Mitokondria, pajzsmirigy alulműködés
és fogyás

Utolsó számunkban összefoglaltuk a mitokondriális orvostudománynak nevezett, gyorsan fejlődő területet. [Luft, 1995]. Hangsúlyoztuk a károsodott mitokondriális funkció kritikus fontosságát a Parkinson-kór kialakulásában, de csak a mitokondriumok potenciális jelentőségét érintettük a fáradtság szindrómák, az állóképesség hiánya, a pszichés depresszió, a kognitív diszfunkció, az izomdisztrófia, az immunkárosodás és szenilitás szindrómák.

article

Amint a mitokondriális funkció mérésének biológiai technikái a 70-es évek óta egyre finomodnak, több mint száz betegségről van szó, amelyek mitokondriális alapúak [Luft, 1995]. Bár ezek a nyilvánvaló mitokondriális betegségek csak a lakosságunk kis részét érintik, kíváncsi vagyunk, hogy milyen mértékben finom? Szubklinikai ? a mitokondriális károsodás részt vehet a gyakoribb panaszokban. A nyilvánvaló mitokondriális betegségek csak a jéghegy csúcsa ? sokkal nagyobb és még nem azonosított anyagcsere-hiány?

Barnuló hatás?

A mitokondriális károsodás észrevételének nehézségeinek megértése érdekében feltehetjük magunknak a kérdést, hogy mekkora teljesítménycsökkenésre lenne szükség a barnuláshoz? villanykörte hatása észrevehető? Ha csendesen ülünk egy könyvet olvasva, fényforrásoktól, és valaki bekapcsol egy erős készüléket, mint például egy légkondicionáló, gyakran észreveszünk egy rövid elsötétítő hatást, amikor a hirtelen elektromos terhelés elvezeti az energiát a rendszerből. De ha ez a hatás percek alatt zajlik, észrevennénk? Valószínűleg nem. Tanítványaink fokozatosan tágulnak, hogy több fényt engedjenek be, mivel a megvilágítás csökken, és meglehetõsen alacsony lehet, mielõtt észrevennénk.

Amikor [SWF] belépek a nappalimba, nehezen tudom megmondani, hogy a háromutas lámpa 50, 100 vagy 150 wattra van-e kapcsolva ? különösen, ha erős napfényben vagy esti sötétségben vagyok. Talán Meg tudom különböztetni az 50 és 150 wattot, de ez viszonylag hatalmas különbség az abszolút energiafelhasználásban.

Tehát a kérdés továbbra is fennáll: a mitokondriális funkció károsodása miatti finom sejtenergia-hiány gyakran előfordul-e vagy sem? Lehetnek-e ezek a hiányok a leggyakoribb betegségek összetevői? Kezdjük feltárni ezt a kérdést az alapvető energiatermelés és annak szabályozásának áttekintésével.

Biológiai energiatermelés

Az emberi test energiaszükségletének döntő többségét (90% -át) mitokondriumok elégítik ki oxidatív foszforiláció [a folyamat részletes magyarázatát lásd az előző kiadásban]. Az oxidatív foszforilezés egy rendkívül kifinomult és hatékony rendszer az óriási mennyiségű energia előállításához, amelyek szükségesek a test szerkezetének és működésének fenntartásához, valamint a melegvérű állatok testhőmérsékletének szabályozásához. Az oxidatív foszforiláció teljes egészében a mitokondriumokban megy végbe (apró sejtorganellák, amelyek mind méretükben, mind felépítésükben szorosan hasonlítanak a baktériumokhoz).

A teljes folyamatot két szorosan összefüggő anyagcsere-folyamat hajtja végre: a citromsav ciklus, amely anaerob (oxigéntől független), és a elektronszállító lánc, amely aerob (oxigénfüggő) [lásd az 1 SDN v5n2p2]. Az összes oxigénfogyasztást és az energiatermelést hívjuk légzés. A hőenergia termelésével mért légzési sebességet ún az alapanyagcsere sebessége (BMR). Neurendokrin szinten a BMR-t pajzsmirigyhormon szabályozza.

