Mitochondria - źródło naszej energii

Mogą być wydłużone i niktowate, rozgałęzione lub ziarniste. Stąd też ich nazwa – "mítos" to po grecku nić, zaś "chondríon" to grudka lub ziarnko. Te maleńkie – ich średnica wynosi 0,2-3 μm, zaś długość 2-9 μm – organelle w cytoplazmie komórek eukariotycznych mają za zadanie utlenianie prostych związków organicznych do dwutlenku węgla i wody.

Proces oddychania komórkowego jest podstawowym źródłem energii w komórkach. To dlatego niepozorne mitochondria są tak ważne, a medycyna mitochondrialna, jeszcze niedawno dostępna głównie dla wojska oraz czołowych sportowców, cieszy się coraz większym uznaniem i popularnością.

Budowa mitochondrium

Każde mitochondrium składa się z zewnętrznej, gładkiej błony (membrany), która przepuszcza małe cząsteczki, ale już nie molekuły protein. Wewnątrz znajduje się kolejna membrana z grzebieniem mitochondrialnym, składająca się w 70% z białek, zaś z 30% – z fosfolipidów. Ta błona jest przepuszczalna dla gazów i wody; w środku znajduje się łańcuch oddechowy, który składa się z 4 kompleksów enzymatycznych, odpowiadających za transport elektronów.

Wewnętrzna przestrzeń mitochondriów to macierz mitochondrialna, w której znajduje się mitochondiralne DNA (mtDNA). Natomiast między błonami mieści się kinaza adenylanowa – enzym, który uaktywnia się, kiedy synteza ATP, czyli adenozynotrifosforanu, nośnika energii w metabolizmie komórki, jest niewystarczająca. Każde mitochondrium ma mtDNA, mtRNA oraz rybosomy.

MtDNA koduje ok. 10% protein mitochondrialnych, a zawarte tam dane dotyczą struktury, reprodukcji i odnowy tych organelli. Ów bezcenny ładunek komórkowy znajduje się w macierzy i nie jest tam zabezpieczony. Dlatego mitochondrium jest tak wrażliwe na szkodliwe działanie wolnych rodników, toksyn czy promieniowania – o wiele łatwiej je uszkodzić niż nasze zwykłe DNA. To kluczowy moment – gdy mtDNA zostanie naruszone, nie da się go naprawić. Każdy ubytek czy defekt są nieodwracalne. Każda szkoda może prowadzić do zmian w działaniu mitochondriów i upośledzeń ich funkcji¹.

A najważniejszą z nich jest zaopatrywanie komórek w energię. Organelle te wytwarzają jej aż 95%. Dzieje się to w procesach rozkładu pirogronianu, cyklu kwasu cytrynowego, łańcucha oddechowego i procesie syntezy ATP. Tam dochodzi do procesu beta-oksydacji kwasów tłuszczowych – zaczyna się proces glukoneogenezy i syntezy ciał ketonowych. Mitochondria odgrywają także bardzo istotną rolę w tworzeniu materiału budulcowego komórki (biorą udział w syntezie aminokwasów oraz kwasów tłuszczowych), jej oczyszczaniu (dzięki nim dochodzi m.in. do rozkładu mocznika i amoniaku) oraz kontroli jej cyklu – wzroście i śmierci.

Jak powstało mitochondrium?

Fakt, że mitochondria posiadają w macierzy koliste cząsteczki DNA i rybosomy (zwane mitorybosomami), które umożliwiają im syntetyzowanie niektórych białek, oraz mnożenie się przez podział niezależny od podziału komórki, wskazuje na ich pochodzenie od tlenowych prokariontów (bakterii). Zdaniem naukowców zostały one najprawdopodobniej wchłonięte w procesie fagocytozy przez pierwotne komórki eukariotyczne, a z biegiem czasu stały się stałym fragmentem ich struktury.

Skutki uszkodzenia mitochondrium

MtDNA ulega mutacjom i zaburzeniom genetycznym, co z kolei ma wpływ na procesy starzenia się organizmu oraz może stanowić przyczynę schorzeń. Jeśli mitochondria szwankują, produkują mniejszą ilość energii. Zaczynają pojawiać się uszkodzenia komórek, które mogą prowadzić nawet do ich śmierci. Gdy taki proces zachodzi w wielu miejscach organizmu – narządy zaczynają nieprawidłowo funkcjonować. To zaś otwiera drogę chorobom². To dlatego tak ważne jest dbanie o to, by mitochondria jak najdłużej zachowały sprawność. Od tego bowiem zależy dobrostan organizmu.

I dokładnie tym zajmuje się medycyna mitochondrialna. Schorzenia, które mają związek z wadliwym działaniem mitochondriów, nazywane są mitopatiami lub cytopatiami mitochondrialnymi. Dzielą się na pierwotne i wtórne. Te pierwsze spowodowane są mutacjami w mtDNA i często wykrywane są wkrótce po urodzeniu. Często dotyczą tych systemów organizmu, które potrzebują ogromnych ilości energii, czyli układu nerwowego, mięśni szkieletowych lub serca.

Mitochondropatie wtórne występują w wyniku działania czynników zewnętrznych. Tych jest wiele: nieodpowiednia dieta, niedobory minerałów, witamin, długotrwały i zwiększony wysiłek fizyczny, stres czy przyjmowanie leków. Niebezpieczne są również stany zapalne, potrafią bowiem uszkodzić nasze małe elektrownie. To właśnie stopień, w jakim te organella zostaną uszkodzone, determinuje objawy i ich natężenie. I tak uszkodzenie mtDNA na poziomie 20% to sytuacja, z którą organizm sam sobie poradzi.

