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Recensioni
Cosa sono i mitocondri?
- I mitocondri sono organelli cellulari
- tra 0,5 e 10 μmol di lunghezza
- occupano tra il 3 e il 30% del volume cellulare
- La sua superficie si estende per 14.000 m².
- Le cellule contengono fino a 1000 mitocondri (a seconda della funzione della cellula in questione).
Qual è la struttura di un mitocondrio?
- Contiene il proprio "mDNA" (struttura di DNA e ribosomi come nei batteri)
- Piccolo anello di DNA a doppio filamento (v.a. (ereditato dalla madre)
- 2–10 copie per mitocondrio
- Compatto (circa 1000 proteine; quasi esclusivamente sequenze codificate)
- Nessuna protezione degli istoni
- Quasi nessun meccanismo di rilevamento e riparazione dei guasti
- Pertanto, i mitocondri possono essere facilmente danneggiati dai processi ossidativi. & Lo stress nitrosativo (radicali liberi) può causare danni!
Quali sono le funzioni dei mitocondri?
- Produzione di energia
- I mitocondri sono le centrali energetiche e i motori delle nostre cellule: i macronutrienti (carboidrati, proteine, grassi) contengono energia legata chimicamente che non è direttamente disponibile per le cellule (si pensi al petrolio). Questa energia deve prima essere elaborata al di fuori dei mitocondri. Come la benzina in un motore, i nutrienti elaborati vengono bruciati (con il supporto di cofattori) per generare energia utilizzabile.
- Il 95% dell'energia cellulare viene prodotta nei mitocondri, circa 65 kg di ATP al giorno, tramite fosforilazione ossidativa, beta-ossidazione e ciclo dell'acido citrico.
- Un sottoprodotto della produzione di energia sono i radicali liberi, che causano stress ossidativo (fisiologicamente 2-5% di ossigeno; potenzialmente fino al 25%). Il problema è che il rischio di danni alle cellule 1-3 da parte dei radicali liberi è elevato (il danno ossidativo nei mitocondri è 10-20 volte più frequente che nel DNA nucleare)!
- Coinvolgimento in importanti processi intracellulari tramite il DNA mitocondriale (mDNA), z.B. :
- Controllo delle funzioni cellulari (tramite la concentrazione di calcio)
- Protezione del resto della cellula dai radicali liberi
- Funzione di segnalazione per il sistema immunitario (z.B. (Difesa antivirus)
- Coinvolto nell'autofagia (mitofagia) e nell'apoptosi
- Fornitura di intermedi per i processi anabolici nel ciclo dell'acido citrico (come gli acidi chetonici, l'acido citrico), z.B. per la biosintesi di aminoacidi e acidi grassi, la gluconeogenesi e la formazione dell'eme
Le quattro fonti più importanti di produzione di energia nei mitocondri:
Cofattori rilevanti per questi 4 processi di generazione di energia:
Senza il u.g. I cofattori non sono in grado di catalizzare i processi di produzione di energia nei mitocondri. Pertanto, è essenziale che siano disponibili in quantità sufficiente. v.a. Occorre tenere conto dei seguenti cofattori:
- vitamine del gruppo B
- L-Carnitina
- Coenzima Q10
- magnesio
- Acido alfa-lipoico (ALA)
- zolfo
- rame
- Calcio
- ferro
- manganese
Annuncio 1: Beta-ossidazione e l'importante ruolo della L-carnitina:
- Metabolismo energetico: la L-carnitina come "biotrasportatore" di acidi grassi nei mitocondri
- Molecola di trasporto per gli acidi grassi liberi a catena lunga nei mitocondri
- Il 95% della presenza di L-carnitina nel cuore e...Muscoli scheletrici, perché presentano un elevato fabbisogno energetico e quindi un'elevata "richiesta mitocondriale".
- Miglioramento delle prestazioni
- Influenza sui livelli di lipidi nel sangue
- Proprietà stabilizzanti di membrana, antiossidanti e neuroprotettive.
- Sistema immunitario: Aumento…
- Proliferazione dei linfociti
- Attività fagocitaria dei granulociti e dei monociti
- Attività delle cellule natural killer
- funzione disintossicante
- Metabolismo epatico delle sostanze tossiche: molecola di trasporto ("biotrasportatore") dei metaboliti tossici per l'escrezione attraverso i reni.