Pajzsmirigy hormon

Amikor a pajzsmirigyhormonszint emelkedik, a sejtmagban lévő pajzsmirigy-receptorok fokozzák a DNS-transzkripciót, ami fokozza a specifikus mitokondriális fehérjék szintézisét [lásd jobbra az 1. ábrát]. Ezen mitokondriális fehérjék fokozott szintézise felfelé szabályozza a mitokondriális energiatermelést [Nelson et al., 1995; Kadenbach et al., 1995]. A pajzsmirigyhormon csökkenése leállította ezeknek a fehérjéknek a szintézisét és csökkentette a mitokondriális energiatermelést.

Teljes test kalorimetria

Az elektrontranszport oxigénfüggése módot ad a légzőrendszer teljes aktivitásának mérésére. Az oxigénfogyasztás és a testhő képződésének mérésével számszerűsíteni tudjuk az alapanyagcsere sebességét. Ezt megbízhatóan teljes test kaloriméter, lezárt, átlátszó műanyag doboz, hőmérőkkel és oxigénérzékelőkkel építik be a légkeringési rendszerbe. Az egész testre vonatkozó kalorimetria alkalmazásával megállapították, hogy az életkor növekedésével a bazális anyagcsere aránya életkorral összefüggő csökkenést mutat [lásd 2. ábra]. Az alapanyagcsere sebességét javasolták az öregedés biomarkerként [Hershey és Wang, 1980; Sokk, 1981].

A mitokondriumok kettős szabályozása

A mitokondrium és a sejt közötti szimbiotikus kapcsolat kölcsönösen előnyös. A sejt üzemanyagot, táplálékot és védő környezetet biztosít a mitokondriumok számára, a mitokondriumok energiát (ATP és redukáló erő) biztosítanak a sejt számára. Ez a szimbiotikus kapcsolat szintén függőségi viszony. A legtöbb sejt nem képes túlélni vagy fenntartani normális működését a mitokondriumok által termelt energia nélkül, és a mitokondrium nem maradhat fenn a sejt védőkörnyezetén kívül.

A távoli múltban a mitokondrium és a sejtek közötti szimbiózis nem biztos, hogy olyan közel volt. Feltételezték, hogy a mitokondrium egykor független baktériumszerű organizmus volt, amely képes volt önálló létezésre. Akár fertőzöttek ? a sejtek, amelyekben később megtelepedtek, vagy a sejtek elnyelik és felszívják a proto-mitokondriumokat, ismeretlenek. De feltételezhetjük, hogy a kezdeti kölcsönös függőség valószínűleg enyhe volt, és az idő múlásával nőtt.

Az egymásrautaltság növekedésének egyik módja a mitokondriális öröklés átadása. A mitokondriális elektrontranszportlánchoz ma szükséges 60 páratlan fehérje közül 13 kivételével mind kódolva vannak nukleáris DNS által. Ezeket a mitokondriális fehérjéket a sejt szintetizálja, a mitokondriumba szállítja, majd levágja és összeállítja a végső formájukba.

Ez az elrendezés nemcsak növeli a mitokondriális függőséget a sejttől, hanem fokozza ezen gének védelmét is. A nukleáris DNS sokkal stabilabb, mint a mitokondriális DNS (mtDNS). A nukleáris DNS jobban véd a szabad gyökökkel szemben, hisztonoknak nevezett szerkezeti védőfehérjékhez kapcsolódik, és aktív és robusztus javító mechanizmusokkal rendelkezik. Az mtDNS közvetlenül ki van téve a mitokondriumon belüli magas szabad gyökös fluxusnak, nincsenek védő hisztonjai, és minimális helyreállítási mechanizmusokkal rendelkezik. E különbségek eredményeként az mtDNS több mint tízszer gyorsabban mutálódik, mint a nukleáris DNS.

Az a tény, hogy egyes mitokondriális fehérjéket a sejt, másokat a mitokondriumok termelnek, dualisztikus mechanizmust biztosít mind a mitokondriális működés külső (sejtes), mind belső (mitokondriális) vezérléséhez. Míg a mitokondriális szabályozás sajátos mechanizmusai még mindig nagyrészt nem jellemezhetők, a kutatás üteme ezen a területen gyors. Valószínűleg lesz néhány jelentős áttörés a század vége előtt.

