Effekt av subtil energioverføring og Tao-kalligrafi oppmerksomhetstrening på mitokondrielt DNA i perifere blodleukocytter

Mål

Målet med denne studien er å måle effektene av en unik form for Tao-kalligrafi mindfulness-praksis som innebærer engasjement med Tao-kunst (sporing av Tao-kalligrafien "Største kjærlighet" mens man lytter til eller synger Tao-musikk eller Tao-sangen "Største kjærlighet") sammen med subtil energioverføring på mitokondrielt DNA i perifere blodleukocytter.

I vår tidligere studie viste deltakerne som regelmessig praktiserte, en økning i telomerlengden i perifere blodgranulocytter. I våre andre studier rapporterte deltakere en reduksjon i symptomene på sykdommen deres som opplevd subjektivt, forbedrede tegn rapportert av behandlende klinikere og en forbedring av velvære målt ved standardiserte vitenskapelige spørreskjemaer.

Hypoteser

Forskningsnullhypotesen er at individer som mottar subtil energioverføring for mitokondrielt DNA i hemato-lymfoid vev, og som vil delta i daglig Tao-kalligrafi mindfulness-praksis i 12 måneder, ikke vil ha noen signifikant endring i mitokondrielt DNA-innhold i perifere blodleukocytter i oppfølgingsanalyser og ikke vil vise noen forbedring av velvære målt ved standardisert vitenskapelig spørreskjema Rand SF-36 ved 3, 6 og 12 måneder.

For statistisk analyse av dataene fra laboratorievurderinger og skårer oppnådd fra spørreskjemaer, vil Anova, T-test og regresjonsanalyse bli brukt for å evaluere nullhypotesen. P-verdien vil representere hvor usannsynlig de observerte dataene ville vært hvis nullhypotesen faktisk var sann, og forskere vil bruke dem for å nå konklusjoner. Konfidensnivået er satt til 95%, og hvis vi får p < 0,05, forkastes H0. Korrelasjonskoeffisienten vil bli brukt for å fastslå eventuelle korrelasjoner mellom ulike faktorer (f.eks. effekter av alder, kjønn, lengde og hyppighet av mindfulness-praksiser og andre) på utfall, og regresjonsanalyse vil bli brukt for å bestemme forholdet mellom uavhengige og avhengige variabler.

Verktøy som Minitab versjon 14 og/eller Statistical Package for the Social Sciences (SPSS) eller gratisversjonen av Statistical Package for the Social Sciences (PSPP) vil bli brukt.

Bakgrunn og teoretisk rammeverk

Mitokondrier er membranbundne, selvreplikerende organeller tilstede i nesten alle eukaryote celler. Mitokondriell energiproduksjon er essensiell for alle cellulære prosesser. Generelt inneholder hver menneskelig celle flere hundre til 1000 mitokondrier, hver med 2–10 kopier av mitokondrielt DNA som koder for 13 proteiner essensielle for respirasjonskjedefunksjon. Antatt å ha oppstått fra symbiotiske forfedre, bidrar mitokondrier til mange prosesser sentrale for cellulær funksjon og dysfunksjon, inkludert kalsiumsignalering, cellvekst og differensiering, cellecykluskontroll og celledød. Mitokondrieform og -posisjonering i celler er strengt regulert av prosesser med fisjon og fusjon, biogenese og autofagi, og sikrer en relativt konstant mitokondriell populasjon. Mitokondriell arv er generelt akseptert å være morsk, selv om små mengder paternelt overført mitokondrier har blitt oppdaget i sjeldne tilfeller.

Mitokondriell dysfunksjon anses som et av kjennetegnene ved aldring og aldringsrelaterte sykdommer. Mitokondriegennomet er mer sårbart for oksidativ skade og gjennomgår en høyere mutasjonsrate sammenlignet med nukleært DNA. Ytterligere underliggende årsaker til mitokondriell dysfunksjon inkluderer utilstrekkelig mitokondriell mengde, eksponering for miljøgifter, reduksjon i mitokondriell membranpermeabilitet, svekket transport av essensielle metabolitter og feilfunksjon av elektrontransportkjeden og adenosintrifosfat (ATP)-syntese.

