Какво представляват митохондриите?

• Митохондриите са клетъчни органели
• с дължина между 0,5 и 10 μmol
• заемат между 3 и 30% от обема на клетката
• Площта му е 14 000 м².
• Клетките съдържат до 1000 митохондрии (в зависимост от функцията на съответната клетка).

Каква е структурата на митохондрията?

• Съдържа собствена „мДНК“ (структура на ДНК и рибозоми, както при бактериите)
• Малък двуверижен ДНК пръстен (v.a(наследява се чрез майката)
• 2–10 копия на митохондрия
• Компактен (приблизително 1000 протеина; почти изключително кодирани последователности)
• Няма хистонова защита
• Почти никакви механизми за откриване и отстраняване на неизправности
• Следователно, митохондриите могат лесно да бъдат увредени от окислителни процеси. &и нитрозативният стрес (свободните радикали) може да ги увреди!

Какви са функциите на митохондриите?

1. Производство на енергия
   1. Митохондриите са двигателите на нашите клетки: Макронутриентите (въглехидрати, протеини, мазнини) съдържат химически свързана енергия, която не е директно достъпна за клетките (сравнете с „масло“). Тази енергия първо трябва да бъде преработена извън митохондриите. Подобно на „бензина“ в двигател, преработените хранителни вещества се изгарят (с помощта на „кофактори“), за да генерират използваема енергия.
   2. 95% от клетъчната енергия се произвежда в митохондриите, ~65 kg АТФ/ден чрез окислително фосфорилиране, бета-окисление и цикъл на лимонената киселина.
   3. Страничен продукт от производството на енергия са свободните радикали, които водят до оксидативен стрес (физиологично 2-5% кислород; евентуално увеличение до 25%). Проблем: Рискът от увреждане на клетки 1-3 от свободни радикали е висок (оксидативното увреждане в митохондриите е 10-20 пъти по-често, отколкото в ядрената ДНК)!
2. Участие във важни вътреклетъчни процеси чрез митохондриална ДНК (мДНК), z.B.:
   1. Контрол на клетъчните функции (чрез концентрация на калций)
   2. Защита на останалата част от клетката от свободните радикали
   3. Сигнална функция за имунната система (z.B( . Защита от вируси)
   4. Участва в автофагията (митофагията) и апоптозата
3. Осигуряване на междинни продукти за анаболни процеси в цикъла на лимонената киселина (като кето киселини, лимонена киселина), z.Bза биосинтеза на аминокиселини и мастни киселини, глюконеогенеза, образуване на хем

Четирите най-важни източника на производство на енергия в митохондриите:

Съответни кофактори за тези 4 процеса на производство на енергия:

Без u.gКофакторите не могат да катализират процесите на производство на енергия в митохондриите. Следователно, достатъчната им наличност е от съществено значение. v.aСледните съпътстващи фактори трябва да се вземат предвид:

• Витамини от група В
• L-карнитин
• Коензим Q10
• магнезий
• Алфа-липоева киселина (ALA)
• сяра
• мед
• Калций
• желязо
• манган

Реклама 1: Бета-окисление и важната роля на L-карнитина:

• Енергиен метаболизъм: L-карнитин като "бионосител" на мастни киселини в митохондриите
  • Транспортна молекула за свободни дълговерижни мастни киселини в митохондриите
  • 95% от наличието на L-карнитин в сърцето и...Скелетните мускули, защото там има голямо енергийно търсене и следователно високо „митохондриално търсене“.
  • Подобряване на производителността
• Влияние върху нивата на липидите в кръвта
• Мембранно-стабилизиращи, антиоксидантни и невропротективни свойства
• Имунна система: Повишена…
  • Пролиферация на лимфоцити
  • Фагоцитна активност на гранулоцитите и моноцитите
  • Активност на естествените клетки убийци
• детоксикираща функция
  • Чернодробен метаболизъм на токсични вещества: Транспортна молекула („бионосител“) на токсични метаболити за екскреция през бъбреците

Реклама 4: Дихателната верига (оксидативно фосфорилиране) и важната роля на коензим Q10:

• Енергиен метаболизъм: Коензим Q10 е централен компонент на дихателната верига (верига за електронен транспорт) във вътрешната митохондриална мембрана (превръщане на окисления убихинон в редуциран убихинол)
• антиоксидант
  • Намалява оксидативния стрес и неговите последици (атеросклероза, рак, ускорено стареене и др.)
  • Локализация в митохондриите (особено добър и бърз локален ефект върху кислородните радикали)
  • Участва в редукцията на окисления витамин Е
• Митохондриална дисфункция, оксидативен стрес и коензим Q10:

