

Chinese kalligrafie

Chinese kalligrafie handschrift is een dynamisch proces van integratie van visueel ruimtelijk bewustzijn, cognitieve planning en motorische vaardigheden dat wordt uitgevoerd met een penseel om gedefinieerde configuraties van karakters te volgen. Er zijn groeiende empirische studies van Chinese kalligrafische handschrift die resulteerden in verbeteringen in visuele aandacht en span, verhoogde mentale concentratie, wat het bevestigt als een effectieve behandeling voor psychosomatische aandoeningen en post-traumatische hyperarousal symptomen en significante effecten vertoonde op hypertensie en type 2 diabetes. Vrijetijdsactiviteiten later in het leven die kalligrafie omvatten, kunnen cognitieve achteruitgang remmen.

Tao-kalligrafie is een unieke tak van Chinese kalligrafie (Yi Bi Zi) doordat het wordt gekenmerkt door één-streek schrijven. Elk karakter wordt geschreven met één doorlopende streek waarbij het penseel altijd contact houdt met het papier. Resultaten van studies bevestigden effectiviteit van natekenen in een post-acute revalidatieomgeving doordat patiënten minder incontinentie rapporteerden, verkorte duur van ziekenhuisverblijf en een toename in algemeen welzijn. Retrospectieve analyse van gegevens vertoonde verbetering in algemeen welzijn, een toename in optimisme en energieniveau, evenals verbetering van hun symptomen. Volgens een studie die de effecten meet van kalligrafie nateken meditatie met mantra zingen (herhaalde klank of woord om te helpen met concentratie hardop of stil uitgesproken) van spirituele beoefenaars, vertoonden de resultaten statistisch positieve verbetering in Fysiek Functioneren, Rolbeperkingen door fysieke gezondheidsproblemen; Rolbeperkingen door Persoonlijke of Emotionele Problemen; Energie/Vermoeidheid; Emotioneel Welzijn; Sociaal Functioneren; Lichamelijke Pijn; Algemene Gezondheid. In de prospectieve follow-up studie van deze proefpersonen, bleven ze na 6 maanden verbeteren in functioneren in de bovengenoemde gebieden. De auteurs concludeerden dat nateken van kalligrafie en mantra zingen eenvoudig te volgen was, goed werd verdragen en er geen complicaties optraden tijdens de studie.

De onderzoekers hebben reeds de waarde besproken van Tao-kunst mindfulness meditaties voor het verbeteren van depressie, angst, pijn, kanker en gezondheid, lengte van Telomeren in Leukocyten en hoe dit lijkt bij te dragen aan gunstige uitkomsten gerelateerd aan welzijn (Kwaliteit van Leven score SF-36).