Pajzsmirigy alulműködés

Mivel a mitokondriális energiatermelés adja a teljes energiatermelés túlnyomó részét, a mitokondriális funkció szükséges és alapvető szempont a bazális anyagcsere sebességének szabályozásában. Más szavakkal, vagy a csökkent pajzsmirigyhormon, vagy a mitokondriális diszfunkció csökkentheti az alapanyagcsere sebességét és kiválthatja a hypothyreosis tüneteit (hideg kéz és láb, hideg idő iránti érzékenység, pszichés depresszió, kognitív nehézségek, száraz bőr, pikkelyes fejbőr, törékeny haj, menstruációs problémák), székrekedés, a gyomor HCl-termelésének csökkenése stb.). A nem pajzsmirigyhez kapcsolódó mitokondriális elégtelenség könnyen elszámolhatja a hypothyreosis tüneteinek magas gyakoriságát azokban az egyénekben, akiknek normális pajzsmirigyhormonszintje van. Talán a szubklinikai hypothyreosis jelentős része valóban mitokondriális elégtelenség.

Függetlenül attól, hogy hívják, a csökkent mitokondriális energiatermelés csökkenti a sejt működőképességét. Az érintett sejtpopulációktól függően ez csökkentheti a testhőmérsékletet, csökkentheti az immunfunkciókat, ronthatja a növekedést, csökkentheti a DNS-helyreállítást, károsíthatja a hallást, gyengítheti az izmokat, csökkentheti a szteroidok és a neurotranszmitterek szintézisét, és csökkentheti az idegrendszer elektromos képességeit. Ezek mind olyan tényezők, amelyek mind a mitokondriális betegségekhez, mind a hypothyreosishoz társulnak.

Fogyás

Az energiafogyasztás (elfogyasztott kalóriák) és az energiafelhasználás (elégetett kalóriák) egyensúlya jelentős tényező, amely befolyásolja a testtömeget és az összetételt. A mitokondriális funkció megfelelősége elengedhetetlen a magas alapanyagcsere és a sovány testtömeg fenntartásához.

A mitokondriális energiatermelés a szénhidráttól és a zsír üzemanyagoktól függ. Szénhidrátok (azaz., cukrok) az elsődleges üzemanyag gyors elérhetősége miatt. Zsírok (azaz., trigliceridek) a másodlagos (tartalék) üzemanyag tárolásra való alkalmassága és magas kalóriasűrűsége miatt. Gramm grammonként, a zsír több mint kétszer annyi szénhidrátot tartalmaz.

A zsír akkor mobilizálódik, ha a szénhidrát nem elegendő a test szükségleteinek kielégítésére. A triglicerideket eltávolítják a raktárból, és a véráramon keresztül a sejtekbe szállítják, ahol zsírsavakká és glicerinné bomlanak. A zsírsavakat ezután a mitokondriumokba karnitin szállítja, ahol a béta-oxidációnak nevezett folyamat apró darabokra aprítja. Ezeket a darabokat (acetát) betáplálják a citromsav-ciklusba, hogy ATP-t hozzanak létre, és NADH-t az elektrontranszportlánc táplálásához.

A mitokondriális funkció optimalizálása az energiatermelés javítása érdekében függhet mind a szénhidrát-, mind a zsírégető utak felhasználásától. Tudjuk, hogy a kritikus tápanyagoktól függ, amelyek támogatják a mitokondriális funkciót. Az utolsó számban leírtuk azokat a szerepeket, amelyeket 1) a karnitin (és az ALC) játszik a mitokondriumok zsírsavtranszportjában, 2) a Q koenzim az elektrontranszportláncban, 3) a liponsav a citromsavciklusban, 4) NADH és a FADH2 játszik szerepet abban, hogy a citromsav-ciklust összekapcsolja az elektrontranszport-lánccal, és 5) a B-komplex vitaminok koenzimekként játszanak ezekben a folyamatokban. De a pajzsmirigyhormon termeléséhez biokémiai/táplálkozási követelmények is vonatkoznak, amelyeket szintén figyelembe kell venni. Ezeknek a tápanyagoknak a hiánya közvetlenül károsíthatja a pajzsmirigyhormon-termelést, és ezáltal közvetett módon megzavarhatja a mitokondriális funkciókat.