Митохондриална дисфункция/Митохондриални заболявания

• Митохондриалната дисфункция и митохондриалните заболявания включват различна степен на метаболитни дефекти в митохондриите. Тези дефекти се категоризират, както следва:
  • първичен (генетично обусловен)
  • вторичен (придобит)
• Митохондриалните заболявания са по-често срещани, отколкото се смяташе преди: разпространение приблизително 11,8/100 000

Причини за митохондриална дисфункция

(адаптирано от насоките на Германското дружество по неврология)

• Нарушения в производството на митохондриална енергия
  • По-специално, двата процеса на производство на енергия - окислително фосфорилиране (4) и разграждане на мастни киселини (1)
  • Висок риск поради образуване на радикали и участието на много ензими
  • В резултат на
    • Първични: дефекти в ядрените гени или мутации в мтДНК, z.Bединични делеции на mtDNA или точкови мутации на mtDNA-tRNA
    • Вторично:
      • Грешки в производството на енергия или контрола на процесите, z.Bпоради метаболитни нарушения, метаболити, замърсители, дефицит на коензим Q10, L-карнитин, антиоксиданти и кофактори
      • Епигенетични влияния (z.B(от околната среда)

Симптоми

• Появяват се симптоми на класически митохондриални заболявания v.a...в тъкани с висока зависимост от производството на митохондриална енергия и високи енергийни нужди, например в областта на:
  • Очи (зрение)
  • УНГ (вътрешно ухо)
  • Централна нервна система (ЦНС) и периферна нервна система
  • Сърдечни и скелетни мускули
  • панкреас
  • бъбрек
  • черен дроб
• „Типични“ симптоми като индикатори за митохондриални нарушения (Източник: (Zeviani et al.)Карели 2003):
  • Възрастен:
    • умора
    • слабост
    • Проблеми с концентрацията
    • Депресивно настроение
    • Нарушения на сетивното възприятие
    • Миопатии
    • Болки в ставите
  • Деца:
    • генерализирана мускулна хипотония („мършаво бебе“)
    • забавяне на психомоторното развитие
    • Лактатна ацидоза
    • Кардиопулмонална недостатъчност

Диагностика

Нормални лабораторни стойности за параметри, свързани с митохондриалната функция:

Митохондрии
АТФ вътреклетъчен Пируват лактат Лактат-пируват В10 L-карнитин ЛДХ (серум) Активни митохондрии (вижте митохондриална активност)	2-8 μmol/l 39-82 μmol/l 5-20 мг/дл (0,55-2,2 ммол/л) &< 20:1 (идеално 10:1) 0,5-2,5 мг/л 20-50 ммол/л &< 245 единици/л &гт; 99%
възпаление
чувствителен CRP IL-6 ИЛ-8 IL-10 (Т-клетки) TNF-α (макрофаги)	&< 5 мг/дл &<5 пг/мл &<2 пг/мл &< 1072 пг/мл &лт; 0,5 пг/мл или &< 8,1 пг/мл
Оксидативен стрес/Нитрозативен (NO) стрес
Общ антиоксидантен статус (TAS, антиоксидантен капацитет) в серума MDA (малонов диалдехид) в EDTA плазма Хидропероксиди (1 FORT = 7,6 mcmol/l H2O2)	1,3-1,7 ммол/л 0,36-1,42 μmol/l &< 230 ФОРТ
Нитротирозин (корелат за образуване на пероксинитрити) Холо-транскобаламин в серум (B12 = NO уловител) или метилмалонова киселина (маркер за дефицит на B12) в урината	&лт; 10 нмол/л &лт; 50 пмол/л &< 2 nmol/mol креатинин

Микронутриентна терапия за митохондриална дисфункция:

• Антиоксидантни ензими като SOD, пероксидази, каталази („първа линия на защита“)
• Коензим Q10 (енергия и защита от свободни радикали)
• L-карнитин (енергия)
• Витамини C, D и E, селен, цинк и вторични растителни съединения („втора линия на защита“: защита от свободни радикали, противовъзпалителен ефект)
• Кофактори (v.a. Витамин B комплекс)
• Възможна препоръчителна доза:

Активна съставка	доза
Витамин С Витамин Е селен Полифеноли (z.B. Ресвератрол) Коензим Q10	3 x 0,5-1 г 200-400 мг 100 μg 40-125 мг 60-150 мг
Витамин B1/B2/B3 Вит.Витамин B6/B12/Фолиева киселина/Витамин B5	50-100 мг/10-100 мг/50-75 мг 50-100 мг/1 мг/1 мг/10-100 мг
цинк манган магнезий Ненаситени мастни киселини L-карнитин	20-60 мг 2-30 мг 300-500 мг 1-3 г 1-3 г
α-липоева киселина	200-600 мг