Dessverre er det for tiden ingen tilgjengelig målestokk som globalt vurderer mitokondrienes evne til å utføre normale biologiske funksjoner. Mitokondrielle funksjoner inkluderer, men er ikke begrenset til, oksidativ fosforylering og energiproduksjon i form av adenosintrifosfat (ATP), produksjon av reaktive oksygenarter (ROS), celledødssignalering, samt steroidehormonsyntese og systemisk signalering.

Det har blitt foreslått at antall mitokondrielle DNA-kopier per celle (mitokondrielt DNA-kopiantall) reflekterer mitokondriell helse. En hoveddriver for populariteten til mitokondrielt DNA-kopiantall som en potensiell markør for mitokondriell helse ligger i lettheten å måle det fra lagret DNA, eller indirekte fra genotyperings-/sekvenseringsdata. Sammenlignet med direkte analyser av mitokondriell funksjon, som krever ferskt vev, er skalbarheten til mitokondrielle DNA-kopiantallvurderinger tiltalende for biomarkørstudier.

Imidlertid reflekterer mitokondrielt DNA-kopiantall ikke direkte respirasjonskjede (RC)-funksjon eller energiproduksjonskapasitet. Ifølge teorien om "biokjemisk terskel", først når mitokondrielt DNA-kopiantall reduseres med 60 til 80 % av normale nivåer, reduseres RC-funksjon og energiproduksjonskapasitet. Dette betyr at i mange tilfeller er 20–40 % av basislinjen for mitokondrielt DNA-kopiantall tilstrekkelig til å produsere de 13 proteinene nødvendige for å opprettholde respirasjonskapasitet. Men dette nivået av mitokondriell DNA-utarming ser ut til å oppstå kun i sjeldne mitokondrielle sykdommer eller i isolerte enkeltceller i syke organer. Avkoblingen av mitokondrielt DNA-kopiantall og respirasjonskapasitet kan forklares av at oppregulering av transkripsjon og translasjon fra eksisterende mitokondrielle DNA-kopier kan øke nivåene av budbringer ribonukleinsyre (mRNA), proteinsubeenheter, RC-funksjon og energiproduksjonskapasitet, uten en endring i mitokondrielt DNA-kopiantall. Dette skjer spesielt som svar på trening, hvor mitokondrielt innhold og RC-aktivitet i menneskelig muskel øker innen dager til uker uten en endring i mitokondrielt DNA-kopiantall. Derfor, i menneskelig vev, er mitokondrielt DNA-kopiantall ikke direkte koblet til, og reflekterer ikke direkte, mitokondriell bioenergetikk.

Videre er bildet noe komplisert ved at mens lavt blod-mitokondrielt DNA-kopiantall har blitt assosiert med nevrodegenerativ sykdom, kardiovaskulær sykdom, og både kognitiv og fysisk ytelse ved aldring; er andre tilstander som diabetes, alvorlig depresjon, noen kreftformer og mitokondrielle lidelser assosiert med forhøyet mitokondrielt DNA-kopiantall. Når det gjelder eksponering for miljøgifter, har mitokondrielt DNA-kopiantall blitt assosiert med enten høyere eller lavere mitokondrielt DNA-kopiantall.

Likevel kan verdien og spesifisiteten til blod-mitokondrielt DNA-kopiantall økes på flere måter som oppsummert nedenfor:

