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O que são mitocôndrias?
- As mitocôndrias são organelas celulares.
- entre 0,5 e 10 μmol de comprimento
- ocupam entre 3 e 30% do volume da célula
- Sua área total é de 14.000 m².
- As células contêm até 1000 mitocôndrias (dependendo da função da respectiva célula).
Qual é a estrutura de uma mitocôndria?
- Contém seu próprio "mDNA" (estrutura de DNA e ribossomos como nas bactérias)
- Pequeno anel de DNA de fita dupla (v.a(herdado da mãe)
- 2 a 10 cópias por mitocôndria
- Compacto (aproximadamente 1000 proteínas; sequências codificadas quase exclusivamente)
- Sem proteção de histonas
- Praticamente não existem mecanismos de detecção e reparo de falhas.
- Portanto, as mitocôndrias podem ser facilmente danificadas por processos oxidativos. &O estresse nitrosativo (radicais livres) pode danificá-los!
Quais são as funções das mitocôndrias?
- Geração de energia
- As mitocôndrias são as usinas de energia e os motores de nossas células: os macronutrientes (carboidratos, proteínas, gorduras) contêm energia quimicamente ligada que não está diretamente disponível para as células (compare com o "petróleo"). Essa energia precisa primeiro ser processada fora das mitocôndrias. Assim como a "gasolina" em um motor, os nutrientes processados são queimados (com o auxílio de "cofatores") para gerar energia utilizável.
- 95% da energia celular é produzida nas mitocôndrias, cerca de 65 kg de ATP por dia, através da fosforilação oxidativa, beta-oxidação e ciclo do ácido cítrico.
- Um subproduto da produção de energia são os radicais livres, que levam ao estresse oxidativo (fisiologicamente 2-5% de oxigênio; podendo chegar a 25%). Problema: O risco de danos às células 1-3 devido aos radicais livres é alto (danos oxidativos nas mitocôndrias são 10 a 20 vezes mais frequentes do que no DNA nuclear)!
- Envolvimento em importantes processos intracelulares via DNA mitocondrial (mDNA), z.B.:
- Controle das funções celulares (via concentração de cálcio)
- Proteção do restante da célula contra radicais livres.
- Função de sinalização para o sistema imunológico (z.B( . Defesa contra vírus)
- Envolvido em autofagia (mitofagia) e apoptose
- Fornecimento de intermediários para processos anabólicos no ciclo do ácido cítrico (como cetoácidos, ácido cítrico), z.B...para a biossíntese de aminoácidos e ácidos graxos, gliconeogênese e formação de heme.
As quatro fontes mais importantes de produção de energia nas mitocôndrias:
Cofatores relevantes para esses 4 processos de geração de energia:
Sem o u.gOs cofatores não conseguem catalisar os processos de produção de energia nas mitocôndrias. Portanto, a disponibilidade suficiente deles é essencial. v.aOs seguintes cofatores devem ser considerados:
- Vitaminas do complexo B
- L-Carnitina
- Coenzima Q10
- magnésio
- Ácido alfa-lipóico (ALA)
- enxofre
- cobre
- Cálcio
- ferro
- manganês
Anúncio 1: Beta-oxidação e o importante papel da L-carnitina:
- Metabolismo energético: L-carnitina como "biotransportador" de ácidos graxos para dentro da mitocôndria
- Molécula transportadora de ácidos graxos livres de cadeia longa nas mitocôndrias
- 95% da ocorrência de L-carnitina no coração e...Músculos esqueléticos, porque apresentam uma alta demanda energética e, portanto, uma alta "demanda mitocondrial".
- Melhoria de desempenho
- Influência nos níveis de lipídios no sangue
- Propriedades estabilizadoras de membrana, antioxidantes e neuroprotetoras
- Sistema imunológico: Aumento…
- Proliferação de linfócitos
- Atividade fagocítica de granulócitos e monócitos
- Atividade das células NK (Natural Killer)
- função de desintoxicação
- Metabolismo hepático de substâncias tóxicas: Molécula transportadora ("biocarreadora") de metabólitos tóxicos para excreção pelos rins.
