Что такое митохондрии?

• Митохондрии — это клеточные органеллы.
• длиной от 0,5 до 10 мкмоль
• занимают от 3 до 30% объема клетки.
• Его площадь составляет 14 000 м².
• Клетки содержат до 1000 митохондрий (в зависимости от функции конкретной клетки).

Каково строение митохондрии?

• Содержит собственную «мДНК» (структуру ДНК и рибосом, как у бактерий).
• Небольшое двухцепочечное кольцо ДНК (v.a. (передается по наследству от матери)
• 2–10 копий на митохондрию
• Компактный (приблизительно 1000 белков; почти исключительно кодирующие последовательности)
• Защита гистонов отсутствует
• Практически отсутствуют механизмы обнаружения и устранения неисправностей.
• Следовательно, митохондрии легко повреждаются в результате окислительных процессов. & Нитрозативный стресс (свободные радикалы) может нанести вред!

Каковы функции митохондрий?

1. Производство энергии
   1. Митохондрии — это энергетические станции и двигатели наших клеток: макронутриенты (углеводы, белки, жиры) содержат химически связанную энергию, которая недоступна клеткам напрямую (сравните с «маслом»). Эта энергия сначала должна быть переработана вне митохондрий. Подобно «бензину» в двигателе, переработанные питательные вещества сжигаются (при поддержке «кофакторов») для выработки полезной энергии.
   2. 95% клеточной энергии вырабатывается в митохондриях, примерно 65 кг АТФ в день, посредством окислительного фосфорилирования, бета-окисления и цикла лимонной кислоты.
   3. Побочным продуктом производства энергии являются свободные радикалы, которые приводят к окислительному стрессу (физиологически 2-5% кислорода; возможно, увеличивается до 25%). Проблема: риск повреждения клеток 1-3 свободными радикалами высок (окислительное повреждение митохондрий происходит в 10-20 раз чаще, чем ядерной ДНК)!
2. Участие в важных внутриклеточных процессах посредством митохондриальной ДНК. (мДНК), z.B. :
   1. Контроль клеточных функций (посредством концентрации кальция)
   2. Защита остальной части клетки от свободных радикалов.
   3. Сигнальная функция иммунной системы (z.B. (Защита от вирусов)
   4. Участвует в аутофагии (митофагии) и апоптозе.
3. Обеспечение промежуточными продуктами для анаболических процессов в цикле лимонной кислоты. (например, кетокислоты, лимонная кислота), z.B. для биосинтеза аминокислот и жирных кислот, глюконеогенеза, образования гема.

Четыре важнейших источника выработки энергии в митохондриях:

Ключевые сопутствующие факторы для этих 4 процессов генерации энергии:

Без u.g. Кофакторы не способны катализировать процессы производства энергии в митохондриях. Поэтому их достаточное количество имеет важное значение. v.a. Следует учитывать следующие сопутствующие факторы:

• витамины группы В
• L-карнитин
• Коэнзим Q10
• магний
• Альфа-липоевая кислота (АЛК)
• сера
• медь
• Кальций
• железо
• марганец

Реклама 1: Бета-окисление и важная роль L-карнитина:

• Энергетический метаболизм: L-карнитин как «биопереносчик» жирных кислот в митохондрии.
  • Транспортная молекула для свободных длинноцепочечных жирных кислот в митохондриях
  • 95% случаев обнаружения L-карнитина в сердце и...Скелетные мышцы, потому что там высока потребность в энергии, а следовательно, и высокая «потребность митохондрий».
  • Повышение производительности
• Влияние на уровень липидов в крови
• Обладает мембраностабилизирующими, антиоксидантными и нейропротекторными свойствами.
• Иммунная система: Повышенная…
  • Пролиферация лимфоцитов
  • Фагоцитарная активность гранулоцитов и моноцитов
  • активность естественных клеток-киллеров
• детоксикационная функция
  • Метаболизм токсичных веществ в печени: транспортная молекула («биопереносчик») токсичных метаболитов для выведения через почки.

Реклама 4: Дыхательная цепь (окислительное фосфорилирование) и важная роль коэнзима Q10:

• Энергетический метаболизм: Коэнзим Q10 является центральным компонентом дыхательной цепи (цепи переноса электронов) во внутренней митохондриальной мембране (превращение окисленного убихинона в восстановленный убихинол).
• антиоксидант
  • Снижает окислительный стресс и его последствия (атеросклероз, рак, ускоренное старение и т. д.).
  • Локализация в митохондриях (особенно хорошее и быстрое локальное воздействие на кислородные радикалы).
  • Участвует в восстановлении окисленного витамина Е.
• Дисфункция митохондрий, окислительный стресс и коэнзим Q10:

Митохондриальная дисфункция/Митохондриальные заболевания

• Митохондриальная дисфункция и митохондриальные заболевания связаны с различными степенями метаболических дефектов в митохондриях. Эти дефекты классифицируются следующим образом:
  • первичный (генетически детерминированный)
  • вторичный (приобретенный)
• Митохондриальные заболевания встречаются чаще, чем считалось ранее: распространенность составляет приблизительно 11,8 случаев на 100 000 человек.