1. Bruk data fra fullstendige blodtellinger med differensial, forbedret ved bruk av flowcytometri-metoder som kvantifiserer immunologisk definerte celleunderpopulasjoner, deretter analyser med multivariate modeller (dvs. dekonvolusjonsmetode) for å forstå andelen av varians i mitokondrielt DNA-kopiantall som kan tilskrives ikke bare generelle immuncellekategorier (f.eks. granulocytter og lymfocytter) men til spesifikke cellesubtyper (naive og minne cluster of differentiation 4 (CD4) og cluster of differentiation 8 (CD8) T-celler, B-celler, subtyper av monocytter, etc).
2. Ytterligere forbedre følsomheten og tolkbarheten til mitokondrielt DNA-kopiantall i forhold til helserelaterte fenotyper ved å kvantifisere mitokondrielt DNA-kopiantall direkte i molekylært definerte subtyper av immunceller. For eksempel eksisterer CD4+ naive T-celler, monocytter eller andre spesifikke immunsundertyper i tilstrekkelig mengde i sirkulasjon til å bli isolert enten ved flowcytometrisk cellesortering (også kjent som fluorescens-aktivert cellesortering, FACS) eller ved negativ/positiv seleksjon ved magnetisk aktivert cellesortering. Sammenlignet med celleblandinger, tilfører celle-spesifikk mitokondrielt DNA-kopiantallkvantifisering biologisk spesifisitet for å oppdage meningsfulle mitokondrielle assosiasjoner relatert til eksponeringer, andre biomarkører, og muligens alders- og kjønnsrelaterte forskjeller.
3. Mål andre markører for mitokondrielt innhold og/eller funksjon parallelt med mitokondrielt DNA-kopiantall, f.eks. levende analyser av mitokondriell funksjon. Noen eksempler inkluderer i) sitratsyntase (CS)-aktivitet, kardiolipin, eller mitokondriell proteinoverflod for å estimere mitokondrielt innhold; ii) Mitokondriell DNA-integritet, som DNA-skade, punktmutasjoner eller slettinger; eller iii) mitokondriell respirasjonskapasitet, som oksygenforbruk ved respirometri, som kan og bør utføres i spesifikke celletyper, samt respirasjonskjedeenzymaktiviteter som reflekterer energiproduksjonskapasitet enten per celle eller per mitokondrie. I konteksten av direkte målinger av respirasjonskjedefunksjon, blir mitokondrielt DNA-kopiantall en mer biologisk tolkbar egenskap ved mitokondriell helse.
4. Mål sirkulerende markører for mitokondriell stress tilgjengelig i plasma eller andre biofluider, inkludert Growth Differentiation Factor 15 (GDF15), cf mitokondrielt DNA eller andre fremvoksende mitokondrielle kineser. Imidlertid kan disse mangle spesifisitet. F.eks. GDF15, cf mitokondrielt DNA og andre sirkulerende markører kan induseres av en rekke stressfaktorer som ikke nødvendigvis reflekterer mitokondriell RC-kapasitet eller stress.
5. Det er en negativ korrelasjon mellom kopiantallet av mitokondrielt DNA, antall mutasjoner i mitokondriell deoksyribonukleinsyre (mitokondrielt DNA) og levetid. Høyere rater av somatiske mitokondrielle DNA-mutasjoner er konsekvent assosiert med aldringsfenotyper, økt risiko for aldringsrelaterte sykdommer og redusert levetid i både dyremodeller og menneskepopulasjoner.
6. Hele mitokondrielle DNA-sekvensering (via neste-generasjons sekvensering eller Sanger-sekvensering) kan identifisere enkeltnukleotidpolymorfismer (SNPer), haplogrupper og mutasjonsbyrde assosiert med lang levetid. Denne tilnærmingen muliggjør deteksjon av spesifikke SNPer og haplogrupper som har blitt assosiert med økt levetid.
7. Forholdet mellom mitokondrielt og nukleært genom (mitokondrielt DNA-innhold) i vev og kroppsvæsker korrelerer med størrelsen og antallet mitokondrier. Polymerase Chain Reaction (PCR)-basert molekylær test for å bestemme forholdet mellom mitokondrielt og nukleært genom i perifere blodleukocytter.

Det er konkludert med at selv om den biologiske tolkningen av forskjeller i mitokondrielt DNA-kopiantall er svak, i kombinasjon med relevante markører vurdert i homogene eller veldefinerte cellepopulasjoner, vil det å fortsette å legge til mitokondrielt DNA-kopiantall til eksisterende studier med rike sett av utfall sannsynligvis bidra med verdifull innsikt i mitokondrienes rolle i menneskelig helse, aldring og resiliens.

Mindfulness-praksiser og mitokondrier

Psykologisk reduserer mindfulness kognitiv og emosjonell reaktivitet, grubling og bekymring, samtidig som det øker selvbevissthet og aksept, som formidler forbedringer i mental helse og letter sunnere atferd. Disse psykologiske endringene er tett koblet til de observerte biologiske effektene.

