Mitocondrias En Medicina

ABSTRACT

Mitochondria are one of the most prominent cytoplasmic organelles and are found in almost all eukaryotic cells. Observed microscopically, have a characteristic structure: mitochondria are elongated or oval form of several microns in length and is surrounded by two distinct membranes, an outer and an inner, very retracted. Mitochondria are the energy-producing organelles. The cell needs energy to grow and multiply, and mitochondria provide almost all of this energy completing the final stages of the decomposition of food molecules. These final steps consisting of oxygen consumption and carbon dioxide production, process called respiration, by its similarity to pulmonary respiration. Without mitochondria, animals and fungi would not be able to use oxygen to extract all the energy from the food and keep her growth and ability to reproduce. Called anaerobic organisms live in environments without oxygen, and all lack mitochondria.

Mitochondria (Greek myths = wire strand; chondros = grain, lump, cartilage): The plant cell. Autorreplicantes organelles which are found in the cytoplasm of eukaryotic cells surrounded by two membranes, complete the process of generating glucose consumption (by Chemiosmosis) ATP most needed by the cell for its functions.

Tiny dual cell structure responsible for the conversion of nutrients in the energy rich compound adenosine triphosphate (ATP), which acts as a fuel cell membrane. For this role, called respiration, it is said that mitochondria are the engine of the cell.

Mitochondria found in eucaryotic cells (cells with the core delimited by membrane). The number of mitochondria in a cell is dependent on this function. Cells with particularly high energy demands, such as muscle, have many more mitochondria than others. Defendant for its resemblance to the aerobic bacteria (ie, they need oxygen), scientists believe that mitochondria have evolved from a symbiotic or cooperative relationship between aerobic bacteria and an ancestral eukaryotic cell.Mitochondria main function is cellular respiration. In recent years the study of the role of the mitochondria in ageing and disease pathophysiology has increased providing new knowledge in animal models as well as in human beings.

Objective: in this review we present a brief descritption of the mitocondria, its DNA and its role in ageing and in particular in neurodegenrative diseases. Method: along the review we cover the mitochondrial function and dysfunction in neurodegenerative diseases such as Huntington, Parkinson, Alzheimer and amyotrophic lateral sclerosis emphasizing on recent advances. Conclusion: the mitochondria plays a relevant role in the pathogenesis of various neurodegenerative diseases, the understanding of the cellular mechanisms involved would allow the development of new therapeutic interventions.

Key words: mitochondria, mitochondrial DNA, mitochondrial dysfunction, neurodegeneration.

La mitocondria

la mitocondria su estructura y función caracterizada para un número importante de enfermedades puramente mitocondriales, recién, se ha propuesto un papel relevante en las enfermedades neurodegenerativas y envejecimiento cerebral

Históricamente la primera descripción de la mitocondria se realizó durante el siglo IX; en 1929 Karl Lohmann descubre el adenosín-trifosfato o ATP cuya producción es una función determinante de la mitocondria. A mediados de los cincuentas con el advenimiento de la microscopia electrónica se identificó plenamente esta estructura y se le relacionó como sitio de oxidación comenzando el estudio de la cadena respiratoria. Para la década de los sesentas se detalla el DNA mitocondrial, se describen a la ubiquinona (o coenzima Q10) y al citocromo C como parte de la cadena respiratoria. Entre 1962 y 1970 se fórmula la denominada Hipótesis quimiosmótica que explica la síntesis de ATP mediante el movimiento de iones hidrógeno. En los ochentas se completa la secuencia del DNA mitocondrial identificandosé algunos genes, se describe la replicación del mismo y se establece la primera identificación molecular de las enfermedades mitocondriales.

Entre 1961 y 1997 Paul Boyer y John Walker; comparten el Premio Nobel por las funciones enzimáticas. En la década de los noventas se adquiere interés por mitocondria y apoptosis, estructuras de los complejos III, IV y actividad complejo V.

La mitocondria

Es un organelo celular cuya función primordial es la de obtener energía tras el proceso oxidativo que ocurre sobre distintos metabolitos (fosforilación oxidativa). Estructuralmente posee dos membranas: una externa y otra interna. La membrana externa esta conformada por una bicapa lipídica y está en contacto con el citoplasma constituyendo un saco cerrado; la membrana interna se caracteriza por invaginaciones denominadas crestas, mismas que penetran en la matriz mitocondrial y cuenta con un espacio intermembranas o espacio intercrestal el cual contiene un líquido denominado hialoplasma. En esta membrana interna se encuentran mecanismos de la cadena transportadora de electrones y de la ATP-sintasa, que permiten la transformación de la energía de oxidación en ATP. Por último, la matríz mitocondrial contiene DNA mitocondrial, mitoribosomas y RNA mitocondrial. En su interior se llevan a cabo reacciones de vital importancia como el ciclo de Krebs y beta-oxidación de ácidos grasos.

