¿Qué es la Disfunción Mitocondrial?
A todos los estudiantes de biología de secundaria se les dicen las mismas mentiras.
Bueno, quizás sea más justo decir lo mismo, «simplificaciones increíbles de la verdad».
En biología 101, me dijeron que el núcleo es el «cerebro de la célula, la membrana es la «pared de la celda» y de la mitocondria es la «planta de energía de la célula».
La planta de energía de la célula…
*se encoge!*
Hablemos de las muchas funciones de las mitocondrias en el cuerpo, la disfunción mitocondrial y cómo los bioensayos in vitro ayudan a garantizar la seguridad de los medicamentos.
¿Qué hacen las mitocondrias en el cuerpo?
Las mitocondrias producen más del 90% de la energía del cuerpo en forma de trifosfato de adenosina (ATP). El ATP libera energía cuando se descompone. Esta energía es vital para mantener la vida y apoyar la función saludable de los órganos. Los principales consumidores de energía del cuerpo son el cerebro, los músculos, el hígado, los riñones, el tracto gastrointestinal, el corazón y los pulmones. Por importante que sea este papel, las mitocondrias también son actores clave en muchos otros procesos corporales (ver el diagrama a continuación).
Se necesitan unos 3000 genes para fabricar una mitocondria (por cierto, solo alrededor del 3% de los genes necesarios para fabricar una mitocondria se asignan a la producción de ATP). Más del 95% de estos genes están involucrados en los procesos descritos anteriormente, incluidas la mayoría de las principales vías metabólicas celulares, la producción de enzimas limitantes de velocidad para la biosíntesis de pirimidina (dihidroorotato deshidrogenasa) y la síntesis de hemo (d-amino-ácido levulínico sintetasa) necesarias para producir el metabolismo de la hemoglobina y los neurotransmisores.
Como se puede imaginar a partir de la plétora de funciones mitocondriales anterior, la disfunción mitocondrial (ver a continuación) puede conducir a problemas de salud significativos que afectan a muchos de los sistemas del cuerpo. En su fase más grave, puede incluso causar insuficiencia orgánica y la muerte.
¿Qué es la Disfunción Mitocondrial?
En pocas palabras, la disfunción mitocondrial o disfunción mitocondrial es el fracaso de las mitocondrias para funcionar normalmente. Cuando las mitocondrias no cumplen con los requisitos energéticos del cuerpo, surgen síntomas de esta insuficiencia. Estos incluyen: convulsiones, accidentes cerebrovasculares, retrasos significativos en el desarrollo, problemas cardíacos y renales, problemas con el habla, la vista, la digestión, caminar y muchos otros síntomas. Esto puede ser difícil de diagnosticar, ya que muchos de estos síntomas se superponen con otras enfermedades. Por lo tanto, la enfermedad mitocondrial solo se sospecha generalmente cuando tres o más sistemas de órganos están afectados.
Aunque la disfunción mitocondrial es conocida principalmente por su papel en la enfermedad mitocondrial, se ha identificado como un factor importante en muchas afecciones y trastornos, incluidos trastornos neurodegenerativos (como ELA, Parkinson y Alzheimer), cardiomiopatías, síndrome metabólico, cáncer y obesidad.
¿Qué causa la disfunción mitocondrial?
A nivel fisiológico, la disfunción mitocondrial es causada por la exposición a ciertos factores ambientales (como ciertos medicamentos farmacéuticos, productos químicos ocupacionales y humo de cigarrillo) o anomalías genéticas (de ADN mitocondrial y nuclear).
Los factores ambientales incluyen: ciertos medicamentos farmacéuticos, contaminación del aire y partículas, ciertos productos químicos ocupacionales y otros mutágenos.
A nivel celular, la disfunción mitocondrial es causada por:
(1) una reducción en el potencial transmembrana eléctrico y químico de la membrana mitocondrial interna
(2) el funcionamiento inadecuado de la cadena de transporte de electrones
o
(3) el transporte deteriorado de metabolitos críticos a las mitocondrias
Lo anterior afecta: el ciclo celular, el metabolismo, la viabilidad celular, la regulación génica y otros aspectos clave del crecimiento y la supervivencia celular.
Un error común es que, dado que heredamos nuestro ADN mitocondrial de la enfermedad mitocondrial genética de nuestra madre, se hereda solo de la de nuestra madre. Sin embargo, la mutación genética incluye mutaciones en el ADN mitocondrial y nuclear. Las enfermedades mitocondriales pueden afectar a cualquier sistema de órganos, aparecer a cualquier edad y, dependiendo de dónde se encuentre el gen mutado en nuestro ADN, heredarse de un autosoma, del cromosoma X o de la maternidad. Hasta ahora, no hay cura y los tratamientos solo tienen como objetivo tratar los síntomas.
Disfunción mitocondrial y Drogas
Para aclarar, por drogas se entiende las recetadas por su médico, no las ilícitas.
Por qué nuestras mitocondrias en particular pueden ser sensibles a las drogas es una pregunta interesante. A veces conocidas como las «canarias en una mina de carbón», las mitocondrias parecen ser particularmente sensibles a ciertas drogas en particular. Estos incluyen antimicrobianos. La ascendencia de las mitocondrias puede jugar un papel en esto. Las mitocondrias tienen ascendencia bacteriana, lo que significa que aparecieron por primera vez en las bacterias mucho antes de que existieran los humanos. Esto podría explicar por qué las mitocondrias son sensibles a los antimicrobianos: están en sus genes (literalmente). Por ejemplo, ciertos antimicrobianos funcionan bloqueando los ribosomas microbianos. Se ha postulado que la toxicidad de los medicamentos puede ser en muchos casos causada por el daño a las mitocondrias de nuestras células, lo que resulta en una gran cantidad de síntomas y trastornos.
Desarrollo de medicamentos más seguros: Ensayos mitocondriales
El uso de ensayos in vitro específicos y sensibles en el desarrollo temprano de medicamentos ayuda a los investigadores a detectar compuestos que afectan negativamente la función mitocondrial. Esto permite a los investigadores identificar la toxicidad mitocondrial inducida por medicamentos al principio del proceso de desarrollo y garantiza que los medicamentos que llegan a la etapa de los ensayos clínicos sean seguros. Tales ensayos miden la citotoxicidad y el metabolismo celular para ayudar con la detección de medicamentos. Como ejemplo están los biosensores. Los biosensores codificados genéticamente se pueden incorporar en varias líneas celulares, incluidas células cancerosas inmortalizadas, tumores, células madre pluripotentes inducibles (IPSC) y células derivadas de iPSC. TempoMito™ es un ejemplo de biosensor codificado genéticamente. Mide las fluctuaciones de calcio en las mitocondrias para detectar la disfunción mitocondrial. La disfunción mitocondrial también se puede medir indirectamente midiendo las producciones celulares de ATP usando TempoATP™.