Hvad er mitokondrier?

• Mitokondrier er celleorganeller
• mellem 0,5 og 10 μmol lange
• optager mellem 3 og 30% af cellevolumenet
• Dens overfladeareal dækker 14.000 m².
• Celler indeholder op til 1000 mitokondrier (afhængigt af den respektive celles funktion).

Hvad er strukturen af ​​et mitokondrie?

• Indeholder sit eget "mDNA" (struktur af DNA og ribosomer som i bakterier)
• Lille dobbeltstrenget DNA-ring (v.a(arvet gennem moderen)
• 2-10 kopier pr. mitokondrie
• Kompakt (ca. 1000 proteiner; næsten udelukkende kodede sekvenser)
• Ingen histonbeskyttelse
• Næsten ingen mekanismer til fejlfinding og reparation
• Derfor kan mitokondrier let blive beskadiget af oxidative processer. && nitrosativ stress (frie radikaler) kan skade dem!

Hvad er mitokondriernes funktioner?

1. Energiproduktion
   1. Mitokondrier er vores cellers kraftcentre og motorer: Makronæringsstoffer (kulhydrater, proteiner, fedtstoffer) indeholder kemisk bundet energi, der ikke er direkte tilgængelig for cellerne (sammenlign med "olie"). Denne energi skal først bearbejdes uden for mitokondrierne. Ligesom "benzin" i en motor forbrændes de bearbejdede næringsstoffer (med støtte fra "cofaktorer") for at generere brugbar energi.
   2. 95% af cellulær energi produceres i mitokondrierne, ~65 kg ATP/dag via oxidativ fosforylering, beta-oxidation og citronsyrecyklus.
   3. Et biprodukt af energiproduktion er frie radikaler, som fører til oxidativ stress (fysiologisk 2-5% af ilt; muligvis stigende til 25%). Problem: Risikoen for skader på cellerne 1-3 fra frie radikaler er høj (oxidativ skade i mitokondrier er 10-20 gange hyppigere end i nukleart DNA)!
2. Involvering i vigtige intracellulære processer via mitokondrie-DNA (mDNA), z.B.:
   1. Kontrol af cellefunktioner (via calciumkoncentration)
   2. Beskyttelse af resten af ​​cellen mod frie radikaler
   3. Signalfunktion for immunsystemet (z.B(. Virusforsvar)
   4. Involveret i autofagi (mitofagi) og apoptose
3. Tilvejebringelse af mellemprodukter til anabolske processer i citronsyrecyklussen (såsom ketosyrer, citronsyre) z.B... til biosyntese af aminosyrer og fedtsyrer, glukoneogenese og hæmdannelse

De fire vigtigste kilder til energiproduktion i mitokondrier:

Relevante medfaktorer for disse 4 energiproduktionsprocesser:

Uden den u.gKofaktorer kan ikke katalysere energiproduktionsprocesser i mitokondrierne. Derfor er tilstrækkelig tilgængelighed afgørende. v.aFølgende medvirkende faktorer bør overvejes:

• B-vitaminer
• L-carnitin
• Coenzym Q10
• magnesium
• Alfa-liponsyre (ALA)
• svovl
• kobber
• Kalcium
• jern
• mangan

Ad 1: Beta-oxidation og L-carnitins vigtige rolle:

• Energimetabolisme: L-carnitin som en "biobærer" af fedtsyrer ind i mitokondrierne
  • Transportmolekyle for frie langkædede fedtsyrer i mitokondrier
  • 95% af forekomsten af ​​L-carnitin i hjertet og...Skeletmuskler, fordi der er et højt energibehov og derfor et højt "mitokondriebehov" der.
  • Præstationsfremmende
• Indflydelse på blodlipidniveauer
• Membranstabiliserende, antioxidante og neurobeskyttende egenskaber
• Immunforsvar: Øget…
  • Lymfocytproliferation
  • Fagocytisk aktivitet af granulocytter og monocytter
  • Naturlig dræbercelleaktivitet
• afgiftningsfunktion
  • Levermetabolisme af giftige stoffer: Transportmolekyle ("biobærer") af giftige metabolitter til udskillelse via nyrerne

Ad 4: Respirationskæden (oxidativ fosforylering) og coenzym Q10s vigtige rolle:

• Energimetabolisme: Coenzym Q10 er en central komponent i respirationskæden (elektrontransportkæden) i den indre mitokondriemembran (omdannelse af oxideret ubiquinon til reduceret ubiquinol)
• antioxidant
  • Reducerer oxidativ stress og dens konsekvenser (åreforkalkning, kræft, accelereret aldring osv.)
  • Lokalisering i mitokondrier (særlig god og hurtig lokal effekt på iltradikaler)
  • Involveret i reduktionen af ​​oxideret E-vitamin
• Mitokondriel dysfunktion, oxidativ stress og coenzym Q10:

Mitokondriel dysfunktion/Mitokondrielle sygdomme

• Mitokondriel dysfunktion og mitokondriesygdomme involverer varierende grader af metaboliske defekter i mitokondrierne. Disse defekter er kategoriseret som følger:
  • primær (genetisk bestemt)
  • sekundær (erhvervet)
• Mitokondriesygdomme er mere almindelige end tidligere antaget: prævalens cirka 11,8/100.000

Årsager til mitokondriel dysfunktion

(tilpasset fra retningslinjer fra det tyske neurologiske selskab)

• Forstyrrelser i mitokondrienes energiproduktion
  • Især de to energiproduktionsprocesser oxidativ fosforylering (4) og fedtsyrenedbrydning (1)
  • Høj risiko på grund af radikaldannelse og involvering af mange enzymer
  • Som følge af
    • Primær: defekter i nukleare gener eller mutationer i mtDNA, z.Bentydige mtDNA-deletioner eller mtDNA-tRNA-punktmutationer
    • Sekundær:
      • Fejl i energiproduktion eller processtyring, z.Bpå grund af stofskifteforstyrrelser, metabolitter, forurenende stoffer, mangel på coenzym Q10, L-carnitin, antioxidanter og cofaktorer
      • Epigenetiske påvirkninger (z.B(fra miljøet)

Symptomer

• Symptomer på klassiske mitokondrielle sygdomme forekommer v.a...i væv med stor afhængighed af mitokondriel energiproduktion og højt energibehov, f.eks. inden for:
  • Øjne (syn)
  • ØNH (indre øre)
  • Centralnervesystemet (CNS) og det perifere nervesystem
  • Hjerte- og skeletmuskler
  • bugspytkirtel
  • nyre
  • lever
• "Typiske" symptomer som indikatorer for mitokondrielle lidelser (Kilde: (Zeviani et al.)Carelli 2003):
  • Voksen:
    • træthed
    • svaghed
    • Koncentrationsproblemer
    • Nedtrykthed
    • Sensoriske perceptionsforstyrrelser
    • Myopatier
    • Ledsmerter
  • Børn:
    • generaliseret muskelhypotoni ("flappy baby")
    • psykomotorisk udviklingsforsinkelse
    • Laktatacidose
    • Hjerte-lungesvigt

Diagnostik

Normale laboratorieværdier for parametre relevante for mitokondriefunktion:

Mitokondrier
ATP intracellulært Pyruvat laktat Laktat-pyruvat Q10 L-carnitin LDH (Serum) Aktive mitokondrier (se mitokondrieaktivitet)	2-8 μmol/l 39-82 μmol/l 5-20 mg/dl (0,55-2,2 mmol/l) &< 20:1 (ideelt 10:1) 0,5-2,5 mg/l 20-50 mmol/l &< 245 enheder/l > 99%
betændelse
følsom CRP IL-6 IL-8 IL-10 (T-celler) TNF-α (makrofager)	&< 5 mg/dl &<5 pg/ml &<2 pg/ml &< 1072 pg/ml < 0,5 pg/ml eller &< 8,1 pg/ml
Oxidativ stress/Nitrosativ (NO) stress
Total antioxidantstatus (TAS, antioxidantkapacitet) i serum MDA (malondialdehyd) i EDTA-plasma Hydroperoxider (1 FORT = 7,6 mcmol/l H2O2)	1,3-1,7 mmol/l 0,36-1,42 μmol/l &< 230 FORT
Nitrotyrosin (korrelerer for dannelse af peroxynitrit) Holo-transcobalamin i serum (B12 = NO-fjerner) eller methylmalonsyre (markør for B12-mangel) i urinen	< 10 nmol/l < 50 pmol/l &< 2 nmol/mol kreatinin

Mikronæringsstofbehandling til mitokondriel dysfunktion:

• Antioxidante enzymer såsom SOD, peroxidaser, katalaser ("1. forsvarslinje")
• Coenzym Q10 (energi og beskyttelse mod frie radikaler)
• L-carnitin (energi)
• C-, D- og E-vitamin, selen, zink og sekundære planteforbindelser ("2. forsvarslinje": beskyttelse mod frie radikaler, antiinflammatorisk effekt)
• Kofaktorer (v.aB-vitaminkompleks)
• Mulig doseringsanbefaling:

Aktiv ingrediens	dosis
C-vitamin E-vitamin selen Polyfenoler (z.BResveratrol) Coenzym Q10	3 x 0,5-1 g 200-400 mg 100 μg 40-125 mg 60-150 mg
Vitamin B1/B2/B3 Vit.Vitamin B6/B12/Folsyre/Vitamin B5	50-100 mg/10-100 mg/50-75 mg 50-100 mg/1 mg/1 mg/10-100 mg
zink mangan magnesium Umættede fedtsyrer L-carnitin	20-60 mg 2-30 mg 300-500 mg 1-3 g 1-3 g
α-liponsyre	200-600 mg