co je mitochondriální dysfunkce?

každému studentovi biologie na střední škole je řečeno stejné lži.

No, možná je spravedlivější říci totéž, „neuvěřitelné zjednodušení pravdy“.

V biologii 101, bylo mi řečeno, že jádro je „mozkové buňky“, membrána je „stěna buňky“ a mitochondrie je „elektrárna buňky“.

elektrárna článku …

* krčit!*

promluvme si o mnoha funkcích mitochondrií v těle, mitochondriální dysfunkci a o tom, jak biologické testy in vitro pomáhají zajistit bezpečnost léků.

co dělají mitochondrie v těle?

mitochondrie tvoří více než 90% energie těla ve formě adenosintrifosfátu (ATP). ATP uvolňuje energii, když je rozložena. Tato energie je životně důležitá pro udržení života a podporu funkce zdravých orgánů. Hlavními spotřebiteli energie v těle jsou mozek, svaly, játra, ledviny, gastrointestinální trakt, srdce a plíce. Jak důležitá je tato role, mitochondrie jsou také klíčovými hráči v mnoha dalších tělesných procesech(viz obrázek níže).

To trvá asi 3000 geny, aby se mitochondrie (pouze o 3% genů nutné, aby se mitochondrie jsou přiděleny na produkci ATP, mimochodem). Více než 95% z těchto genů se podílejí na procesy popsané výše, včetně většiny hlavních buněčných metabolických drah, výroba omezující rychlost enzymy pro biosyntézu pyrimidinových (dihydroorotate dehydrogenázy) a hemové syntézy (d-amino levulové kyseliny syntetázy) nutné, aby se hemoglobin a metabolismus neurotransmiter.

jak si dokážete představit z výše uvedeného množství mitochondriálních funkcí, mitochondriální dysfunkce (viz níže) může vést k významným zdravotním problémům ovlivňujícím mnoho systémů těla. Při nejzávažnějším může dokonce způsobit selhání orgánů a smrt.

co je mitochondriální dysfunkce?

jednoduše řečeno mitochondriální dysfunkce nebo mitochondriální dysfunkce je selhání mitochondrií normálně fungovat. Když mitochondrie nesplňují energetické požadavky těla, vznikají příznaky této nedostatečnosti. Patří mezi ně: záchvaty, mrtvice, významné vývojové zpoždění, problémy se srdcem a ledvinami, problémy s řečí, zrakem, trávením, chůzí a mnoho dalších příznaků. To může být obtížné diagnostikovat, protože mnoho z těchto příznaků se překrývá s jinými nemocemi. Mitochondriální onemocnění je tedy obvykle podezřelé pouze tehdy, jsou-li postiženy tři nebo více orgánových systémů.

Zatímco mitochondriální dysfunkce je známý především pro svou roli v mitochondriální onemocnění, to byla identifikována jako významný faktor v mnoha stavů a poruch, včetně neurodegenerativních poruch (jako je ALS, Parkinsonova a Alzheimerova choroba), kardiomyopatie, metabolického syndromu, rakoviny a obezity.

co způsobuje mitochondriální dysfunkci?

na fyziologické úrovni je mitochondriální dysfunkce způsobena expozicí určitým faktorům prostředí (jako jsou určité farmaceutické léky, pracovní chemikálie a cigaretový kouř) nebo genetickými abnormalitami (mitochondriální i jaderné DNA).

faktory životního prostředí zahrnují: určité farmaceutické léky, znečištění ovzduší a částice, určité pracovní chemikálie a další mutageny.

na buněčné úrovni je mitochondriální dysfunkce způsobena:

(1) snížení elektrické a chemické transmembránový potenciál na vnitřní mitochondriální membráně,

(2) nesprávné fungování elektronového transportního řetězce

nebo

(3) zhoršená dopravní kritických metabolitů do mitochondrie,

výše uvedené ovlivňuje: buněčný cyklus, metabolismus, životaschopnost buněk, genové regulace a další klíčové aspekty buněčného růstu a přežití.

běžná mylná představa je, že od té doby, co zdědíme naši mitochondriální DNA z genetického mitochondriálního onemocnění naší matky, se dědí pouze od naší matky. Genetická mutace však zahrnuje mitochondriální i nukleární DNA mutace. Mitochondriální onemocnění může postihnout jakýkoliv orgán, systém, objevit v každém věku, a, v závislosti na tom, kde v naší DNA mutovaného genu je dědičné z autosome, chromozom X, nebo mateřských. Zatím neexistuje žádný lék a léčba se zaměřuje pouze na léčbu příznaků.

mitochondriální dysfunkce a léky

Chcete-li objasnit, léky se rozumí léky předepsané lékařem, nikoli nezákonným druhem.

proč zejména naše mitochondrie mohou být citlivé na drogy, je zajímavá otázka. Mitochondrie, někdy označované jako „kanárky v uhelném dole“, se zdají být zvláště citlivé na určité léky. Patří sem antimikrobiální látky. V tom může hrát roli původ mitochondrií. Mitochondrie mají bakteriální původ, což znamená, že se poprvé objevily v bakteriích dlouho předtím, než lidé existovali. To by mohlo vysvětlit, proč jsou mitochondrie citlivé na antimikrobiální látky: je to v jejich genech (doslova). Například některé antimikrobiální látky působí blokováním mikrobiálních ribozomů. Předpokládalo se, že toxicita léků může být v mnoha případech způsobena poškozením mitochondrií naší buňky, což má za následek nepřeberné množství příznaků a poruch.

Rozvojových bezpečnější léky: Mitochondriální Testy

použití specifické a citlivé in vitro testech na začátku vývoje léčiv pomáhá výzkumníkům detekovat sloučeniny, které negativně ovlivňují mitochondriální funkce. To umožňuje vědcům identifikovat mitochondriální toxicitu vyvolanou léky na počátku vývojového procesu a zajišťuje, že léky, které dosáhnou fáze klinických studií, jsou bezpečné. Takové testy měří cytotoxicitu a buněčný metabolismus, aby pomohly při screeningu léků. Příkladem jsou biosenzory. Geneticky kódované biosenzory mohou být začleněny do různých buněčných linií, včetně nesmrtelných rakovinných buněk, nádorů, indukovatelných pluripotentních kmenových buněk (IPSC) a buněk odvozených od iPSC. TempoMito™ je příkladem geneticky kódovaného biosenzoru. Měří kolísání vápníku v mitochondriích k detekci mitochondriální dysfunkce. Mitochondriální dysfunkce může být také měřena nepřímo měřením buněčné produkce ATP pomocí TempoATP™.