Τι είναι τα μιτοχόνδρια;

• Τα μιτοχόνδρια είναι οργανίδια κυττάρων
• μήκους μεταξύ 0,5 και 10 μmol
• καταλαμβάνουν μεταξύ 3 και 30% του όγκου των κυττάρων
• Η έκτασή του καλύπτει 14.000 τ.μ.
• Τα κύτταρα περιέχουν έως και 1000 μιτοχόνδρια (ανάλογα με τη λειτουργία του αντίστοιχου κυττάρου).

Ποια είναι η δομή ενός μιτοχονδρίου;

• Περιέχει το δικό του "mDNA" (δομή DNA και ριβοσωμάτων όπως στα βακτήρια)
• Μικρός δίκλωνος δακτύλιος DNA (v.a. (κληρονομείται από τη μητέρα)
• 2–10 αντίγραφα ανά μιτοχόνδριο
• Συμπαγές (περίπου 1000 πρωτεΐνες· σχεδόν αποκλειστικά κωδικοποιημένες αλληλουχίες)
• Δεν υπάρχει προστασία από ιστόνες
• Σχεδόν καθόλου μηχανισμοί ανίχνευσης και επιδιόρθωσης σφαλμάτων
• Επομένως, τα μιτοχόνδρια μπορούν εύκολα να υποστούν βλάβη από οξειδωτικές διεργασίες. & Το νιτροδωτικό στρες (ελεύθερες ρίζες) μπορεί να προκαλέσει βλάβη!

Ποιες είναι οι λειτουργίες των μιτοχονδρίων;

1. Παραγωγή ενέργειας
   1. Τα μιτοχόνδρια είναι οι μονάδες παραγωγής ενέργειας και οι μηχανές των κυττάρων μας: Τα μακροθρεπτικά συστατικά (υδατάνθρακες, πρωτεΐνες, λίπη) περιέχουν χημικά συνδεδεμένη ενέργεια που δεν είναι άμεσα διαθέσιμη στα κύτταρα (συγκρίνετε με το «πετρέλαιο»). Αυτή η ενέργεια πρέπει πρώτα να υποβληθεί σε επεξεργασία εκτός των μιτοχονδρίων. Όπως η «βενζίνη» σε έναν κινητήρα, τα επεξεργασμένα θρεπτικά συστατικά καίγονται (με την υποστήριξη «συμπαραγόντων») για να παραχθεί αξιοποιήσιμη ενέργεια.
   2. Το 95% της κυτταρικής ενέργειας παράγεται στα μιτοχόνδρια, ~65 kg ATP/ημέρα μέσω οξειδωτικής φωσφορυλίωσης, βήτα-οξείδωσης και κύκλου κιτρικού οξέος.
   3. Ένα υποπροϊόν της παραγωγής ενέργειας είναι οι ελεύθερες ρίζες, οι οποίες οδηγούν σε οξειδωτικό στρες (φυσιολογικά 2-5% του οξυγόνου· πιθανώς αυξάνεται στο 25%). Πρόβλημα: Ο κίνδυνος βλάβης των κυττάρων 1-3 από τις ελεύθερες ρίζες είναι υψηλός (η οξειδωτική βλάβη στα μιτοχόνδρια είναι 10-20 φορές συχνότερη από ό,τι στο πυρηνικό DNA)!
2. Συμμετοχή σε σημαντικές ενδοκυτταρικές διεργασίες μέσω του μιτοχονδριακού DNA (μDNA), z.B. :
   1. Έλεγχος των κυτταρικών λειτουργιών (μέσω συγκέντρωσης ασβεστίου)
   2. Προστασία του υπόλοιπου κυττάρου από τις ελεύθερες ρίζες
   3. Λειτουργία σηματοδότησης για το ανοσοποιητικό σύστημα (z.B. (Άμυνα κατά ιών)
   4. Συμμετέχει στην αυτοφαγία (μιτοφαγία) και την απόπτωση
3. Παροχή ενδιαμέσων για αναβολικές διεργασίες στον κύκλο του κιτρικού οξέος (όπως κετοοξέα, κιτρικό οξύ), z.B. για τη βιοσύνθεση αμινοξέων και λιπαρών οξέων, τη γλυκονεογένεση, τον σχηματισμό αίμης

Οι τέσσερις πιο σημαντικές πηγές παραγωγής ενέργειας στα μιτοχόνδρια:

Σχετικοί συμπαράγοντες για αυτές τις 4 διαδικασίες παραγωγής ενέργειας:

Χωρίς το u.g. Οι συμπαράγοντες δεν μπορούν να καταλύσουν τις διαδικασίες παραγωγής ενέργειας στα μιτοχόνδρια. Επομένως, η επαρκής διαθεσιμότητά τους είναι απαραίτητη. v.a. Θα πρέπει να ληφθούν υπόψη οι ακόλουθοι συμπαράγοντες:

• βιταμίνες Β
• L-καρνιτίνη
• Συνένζυμο Q10
• μαγνήσιο
• Άλφα-λιποϊκό οξύ (ALA)
• θείο
• χαλκός
• Ασβέστιο
• σίδερο
• μαγγάνιο

Διαφήμιση 1: Βήτα-οξείδωση και ο σημαντικός ρόλος της L-καρνιτίνης:

• Ενεργειακός μεταβολισμός: L-καρνιτίνη ως «βιοφορέας» λιπαρών οξέων στα μιτοχόνδρια
  • Μόριο μεταφοράς ελεύθερων λιπαρών οξέων μακράς αλυσίδας στα μιτοχόνδρια
  • Το 95% της εμφάνισης L-καρνιτίνης στην καρδιά και...Σκελετικοί μύες, επειδή υπάρχει υψηλή ενεργειακή ζήτηση και επομένως υψηλή «μιτοχονδριακή ζήτηση» εκεί.
  • Βελτίωση της απόδοσης
• Επίδραση στα επίπεδα λιπιδίων στο αίμα
• Σταθεροποιητικές μεμβρανικές, αντιοξειδωτικές και νευροπροστατευτικές ιδιότητες
• Ανοσοποιητικό σύστημα: Αυξημένο…
  • Πολλαπλασιασμός λεμφοκυττάρων
  • Φαγοκυτταρική δράση κοκκιοκυττάρων και μονοκυττάρων
  • Δραστηριότητα φυσικών φονικών κυττάρων
• λειτουργία αποτοξίνωσης
  • Μεταβολισμός τοξικών ουσιών στο ήπαρ: Μόριο μεταφοράς («βιοφορέας») τοξικών μεταβολιτών για απέκκριση μέσω των νεφρών

Διαφήμιση 4: Η αναπνευστική αλυσίδα (οξειδωτική φωσφορυλίωση) και ο σημαντικός ρόλος του συνένζυμου Q10:

• Μεταβολισμός ενέργειας: Το συνένζυμο Q10 είναι ένα κεντρικό συστατικό της αναπνευστικής αλυσίδας (αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων) στην εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη (μετατροπή της οξειδωμένης ουβικινόνης σε αναγμένη ουβικινόλη)
• αντιοξειδωτικό
  • Μειώνει το οξειδωτικό στρες και τις συνέπειές του (αρτηριοσκλήρωση, καρκίνος, επιταχυνόμενη γήρανση κ.λπ.)
  • Εντοπισμός στα μιτοχόνδρια (ιδιαίτερα καλή και ταχεία τοπική επίδραση στις ρίζες οξυγόνου)
  • Συμμετέχει στη μείωση της οξειδωμένης βιταμίνης Ε
• Μιτοχονδριακή δυσλειτουργία, οξειδωτικό στρες και συνένζυμο Q10:

Μιτοχονδριακή δυσλειτουργία/Μιτοχονδριακές ασθένειες

• Η μιτοχονδριακή δυσλειτουργία και οι μιτοχονδριακές ασθένειες περιλαμβάνουν ποικίλους βαθμούς μεταβολικών διαταραχών στα μιτοχόνδρια. Αυτά τα ελαττώματα κατηγοριοποιούνται ως εξής:
  • πρωτοπαθής (γενετικά καθορισμένη)
  • δευτερογενής (επίκτητη)
• Οι μιτοχονδριακές ασθένειες είναι πιο συχνές από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως: συχνότητα εμφάνισης περίπου 11,8/100.000

Αιτίες μιτοχονδριακής δυσλειτουργίας

(προσαρμοσμένο από τις οδηγίες της Γερμανικής Νευρολογικής Εταιρείας)

• Διαταραχές στην παραγωγή μιτοχονδριακής ενέργειας
  • Συγκεκριμένα, οι δύο διαδικασίες παραγωγής ενέργειας, η οξειδωτική φωσφορυλίωση (4) και η αποικοδόμηση λιπαρών οξέων (1),
  • Υψηλός κίνδυνος λόγω σχηματισμού ριζών και της εμπλοκής πολλών ενζύμων
  • Ως αποτέλεσμα του
    • Πρωτοπαθής: ελαττώματα σε πυρηνικά γονίδια ή μεταλλάξεις στο μιτοχονδριακό DNA, z.B. μοναδικές ελλείψεις mtDNA ή σημειακές μεταλλάξεις mtDNA-tRNA
    • Δευτερεύων:
      • Σφάλματα στην παραγωγή ενέργειας ή στον έλεγχο διεργασιών, z.B. λόγω μεταβολικών διαταραχών, μεταβολιτών, ρύπων, ανεπάρκειας συνένζυμου Q10, L-καρνιτίνης, αντιοξειδωτικών και συμπαραγόντων
      • Επιγενετικές επιρροές (z.B. (από το περιβάλλον)