Annuncio 4: La catena respiratoria (fosforilazione ossidativa) e l'importante ruolo del coenzima Q10:
- Metabolismo energetico: il coenzima Q10 è un componente centrale della catena respiratoria (catena di trasporto degli elettroni) nella membrana mitocondriale interna (conversione dell'ubichinone ossidato in ubichinolo ridotto).
- antiossidante
- Riduce lo stress ossidativo e le sue conseguenze (arteriosclerosi, cancro, invecchiamento precoce, ecc.).
- Localizzazione nei mitocondri (effetto locale particolarmente efficace e rapido sui radicali liberi dell'ossigeno)
- Coinvolto nella riduzione della vitamina E ossidata
- Disfunzione mitocondriale, stress ossidativo e coenzima Q10:
Disfunzione mitocondriale/Malattie mitocondriali
- La disfunzione mitocondriale e le malattie mitocondriali comportano diversi gradi di difetti metabolici nei mitocondri. Questi difetti sono classificati come segue:
- primaria (determinata geneticamente)
- secondario (acquisito)
- Le malattie mitocondriali sono più comuni di quanto si pensasse in precedenza: la prevalenza è di circa 11,8 casi ogni 100.000 persone.
Cause della disfunzione mitocondriale
(adattato dalle linee guida della Società tedesca di neurologia)
- Alterazioni nella produzione di energia mitocondriale
- In particolare, i due processi di produzione di energia fosforilazione ossidativa (4) e degradazione degli acidi grassi (1)
- Rischio elevato dovuto alla formazione di radicali liberi e al coinvolgimento di numerosi enzimi.
- Come conseguenza di
- Primario: difetti nei geni nucleari o mutazioni nel mtDNA, z.B. singole delezioni del mtDNA o mutazioni puntiformi mtDNA-tRNA
- Secondario:
- Errori nella generazione di energia o nel controllo del processo, z.B. a causa di disturbi metabolici, metaboliti, inquinanti, carenza di coenzima Q10, L-carnitina, antiossidanti e cofattori
- Influenze epigenetiche (z.B. (dall'ambiente)
Sintomi
- Si manifestano i sintomi delle classiche malattie mitocondriali v.a. nei tessuti con un'elevata dipendenza dalla produzione di energia mitocondriale e un'elevata richiesta energetica, ad esempio nell'area di:
- Occhi (vista)
- ORL (orecchio interno)
- Sistema nervoso centrale (SNC) e sistema nervoso periferico
- Muscoli cardiaci e scheletrici
- pancreas
- rene
- fegato
- Sintomi “tipici” come indicatori di disturbi mitocondriali (Fonte: (Zeviani et al.)Carelli 2003):
- Adulto:
- fatica
- debolezza
- Problemi di concentrazione
- Umore depresso
- Disturbi della percezione sensoriale
- Miopatie
- dolore articolare
- Bambini:
- ipotonia muscolare generalizzata ("neonato flaccido")
- ritardo dello sviluppo psicomotorio
- Acidosi lattica
- Insufficienza cardiopolmonare
- Adulto:
Diagnostica
Valori di laboratorio normali per i parametri rilevanti per la funzione mitocondriale:
| Mitocondri |
|
| ATP intracellular | 2-8 μmol/l |
| infiammazione | |
| CRP sensibile | < 5 mg/dl |
| Stress ossidativo/Stress nitrosativo (NO) |
|
| Stato antiossidante totale (TAS, capacità antiossidante) nel siero | 1,3-1,7 mmol/l |
| Nitrotirosina (correlata alla formazione di perossinitrito) | < 10 nmol/l |
Terapia con micronutrienti per la disfunzione mitocondriale:
- Enzimi antiossidanti come SOD, perossidasi, catalasi ("prima linea di difesa")
- Coenzima Q10 (energia e protezione dai radicali liberi)
- L-Carnitina (energia)
- Vitamine C, D ed E, selenio, zinco e composti vegetali secondari ("seconda linea di difesa": protezione dai radicali liberi, effetto antinfiammatorio)
- Cofattori (v.a. Complesso vitaminico B
- Possibile raccomandazione di dosaggio:
| Principio attivo | dose |
| Vitamina C | 3 x 0,5-1 g |
| Vitamina B1/B2/B3 | 50-100 mg/10-100 mg/50-75 mg |
| zinco | 20-60 mg |
| Acido α-lipoico | 200-600 mg |