mi a mitokondriális diszfunkció?

minden középiskolai biológia hallgatónak ugyanazokat a hazugságokat mondják.

nos, talán igazságosabb ugyanezt mondani, “az igazság hihetetlen leegyszerűsítése”.

a biology 101-ben azt mondták nekem, hogy a mag a “sejt agya”, a membrán a “sejtfal”, a mitokondriumok pedig a “sejt erőműve”.

az erőmű a cella …

* szervilizmus!*

beszéljünk a mitokondriumok számos funkciójáról a szervezetben, a mitokondriális diszfunkcióról és arról, hogy az in vitro biológiai vizsgálatok hogyan segítik a gyógyszerek biztonságát.

mit csinálnak a mitokondriumok a testben?

a mitokondriumok a test energiájának több mint 90% – át adenozin-trifoszfát (ATP) formájában teszik ki. Az ATP energiát szabadít fel, amikor lebomlik. Ez az energia létfontosságú az élet fenntartásához és az egészséges szervműködés támogatásához. A szervezet fő energiafogyasztói az agy, az izmok, a máj, a vesék, a gyomor-bél traktus, a szív és a tüdő. Bármennyire is fontos ez a szerep, a mitokondriumok számos más testi folyamat kulcsszereplői is (lásd az alábbi ábrát).

a mitokondrium előállításához körülbelül 3000 gén szükséges (a mitokondrium előállításához szükséges gének csak körülbelül 3% – át osztják ki az ATP termeléshez). Ezeknek a géneknek több mint 95%-A vesz részt a fent leírt folyamatokban, beleértve a legtöbb fő sejt metabolikus útvonalat, a pirimidin bioszintéziséhez szükséges sebességkorlátozó enzimek (dihidroorotát-dehidrogenáz) és a hem szintézis (d-amino-levulinsav-szintetáz) termelését, amelyek szükségesek a hemoglobin és a neurotranszmitter metabolizmusához.

ahogy a mitokondriális funkciók fenti sokaságából el lehet képzelni, a mitokondriális diszfunkció (lásd alább) jelentős egészségügyi problémákhoz vezethet, amelyek a test számos rendszerét érintik. A legsúlyosabb esetben akár szervi elégtelenséget és halált is okozhat.

mi a mitokondriális diszfunkció?

egyszerűen mitokondriális diszfunkció vagy mitokondriális diszfunkció a mitokondriumok normális működésének kudarca. Amikor a mitokondriumok nem felelnek meg a test energiaigényének, ennek az elégtelenségnek a tünetei merülnek fel. Ezek a következők: rohamok, stroke, jelentős fejlődési késések, szív-és veseproblémák, beszédproblémák, látás, emésztés, járás, valamint sok más tünet. Ezt nehéz lehet diagnosztizálni, mivel ezek közül a tünetek közül sok átfedésben van más betegségekkel. Így a mitokondriális betegség általában csak akkor gyanítható, ha három vagy több szervrendszer érintett.

míg a mitokondriális diszfunkció elsősorban a mitokondriális betegségben betöltött szerepéről ismert, számos betegség és rendellenesség jelentős tényezőjeként azonosították, beleértve a neurodegeneratív rendellenességeket (mint például az ALS, a Parkinson-kór és az Alzheimer-kór), a kardiomiopátiákat, a metabolikus szindrómát, a rákot és az elhízást.

mi okozza a mitokondriális diszfunkciót?

fiziológiai szinten a mitokondriális diszfunkciót bizonyos környezeti tényezők (például bizonyos gyógyszerek, foglalkozási vegyi anyagok és cigarettafüst) vagy genetikai rendellenességek (mind a mitokondriális, mind a nukleáris DNS) okozzák.

a környezeti tényezők közé tartoznak: bizonyos gyógyszerek, légszennyezés és részecskék, bizonyos foglalkozási vegyi anyagok és más mutagének.

celluláris szinten a mitokondriális diszfunkciót a következők okozzák:

(1) a belső mitokondriális membrán elektromos és kémiai transzmembrán potenciáljának csökkenése

(2) az elektrontranszport lánc nem megfelelő működése

vagy

(3) a kritikus metabolitok mitokondriumokba történő szállításának károsodása

a fentiek befolyásolják: a sejtciklust, az anyagcserét, a sejtek életképességét, a génszabályozást és a sejtek növekedésének és túlélésének egyéb kulcsfontosságú szempontjait.

általános tévhit, hogy mivel mitokondriális DNS-t örökölünk anyánk genetikai mitokondriális betegségétől, csak anyánktól örököljük. A genetikai mutáció azonban magában foglalja mind a mitokondriális, mind a nukleáris DNS mutációkat. A mitokondriális betegségek bármely szervrendszert érinthetnek, bármely életkorban megjelenhetnek, és attól függően, hogy a DNS-ben hol található a mutált gén, öröklődhetnek egy autoszómából, az X kromoszómából vagy az anyától. Eddig nincs gyógymód, a kezelések csak a tünetek kezelésére irányulnak.

mitokondriális diszfunkció és gyógyszerek

hogy tisztázzuk, a gyógyszerek alatt az orvos által felírt gyógyszereket értjük, nem pedig a tiltott fajtákat.

miért különösen a mitokondriumaink érzékenyek lehetnek a gyógyszerekre, érdekes kérdés. Úgy tűnik, hogy a mitokondriumok, amelyeket néha “Kanári-szigeteknek neveznek egy szénbányában”, különösen érzékenyek bizonyos gyógyszerekre. Ezek közé tartoznak az antimikrobiális szerek. A mitokondriumok származása szerepet játszhat ebben. A mitokondriumok bakteriális származásúak, ami azt jelenti, hogy először a baktériumokban jelentek meg jóval az emberek létezése előtt. Ez megmagyarázhatja, hogy a mitokondriumok miért érzékenyek az antimikrobiális szerekre: ez a génjeikben van (szó szerint). Például bizonyos antimikrobiális szerek blokkolják a mikrobiális riboszómákat. Azt állították, hogy a kábítószer-toxicitást sok esetben a sejt mitokondriumainak károsodása okozhatja, ami rengeteg tünetet és rendellenességet eredményez.

biztonságosabb gyógyszerek kifejlesztése: mitokondriális vizsgálatok

a specifikus és érzékeny in vitro vizsgálatok alkalmazása a korai gyógyszerfejlesztésben segít a kutatóknak kimutatni azokat a vegyületeket, amelyek negatívan befolyásolják a mitokondriális funkciókat. Ez lehetővé teszi a kutatók számára, hogy a fejlesztési folyamat korai szakaszában azonosítsák a gyógyszer által kiváltott mitokondriális toxicitást, és biztosítja, hogy a klinikai vizsgálatok szakaszába kerülő gyógyszerek biztonságosak legyenek. Az ilyen vizsgálatok a citotoxicitást és a sejtanyagcserét mérik a gyógyszerszűrés elősegítése érdekében. Például a bioszenzorok. A genetikailag kódolt bioszenzorok különböző sejtvonalakba építhetők be, beleértve az immortalizált rákos sejteket, tumorokat, indukálható pluripotens őssejteket (IPSC) és iPSC-eredetű sejteket. A tempomito (tempomito) egy genetikailag kódolt bioszenzor példája. A mitokondriumok kalcium-ingadozásait méri a mitokondriális diszfunkció kimutatására. A mitokondriális diszfunkció közvetett módon is mérhető a celluláris ATP-produkciók mérésével TempoATP alkalmazásával.