Συμπτώματα

• Εμφανίζονται συμπτώματα κλασικών μιτοχονδριακών ασθενειών v.a. σε ιστούς με υψηλή εξάρτηση από την παραγωγή μιτοχονδριακής ενέργειας και υψηλή ζήτηση ενέργειας, π.χ. στον τομέα:
  • Μάτια (όραση)
  • ΩΡΛ (έσω ωτός)
  • Κεντρικό νευρικό σύστημα (ΚΝΣ) και περιφερικό νευρικό σύστημα
  • Καρδιακός και σκελετικός μυς
  • παγκρέας
  • νεφρό
  • συκώτι
• «Τυπικά» συμπτώματα ως δείκτες μιτοχονδριακών διαταραχών (Πηγή: (Zeviani et al.)Καρέλι 2003):
  • Ενήλικας:
    • κούραση
    • αδυναμία
    • Προβλήματα συγκέντρωσης
    • Καταθλιπτική διάθεση
    • Διαταραχές αισθητηριακής αντίληψης
    • Μυοπάθειες
    • Πόνος στις αρθρώσεις
  • Παιδιά:
    • γενικευμένη μυϊκή υποτονία («χαλαρό βρέφος»)
    • ψυχοκινητική αναπτυξιακή καθυστέρηση
    • Γαλακτική οξέωση
    • Καρδιοπνευμονική ανεπάρκεια

Διαγνωστικά

Κανονικές εργαστηριακές τιμές για παραμέτρους σχετικές με τη μιτοχονδριακή λειτουργία:

Μιτοχόνδρια
ATP ενδοκυτταρικό Πυροσταφυλικό γαλακτικό Γαλακτικό-πυροσταφυλικό Ε10 L-καρνιτίνη LDH (Ορός) Ενεργά μιτοχόνδρια (βλ. μιτοχονδριακή δραστηριότητα)	2-8 μmol/l 39-82 μmol/l 5-20 mg/dl (0,55-2,2 mmol/l) < 20:1 (ιδανικό 10:1) 0,5-2,5 mg/l 20-50 mmol/l < 245 U/l > 99%
φλεγμονή
ευαίσθητη CRP IL-6 IL-8 IL-10 (Τ κύτταρα) TNF-α (μακροφάγα)	< 5 mg/dl < 5 pg/ml < 2 pg/ml < 1072 pg/ml < 0,5 pg/ml ή < 8,1 pg/ml
Οξειδωτικό στρες/Νιτροδωτικό (ΝΟ) στρες
Συνολική αντιοξειδωτική κατάσταση (TAS, αντιοξειδωτική ικανότητα) στον ορό MDA (μηλονοδιαλδεΰδη) σε πλάσμα EDTA Υδροϋπεροξείδια (1 FORT = 7,6 mcmol/l H2O2)	1,3-1,7 mmol/l 0,36-1,42 μmol/l < 230 Οχυρό
Νιτροτυροσίνη (συσχετίζεται με τον σχηματισμό υπεροξυνιτρωδών) Ολο-τρανσκοβαλαμίνη στον ορό (Β12 = NO scavenger) ή μεθυλομαλονικό οξύ (δείκτης ανεπάρκειας Β12) στα ούρα	< 10 nmol/l < 50 pmol/l < 2 nmol/mol κρεατινίνης

Θεραπεία με μικροθρεπτικά συστατικά για μιτοχονδριακή δυσλειτουργία:

• Αντιοξειδωτικά ένζυμα όπως SOD, υπεροξειδάσες, καταλάσες («1η γραμμή άμυνας»)
• Συνένζυμο Q10 (ενέργεια και προστασία από τις ελεύθερες ρίζες)
• L-Καρνιτίνη (ενέργεια)
• Βιταμίνες C, D και E, σελήνιο, ψευδάργυρος και δευτερογενείς φυτικές ενώσεις ("2η γραμμή άμυνας": προστασία από ελεύθερες ρίζες, αντιφλεγμονώδης δράση)
• Συμπαράγοντες (v.a. Σύμπλεγμα βιταμινών Β
• Πιθανή συνιστώμενη δοσολογία:

Δραστικό συστατικό	δόση
Βιταμίνη C Βιταμίνη Ε σελήνιο Πολυφαινόλες (z.B. Ρεσβερατρόλη) Συνένζυμο Q10	3 x 0,5-1 γρ. 200-400 mg 100 μg 40-125 mg 60-150 mg
Βιτ. B1/B2/B3 Βιτ.Βιταμίνη Β6/Β12/Φολικό οξύ/Βιταμίνη Β5	50-100mg/10-100mg/50-75mg 50-100mg/1mg/1mg/10-100mg
ψευδάργυρος μαγγάνιο μαγνήσιο Ακόρεστα λιπαρά οξέα L-καρνιτίνη	20-60 mg 2-30 mg 300-500 mg 1-3 γρ. 1-3 γρ.
α-λιποϊκό οξύ	200-600 mg