Mikroelemek és pajzsmirigyhormon termelés

A pajzsmirigyhormon termelése a pajzsmirigyben zajlik. Ez a produkció magában foglalja a jódozás tirozin, egy diétás aminosav. A jódozás egy energetikailag szélsőséges folyamat, amely úgy tűnik, hogy erős oxidáló körülmények és szabad gyökök köztitermékeinek felhasználásával jár. Ehhez a folyamathoz nem csak jódra van szükség, hanem szelénre is.

Azt, hogy a pajzsmirigynek ez a speciális szelénigénye általános antioxidáns védelmet jelent-e egy egyébként veszélyes reaktív vegyi anyagokkal szemben, vagy a jódozáshoz szükséges esszenciális koenzimre vonatkoznak-e, még nem határozták meg. De egy májenzim felelős jódosítás a T4-ből a T3-ba szelenoenzim [Arthur et al., 1991].

A jódozási folyamat szélsőséges körülményei arra utalnak, hogy alapvetően függhet a pajzsmirigyen belüli mitokondriális (vagy mikroszómális?) Aktivitástól. A mitokondriális funkciót szisztémás szinten károsító tényezők károsíthatják a mitokondriális funkciót magában a pajzsmirigyben is. Ez egy pozitív visszacsatolási hurok lehetőségét sugallja, amely súlyosbíthatja a mitokondriális károsodás által okozott hypothyreózist.

A szabad gyökök és az antioxidánsok egyensúlya

Évtizedek óta bizonyítékok gyűlnek össze arról, hogy hidrogén-peroxidra van szükség a pajzsmirigyhormon termeléséhez. Nagyon valószínűnek tűnik, hogy hidrogén-peroxidra van szükség az aktiváláshoz. jód a tirozin jódozásához. Bár az antioxidánsokra egyértelműen szükség van a pajzsmirigy sejtjeinek megvédésére a folyamat oxidatív stresszének káros hatásaitól, létfontosságú, hogy ezek ne avatkozzanak bele magába a jódozási folyamatba. Megfelelően magas szinten egyes antioxidánsok nagyon alkalmasak lehetnek a legfontosabb jódos szabadgyökös köztitermékek csillapítására, és ezáltal gátolhatják a pajzsmirigyhormon-termelést, csökkenthetik az alapanyagcserét és csökkenthetik a testsúlycsökkenést és/vagy súlygyarapodást okozhatnak. Ezt a lehetőséget egy későbbi cikkben tárgyaljuk részletesebben.

Hivatkozások

Arthur JR, Nicol F és Beckett GJ. A szelén szerepe a pajzsmirigyhormon anyagcserében. Ban ben: Nyomelemek az emberben és az állatokban VII, Szerk .: Berislav Momcilovic. Az emberben és az állatokban található nyomelemekről szóló hetedik nemzetközi szimpózium anyagai, Zágrábi Egyetem Orvosi Kutatóintézet, 1991.

Hershey D és Wang H, New Age skála az emberek számára, Lexington Books, Lexington, 1980.

Kadenbach B, Barth J, Akgun R, Freund R, Linder D és Possekel S. A mitokondriális energiatermelés szabályozása az egészség és a betegségek terén. Biochimica et Biophysica Acta 1271: 103-9, 1995.

Luft R. A mitokondriális orvoslás fejlesztése. Biochimica et Biophysica Acta 1271: 1-6, 1995.

Nelson BD, LuciaKova K, Li R, Betina S. A pajzsmirigyhormon és a promoter sokféleség szerepe a nukleárisan kódolt mitokondriális fehérjék szabályozásában. Biochimica et Biophysica Acta 1271: 85-91, 1995.

Sokk ÉNy. A funkcionális életkor mutatói. Ban ben: Öregedés: Kihívás a tudomány és a társadalom számára, Hang 1, Biológia, Oxford University Press, New York, 1981.