Na poziomie 40% powoduje spadek odporności i wzrost masy ciała, który nie jest spowodowany dietą. Może wystąpić także nietolerancja na alkohol. Przy 60% dochodzi już do schorzeń, które należy zaliczyć do grupy poważnych, pojawia się bowiem groźny kryzys energetyczny – organizm dba przede wszystkim o najważniejsze organy, tam kieruje rezerwy energetyczne. Mogą pojawić się zespół chronicznego zmęczenia, choroby z autoagresji, neurodegeneracje, a nawet nowotwory³.

Mutacja mitochondrium a zmęczenie i kłopoty z trawieniem

MtDNA jest delikatniejsze od genomu, dlatego też bardziej podatne na uszkodzenia. Kiedy mitochondria są osłabione, pojawiają się pewne symptomy, które – wyłapane odpowiednio wcześnie – mogą sugerować rozpoczynający się stan chorobowy. Jeśli więc nagle okazuje się, że zaczynamy narzekać na słabą kondycję, zmęczenie, problemy ze snem i koncentracją, kłopoty z trawieniem, bóle mięśni, stawów czy głowy, a do tego łatwiej się przeziębiamy – warto się zatrzymać. To mogą być oznaki degradacji mitochondriów. Niezahamowane w porę tempo mutacji mitochondrialnego DNA przyspieszy – i może doprowadzić do poważnych schorzeń.

Warzywa i owoce dobre dla mitochondriów

Warzywa i owoce to najlepsze źródło antyoksydantów; skuteczna i pomocna będzie także niskowęglowodanowa i bogata w tłuszcze dieta.

Wysiłek fizyczny pozytywnie działa na mitochondria

Aktywność fizyczna pozytywnie wpływa na te organelle, warto więc znaleźć czas na spacer czy ćwiczenia na powietrzu⁴.

Sen dobry dla mitochondriów

Przy zaburzeniach pracy mitochondriów warto postarać się, by nocny wypoczynek był długi (9 godz.) i miał dobrą jakość. Tu pomocna może być melatonina.

Jak dbać o kondycję mitochondrium?

Bardzo ważna jest odpowiednia suplementacja. Warto zadbać o podawanie kwasów omega-3, witamin B2, B3, B12, C i D3 oraz koenzymu Q10. Ten ostatni związek ma silne działanie przeciwutleniające i ochrania błony mitochondriów przed uszkodzeniami. To mur obronny, który osłania je przed inwazją wolnych rodników. Z badań wynika, że koenzym Q10 może zwiększać ilość tych organelli w mózgu5.

Istotne są także L-karnityna, która transportuje do mitochondriów tłuszcze potrzebne do wytwarzania ATP i magnez, wspomagający enzymy w wytwarzaniu ATP.

Selen, chrom i cynk dbają o właściwą strukturę błon w mitochondriach, chronią je przed wolnymi rodnikami oraz biorą udział w wytwarzaniu energii.

Z kolei kurkumina naprawia uszkodzenia oksydacyjne i zmniejsza ilość tlenu zużywaną przez organelle⁶. Specjaliści podkreślają, że przy właściwie dobranej suplementacji, pozytywne efekty pojawią się już po 2-3 miesiącach.

Jak zregenerować mitochondria?

Zabiegi naprzemiennej hipoksji (Interval Hipoxy Hiperoxy Treatment – IHHT) polegające na podawaniu tlenu o wysokim i niskim stężeniu, mają za zadanie odnowę mitochondriów. Niedługie, odbywające się pod kontrolą okresy (umiarkowanego) niedotlenienia mają pozytywny wpływ na organizm. Powodują w nim stres komórek, co uruchamia szereg obronnych reakcji powodujący, że w mitochondriach dochodzi do zmian adaptujących komórkę do stanu hipoksji. W rezultacie zwiększa się odporność organizmu – dlatego początkowo medycyna mitochondrialna stosowana była w przypadku żołnierzy i sportowców. To, w dużym skrócie, trening komórek, określany czasami jako legalny doping. Na skutek hipoksji uszkodzone mitochondria obumierają, a te, która się odbudowują, są zdrowe i silne. Proces regeneracji jest krótki⁷.

Terapia ta wykorzystuje najnowsze odkrycia medyczne. Warto podkreślić, że w 2019 r. Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny otrzymali naukowcy, którzy odkryli mechanizm wyjaśniający, jak komórki odczuwają i reagują na zmiany dostępności tlenu, oraz wykazali, jak organizmy dopasowują swoją fizjologię do zmiennych ilości O2. Instytut Karoliński docenił badania Williama G. Kaelina Jr. I Gregga L. Semenzy oraz sir Petera J. Ratcliffe’a.

Podczas zabiegu pacjent oddycha przez maskę. Chorzy określają go nawet jako relaksujący. Wśród wskazań do terapii IHHT znajdują się choroby metaboliczne, nadciśnienie, choroba wieńcowa, astma, zespół przewlekłego zmęczenia, choroby neurologiczne, układu oddechowego, insulinooporność, choroby tarczycy, borelioza, otyłość. Terapia wskazana jest po okresach zwiększonego wysiłku psychicznego i fizycznego, a także dla osób uprawiających wspinaczkę wysokogórską (jako trening adaptacyjny). Wykazuje również działanie przeciwstarzeniowe.