Czym są mitochondria?

• Mitochondria to organelle komórkowe
• od 0,5 do 10 μmol długości
• zajmują od 3 do 30% objętości komórki
• Jego powierzchnia wynosi 14 000 m².
• Komórki zawierają do 1000 mitochondriów (w zależności od funkcji danej komórki).

Jaka jest struktura mitochondrium?

• Zawiera własne „mDNA” (strukturę DNA i rybosomów, jak w bakteriach)
• Mały dwuniciowy pierścień DNA (v.a(odziedziczone po matce)
• 2–10 kopii na mitochondrium
• Kompaktowy (ok. 1000 białek; niemal wyłącznie sekwencje kodowane)
• Brak ochrony histonowej
• Prawie żadnych mechanizmów wykrywania i naprawy błędów
• Dlatego mitochondria mogą łatwo ulec uszkodzeniu wskutek procesów oksydacyjnych. &i stres nitrozacyjny (wolne rodniki) może je uszkodzić!

Jakie są funkcje mitochondriów?

1. Generowanie energii
   1. Mitochondria to elektrownie i silniki naszych komórek: makroskładniki (węglowodany, białka, tłuszcze) zawierają chemicznie związaną energię, która nie jest bezpośrednio dostępna dla komórek (porównaj „olej”). Energia ta musi zostać najpierw przetworzona poza mitochondriami. Niczym „benzyna” w silniku, przetworzone składniki odżywcze są spalane (przy wsparciu „kofaktorów”), aby wytworzyć użyteczną energię.
   2. 95% energii komórkowej wytwarzane jest w mitochondriach – ok. 65 kg ATP dziennie poprzez fosforylację oksydacyjną, beta-oksydację i cykl kwasu cytrynowego.
   3. Produktem ubocznym produkcji energii są wolne rodniki, które prowadzą do stresu oksydacyjnego (fizjologicznie 2-5% tlenu; potencjalnie wzrasta do 25%). Problem: Ryzyko uszkodzenia komórek 1-3 przez wolne rodniki jest wysokie (uszkodzenia oksydacyjne w mitochondriach występują 10-20 razy częściej niż w DNA jądrowym)!
2. Udział w ważnych procesach wewnątrzkomórkowych poprzez mitochondrialne DNA (mDNA) z.B.:
   1. Kontrola funkcji komórek (poprzez stężenie wapnia)
   2. Ochrona reszty komórki przed wolnymi rodnikami
   3. Funkcja sygnalizacyjna dla układu odpornościowego (z.B( . Obrona przed wirusami)
   4. Uczestniczy w autofagii (mitofagii) i apoptozie
3. Dostarczanie produktów pośrednich do procesów anabolicznych w cyklu kwasu cytrynowego (takich jak kwasy ketonowe, kwas cytrynowy), z.B. do biosyntezy aminokwasów i kwasów tłuszczowych, glukoneogenezy, tworzenia hemu

Cztery najważniejsze źródła produkcji energii w mitochondriach:

Istotne współczynniki dla tych 4 procesów wytwarzania energii:

Bez u.gKofaktory nie mogą katalizować procesów produkcji energii w mitochondriach. Dlatego ich wystarczająca dostępność jest niezbędna. v.aNależy wziąć pod uwagę następujące współczynniki:

• Witaminy z grupy B
• L-karnityna
• Koenzym Q10
• magnez
• Kwas alfa-liponowy (ALA)
• siarka
• miedź
• Wapń
• żelazo
• mangan

Reklama 1: Beta-oksydacja i ważna rola L-karnityny:

• Metabolizm energetyczny: L-karnityna jako „bionośnik” kwasów tłuszczowych do mitochondriów
  • Cząsteczka transportowa wolnych kwasów tłuszczowych o długim łańcuchu w mitochondriach
  • 95% występowania L-karnityny w sercu i...Mięśnie szkieletowe, ponieważ występuje tam duże zapotrzebowanie na energię, a co za tym idzie, duże „zapotrzebowanie mitochondrialne”.
  • Zwiększający wydajność
• Wpływ na poziom lipidów we krwi
• Właściwości stabilizujące błony komórkowe, antyoksydacyjne i neuroprotekcyjne
• Układ odpornościowy: Zwiększona…
  • Proliferacja limfocytów
  • Aktywność fagocytarna granulocytów i monocytów
  • Aktywność komórek NK
• funkcja detoksykacyjna
  • Metabolizm substancji toksycznych w wątrobie: cząsteczka transportująca („bionośnik”) toksycznych metabolitów w celu wydalenia przez nerki

Ad 4: Łańcuch oddechowy (fosforylacja oksydacyjna) i ważna rola koenzymu Q10:

• Metabolizm energetyczny: Koenzym Q10 jest centralnym składnikiem łańcucha oddechowego (łańcucha transportu elektronów) w wewnętrznej błonie mitochondrialnej (przekształcanie utlenionego ubichinonu w zredukowany ubichinol).
• przeciwutleniacz
  • Zmniejsza stres oksydacyjny i jego konsekwencje (miażdżycę, raka, przyspieszone starzenie itp.)
  • Lokalizacja w mitochondriach (szczególnie dobry i szybki lokalny wpływ na rodniki tlenowe)
  • Bierze udział w redukcji utlenionej witaminy E
• Dysfunkcja mitochondriów, stres oksydacyjny i koenzym Q10:

Dysfunkcja mitochondriów/Choroby mitochondrialne

• Dysfunkcja mitochondriów i choroby mitochondrialne obejmują różnego stopnia defekty metaboliczne w mitochondriach. Defekty te klasyfikuje się następująco:
  • pierwotny (uwarunkowany genetycznie)
  • wtórny (nabyty)
• Choroby mitochondrialne są częstsze niż wcześniej sądzono: częstość występowania wynosi około 11,8/100 000

Przyczyny dysfunkcji mitochondriów

(zaadaptowano z wytycznych Niemieckiego Towarzystwa Neurologicznego)

• Zakłócenia w produkcji energii w mitochondriach
  • W szczególności dwa procesy produkcji energii: fosforylacja oksydacyjna (4) i degradacja kwasów tłuszczowych (1)
  • Wysokie ryzyko ze względu na powstawanie rodników i udział wielu enzymów
  • W wyniku
    • Pierwotne: defekty w genach jądrowych lub mutacje w mtDNA, z.Bpojedyncze delecje mtDNA lub punktowe mutacje mtDNA-tRNA
    • Wtórny:
      • Błędy w wytwarzaniu energii lub sterowaniu procesem, z.B. z powodu zaburzeń metabolicznych, metabolitów, zanieczyszczeń, niedoboru koenzymu Q10, L-karnityny, przeciwutleniaczy i kofaktorów
      • Wpływy epigenetyczne (z.B(ze środowiska)

Objawy

• Występują objawy klasycznych chorób mitochondrialnych v.a...w tkankach o dużym uzależnieniu od produkcji energii w mitochondriach i dużym zapotrzebowaniu na energię, np. w obszarze:
  • Oczy (wzrok)
  • Laryngologia (ucho wewnętrzne)
  • Ośrodkowy układ nerwowy (OUN) i obwodowy układ nerwowy
  • Mięśnie sercowe i szkieletowe
  • trzustka
  • nerka
  • wątroba
• „Typowe” objawy jako wskaźniki zaburzeń mitochondrialnych (Źródło: (Zeviani et al.)Carelli 2003):
  • Dorosły:
    • zmęczenie
    • słabość
    • Problemy z koncentracją
    • Obniżony nastrój
    • Zaburzenia percepcji sensorycznej
    • Miopatie
    • Ból stawów
  • Dzieci:
    • uogólniona hipotonia mięśniowa („wiotkie niemowlę”)
    • opóźnienie rozwoju psychomotorycznego
    • Kwasica mleczanowa
    • Niewydolność krążeniowo-płucna

Diagnostyka

Normy laboratoryjne parametrów istotnych dla funkcjonowania mitochondriów:

Mitochondria
ATP wewnątrzkomórkowy Pirogronian mleczan Mleczan-pirogronian Pytanie 10 L-karnityna LDH (surowica) Aktywne mitochondria (patrz aktywność mitochondriów)	2-8 μmol/l 39-82 μmol/l 5-20 mg/dl (0,55-2,2 mmol/l) &< 20:1 (idealnie 10:1) 0,5-2,5 mg/l 20-50 mmol/l &< 245 U/l > 99%
zapalenie
wrażliwe CRP IL-6 IL-8 IL-10 (komórki T) TNF-α (makrofagi)	&< 5 mg/dl &<5 pg/ml &<2 pg/ml &< 1072 pg/ml < 0,5 pg/ml lub &< 8,1 pg/ml
Stres oksydacyjny/stres nitrozacyjny (NO)
Całkowity status antyoksydacyjny (TAS, zdolność antyoksydacyjna) w surowicy MDA (malonodialdehyd) w osoczu EDTA Wodoronadtlenki (1 FORT = 7,6 mcmol/l H2O2)	1,3-1,7 mmol/l 0,36-1,42 μmol/l &< 230 FORT
Nitrotyrozyna (odpowiada za tworzenie nadtlenoazotynu) Holotranskobalamina w surowicy (B12 = wymiatacz NO) lub kwasu metylomalonowego (markera niedoboru witaminy B12) w moczu	< 10 nmol/l < 50 pmol/l &< 2 nmol/mol kreatyniny

Terapia mikroskładnikami odżywczymi w przypadku dysfunkcji mitochondriów:

• Enzymy antyoksydacyjne, takie jak SOD, peroksydazy, katalazy („pierwsza linia obrony”)
• Koenzym Q10 (energia i ochrona przed wolnymi rodnikami)
• L-karnityna (energia)
• Witaminy C, D i E, selen, cynk i drugorzędne związki roślinne („2. linia obrony”: ochrona przed wolnymi rodnikami, działanie przeciwzapalne)
• Współczynniki (v.a. Kompleks witamin B)
• Możliwe zalecenia dotyczące dawkowania:

Substancja czynna	dawka
Witamina C Witamina E selen Polifenole (z.B. resweratrol) Koenzym Q10	3 x 0,5-1 g 200-400 mg 100 μg 40-125 mg 60-150 mg
Wit. B1/B2/B3 Wit.Witamina B6/B12/Kwas foliowy/Witamina B5	50-100 mg/10-100 mg/50-75 mg 50-100 mg/1 mg/1 mg/10-100 mg
cynk mangan magnez Nienasycone kwasy tłuszczowe L-karnityna	20-60 mg 2-30 mg 300-500 mg 1-3 gramy 1-3 gramy
Kwas α-liponowy	200-600 mg