Anúncio 4: A cadeia respiratória (fosforilação oxidativa) e o importante papel da coenzima Q10:
- Metabolismo energético: A coenzima Q10 é um componente central da cadeia respiratória (cadeia de transporte de elétrons) na membrana mitocondrial interna (conversão de ubiquinona oxidada em ubiquinol reduzido).
- antioxidant
- Reduz o estresse oxidativo e suas consequências (arteriosclerose, câncer, envelhecimento acelerado, etc.).
- Localização nas mitocôndrias (efeito local particularmente bom e rápido sobre os radicais de oxigênio)
- Envolvido na redução da vitamina E oxidada.
- Disfunção mitocondrial, estresse oxidativo e coenzima Q10:
Disfunção mitocondrial/Doenças mitocondriais
- A disfunção mitocondrial e as doenças mitocondriais envolvem graus variáveis de defeitos metabólicos nas mitocôndrias. Esses defeitos são categorizados da seguinte forma:
- primário (geneticamente determinado)
- secundária (adquirida)
- As doenças mitocondriais são mais comuns do que se pensava anteriormente: prevalência de aproximadamente 11,8/100.000.
Causas da disfunção mitocondrial
(adaptado das diretrizes da Sociedade Alemã de Neurologia)
- Interrupções na produção de energia mitocondrial
- Em particular, os dois processos de produção de energia: fosforilação oxidativa (4) e degradação de ácidos graxos (1)
- Alto risco devido à formação de radicais livres e ao envolvimento de muitas enzimas.
- Como resultado de
- Primário: defeitos em genes nucleares ou mutações no mtDNA, z.Bdeleções singulares de mtDNA ou mutações pontuais de mtDNA-tRNA
- Secundário:
- Erros na geração de energia ou no controle de processos, z.B. devido a distúrbios metabólicos, metabólitos, poluentes, deficiência de coenzima Q10, L-carnitina, antioxidantes e cofatores
- Influências epigenéticas (z.B(do ambiente)
Sintomas
- Os sintomas das doenças mitocondriais clássicas ocorrem v.a...em tecidos com alta dependência da produção de energia mitocondrial e alta demanda energética, por exemplo, na área de:
- Olhos (visão)
- Otorrinolaringologia (ouvido interno)
- Sistema nervoso central (SNC) e sistema nervoso periférico
- Músculos cardíacos e esqueléticos
- pâncreas
- rim
- fígado
- Sintomas “típicos” como indicadores de distúrbios mitocondriais (Fonte: (Zeviani et al.)Carelli 2003):
- Adulto:
- fadiga
- fraqueza
- Problemas de concentração
- Humor deprimido
- Distúrbios da percepção sensorial
- Miopatias
- dor nas articulações
- Crianças:
- Hipotonia muscular generalizada ("bebê flácido")
- atraso no desenvolvimento psicomotor
- Acidose láctica
- Insuficiência cardiopulmonar
- Adulto:
Diagnóstico
Valores laboratoriais normais para parâmetros relevantes à função mitocondrial:
| Mitocôndrias |
|
| ATP intracelular | 2-8 μmol/l |
| inflamação | |
| PCR sensível | &< 5 mg/dl |
| Estresse oxidativo/Estresse nitrosativo (NO) |
|
| Estado antioxidante total (TAS, capacidade antioxidante) no soro | 1,3-1,7 mmol/l |
| Nitrotirosina (correlacionada com a formação de peroxinitrito) | &< 10 nmol/l |
Terapia com micronutrientes para disfunção mitocondrial:
- Enzimas antioxidantes como SOD, peroxidases, catalases (“1ª linha de defesa”)
- Coenzima Q10 (energia e proteção contra radicais livres)
- L-Carnitina (energia)
- Vitaminas C, D e E, selênio, zinco e compostos vegetais secundários ("2ª linha de defesa": proteção contra radicais livres, efeito anti-inflamatório)
- Cofatores (v.aComplexo de vitamina B)
- Possível recomendação de dosagem:
| Ingrediente ativo | 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 |
| Ácido α-lipóico | 200-600 mg |