Причины митохондриальной дисфункции

(Адаптировано из рекомендаций Немецкого общества неврологии)

• Нарушения в процессе выработки энергии митохондриями.
  • В частности, два процесса производства энергии: окислительное фосфорилирование (4) и расщепление жирных кислот (1)
  • Высокий риск обусловлен образованием радикалов и участием множества ферментов.
  • В результате
    • Первичные причины: дефекты в ядерных генах или мутации в митохондриальной ДНК. z.B. единичные делеции мтДНК или точечные мутации мтДНК-тРНК
    • Вторичный:
      • Ошибки в процессе выработки энергии или управлении технологическими процессами. z.B. вследствие нарушений обмена веществ, метаболитов, загрязняющих веществ, дефицита коэнзима Q10, L-карнитина, антиоксидантов и кофакторов.
      • Эпигенетические влияния (z.B. (из окружающей среды)

Симптомы

• Проявляются симптомы классических митохондриальных заболеваний. v.a. в тканях с высокой зависимостью от митохондриального производства энергии и высокой потребностью в энергии, например, в области:
  • Глаза (зрение)
  • ЛОР (внутреннее ухо)
  • Центральная нервная система (ЦНС) и периферическая нервная система
  • Сердечные и скелетные мышцы
  • поджелудочная железа
  • почка
  • печень
• «Типичные» симптомы как индикаторы митохондриальных заболеваний (Источник: (Zeviani et al.)Карелли 2003):
  • Взрослый:
    • усталость
    • слабость
    • Проблемы с концентрацией
    • Подавленное настроение
    • Расстройства сенсорного восприятия
    • Миопатии
    • Боль в суставах
  • Дети:
    • генерализованная мышечная гипотония («вялый младенец»)
    • задержка психомоторного развития
    • Лактацидоз
    • Сердечно-легочная недостаточность

Диагностика

Нормальные лабораторные значения параметров, имеющих отношение к функции митохондрий:

Митохондрии
АТФ внутриклеточный Пируват лактат Лактат-пируват Q10 L-карнитин ЛДГ (сыворотка) Активные митохондрии (см. митохондриальная активность)	2-8 мкмоль/л 39-82 мкмоль/л 5-20 мг/дл (0,55-2,2 ммоль/л) < 20:1 (идеальное соотношение 10:1) 0,5-2,5 мг/л 20-50 ммоль/л < 245 Ед/л > 99%
воспаление
чувствительный С-реактивный белок ИЛ-6 ИЛ-8 ИЛ-10 (Т-клетки) ФНО-α (макрофаги)	< 5 мг/дл < 5 пг/мл < 2 пг/мл < 1072 пг/мл < 0,5 пг/мл или < 8,1 пг/мл
Окислительный стресс/Нитрозативный (NO) стресс
Общий антиоксидантный статус (ТАС, антиоксидантная способность) в сыворотке крови МДА (малоновый диальдегид) в плазме с ЭДТА Гидропероксиды (1 FORT = 7,6 мкмоль/л H2O2)	1,3-1,7 ммоль/л 0,36-1,42 мкмоль/л < 230 ФОРТ
Нитротирозин (связан с образованием пероксинитрита) Голо-транскобаламин в сыворотке (витамин B12 = поглотитель оксида азота) или метилмалоновой кислоты (маркер дефицита витамина B12) в моче.	< 10 нмоль/л < 50 пмоль/л < 2 нмоль/моль креатинина

Микронутриентная терапия при митохондриальной дисфункции:

• Антиоксидантные ферменты, такие как СОД, пероксидазы, каталазы («первая линия защиты»)
• Коэнзим Q10 (энергия и защита от свободных радикалов)
• L-карнитин (энергия)
• Витамины C, D и E, селен, цинк и вторичные растительные соединения («вторая линия защиты»: защита от свободных радикалов, противовоспалительное действие).
• Кофакторы (v.a. Комплекс витаминов группы В
• Возможные рекомендации по дозировке:

Активный ингредиент	доза
Витамин С Витамин Е селен Полифенолы (z.B. Ресвератрол) Коэнзим Q10	3 x 0,5-1 г 200-400 мг 100 мкг 40-125 мг 60-150 мг
Витамины B1/B2/B3 Вит.Витамин B6/B12/Фолиевая кислота/Витамин B5	50-100 мг/10-100 мг/50-75 мг 50-100 мг/1 мг/1 мг/10-100 мг
цинк марганец магний Ненасыщенные жирные кислоты L-карнитин	20-60 мг 2-30 мг 300-500 мг 1-3 г 1-3 г
α-Липоевая кислота	200-600 мг