De biologiske mekanismene som mindfulness-praksiser forbedrer helse gjennom, involverer nedregulering av stress- og inflammatoriske veier, forbedring av immunfunksjon og neoplastiske endringer som støtter selvregulering og adaptiv mestring.

Mindfulness-praksiser kan bidra til å forlenge menneskelig liv ved å forbedre mitokondriell funksjon, redusere cellulært stress og fremme adaptive stressresponser som forbedrer cellulært vedlikehold og resiliens. Kronisk psykologisk stress akselererer mitokondriell dysfunksjon, øker oksidativ skade og svekker cellulære reparasjonsmekanismer, som alle er assosiert med aldring og redusert levetid. Mindfulness-baserte intervensjoner har vist seg å dempe disse effektene ved å redusere stress-indusert inflammasjon og oksidativt stress, og dermed støtte mitokondriell helse.

Mitokondrier regulerer nøkkellevetidsveier gjennom energiproduksjon, redokssignalering og mitokondriell-nukleær kommunikasjon. Mindfulness-praksiser kan aktivere gunstige mitokondrielle stressresponser, som mitokondriell hormese, som involverer mildt mitokondrielt stress som utløser adaptive cellulære reparasjons- og vedlikeholdsmekanismer, og til slutt fremmer lang levetid i dyremodeller og potensielt hos mennesker. Disse responsene inkluderer forbedret osteoporose, økt uttrykk av overbeskyttende faktorer og forbedret metabolsk effektivitet.

Kinesisk kalligrafi

Kinesisk kalligrafihåndskrift er en dynamisk prosess som integrerer visuell romlig bevissthet, kognitiv planlegging og motoriske ferdigheter som manøvreres med en pensel for å følge definerte konfigurasjoner av tegn. Det har vært et økende antall empiriske studier av kinesisk kalligrafihåndskrift som resulterte i forbedringer i visuell oppmerksomhet og spenn, økt mental konsentrasjon, som bekrefter det som en effektiv behandling for psykosomatiske tilstander og post-traumatiske hyperarousal-symptomer og viste signifikante effekter på hypertensjon og type 2 diabetes. Fritidsaktiviteter senere i livet som inkluderer kalligrafi kan hemme kognitiv nedgang.

Tao-kalligrafi er en unik gren av kinesisk kalligrafi (Yi Bi Zi) ved at den er karakterisert av en-strek skriving. Hvert tegn skrives med ett kontinuerlig strek med penselen alltid i kontakt med papiret. Resultater fra studier bekreftet effekt i sporing i post-akut rehabiliteringssetting ved at pasienter rapporterte mindre inkontinens, forkortet varighet av sykehusopphold og en økning i generelt velvære. Retrospektiv analyse av data viste forbedring i generelt velvære, en økning i optimisme og energinivå, samt forbedring av symptomene deres. Ifølge en studie som målte effektene av kalligrafisporingsmeditasjon med mantraresitasjon (gjentatt lyd eller ord for å hjelpe med konsentrasjon sagt høyt eller stille) av åndelige praktiserende, viste resultatene statistisk positiv forbedring i fysisk funksjon; rollebegrensninger på grunn av fysiske helseproblemer; rollebegrensninger på grunn av personlige eller emosjonelle problemer; energi/utmattelse; emosjonelt velvære; sosial funksjon; kroppssmerter; generell helse. I den prospektive oppfølgingsstudien av disse subjektene, fortsatte de å forbedre funksjon i de ovennevnte områdene etter 6 måneder. Forfatterne konkluderte med at sporing av kalligrafi og mantraresitasjon var enkelt å følge, godt tolerert, og ingen komplikasjoner oppsto under studien.

Forskerne har allerede diskutert verdien av Tao-kunst mindfulness-meditasjoner for å forbedre depresjon, angst, smerte, kreft og helse, lengden på telomerer i leukocytter og hvordan dette ser ut til å bidra til gunstige utfall relatert til velvære (Quality of Life score SF-36).