Las mitocondrias son heredadas de la madre debido a que en el gameto masculino las mitocondrias se localizan predominantemente en la cola del espermatozoide no participando en la fertilización, recién se ha propuesto la ubiquitinación como mecanismo de degradación; aunque existen reportes en moluscos de trasmisión mitocondrial paterna. Las consecuencia hereditarias de lo anterior son que las madres afectadas con alguna mitocondropatía herederán el carácter a toda su descendencia mientras que los padres afectados simplemente no la transmitirán. La mitocondria posee un DNA circular propio (mtDNA), de un tamaño de 16,569 pares de bases o 16 kilobases, conteniendo un pequeño número de genes, distribuidos entre la cadena H y L. Codifica para unos 37 genes: 13 para subunidades de los complejos respiratorios I, III, IV y V, 22 para RNA de transeferencia (tRNA) y 2 para RNA ribosomal (rRNA). Las dos cadenas del mtDNA reciben el nombre de cadena L (light) y H (Heavy) de acuerdo a su coeficiente de sedimentación. La región no codificante del mtDNA se conoce como D-Loop o lazo D y aloja los promotores de replicación de la cadena H y L, el sitio de unión de factores de transcripción y secuencias asociadas con la terminación, entre otras. Existen algunos términos de relevancia en lo referente a la herencia mitocondrial; poliplasmia se refiere al número de copias de mtDNA por célula que por lo general oscila alrededor de 10, heteroplasmia es la presencia de mas de un tipo de mtDNA en una mitocondria de un sólo individuo en oposición a la homoplasmia. La tasa de mutaciones en el mtDNA es de a 5 a 10 veces mayor que en el DNA nuclear, siendo la región control (CR) la mas afectada, esto a su vez ha dado herramientas importantes para estudios evolutivos.

Función mitocondrial

Dentro de las funciones que realiza la mitocondria la más importante es la cadena respiratoria; dicha cadena esta compuesta de cinco complejos que se describirán brevemente

Complejo I: también conocido como NADH deshidrogenasa (ubiquinona oxidoreductasa) es un nucleótido con electrones de alta energía proveniente del ciclo del ácido cítrico. El complejo I transfiere electrones del NADH a la ubiquinona o coenzima Q (CoQ) y luego al succinato, siguiente paso en la cadena de transporte. Al pasar de un transportador al siguiente, los electrones liberan energía que es utilizada por el complejo para bombear protones (H+) de la matriz al espacio intermembrana. Esto genera un gradiente transmembrana que termina activando a la enzima ATPsintetasa o ATPasa.

Complejo II: succinato-ubiquinona reductasa o succinato deshidrogenasa; en este complejo se transfiere electrones del succinato a la CoQ. En esta etapa no se produce traslocación de protones a través de la membrana; por lo tanto, el complejo II es un simple transportador entre los complejos I y III.

Complejo III: citocromo bc, en este complejo se transporta electrones de la CoQ al citocromo C. En esta etapa hay traslocación de protones.

Complejo IV: constituido por la enzima citocromo C oxidasa que utiliza al citocromo C (Cit C) como sustrato. La enzima toma cuatro electrones del citocromo c y los transfiere a dos moléculas de oxígeno formando agua. Esta es la única circunstancia en que el oxígeno, adquiere en forma simultánea cuatro electrones. En esta etapa hay traslocación de protones.

Complejo V: Constituido por la enzima ATPasa (ATP sintasas) que funciona en forma reversible. La enzima aprovecha la energía generada por la translocación de protones en los complejos I, III y IV para sintetizar ATP que es el objetivo final de todo este mecanismo. Actuando en forma reversible,

la ATPasa puede a su vez, hidrolizar el ATP para bombear, contra gradiente, protones desde el espacio intermembrana hacia la membrana, o sea el mecanismo inverso que se verificaba en los complejos I, III, y lV.

Mitocondria y muerte celular

Conocemos dos mecanismos de muerte celular: necrosis y apoptosis, los cuales tienen mecanismos distintos tanto histológicos como bioquímicos. La muerte celular por necrosis se da por una lesión; isquemica traumática, esta ocurre en áreas muy afectadas, presenta un colapso bioquímico que genera radicales libres y excitotóxinas. Dentro de los hallazgos histológicos que presentan son: disolución

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