Itt írjon a(z) Mito_Altern-ról/ről
Mitochondrielle Membran
Die Versorgung der Zelle mit ATP durch den Citrat-Zyklus und die Oxidative Phosphorylierung ist die Hauptfunktion der Mitochondrien. Jedoch werden bei der Energieproduktion auch schädliche Reagenzien frei, die der Körper, um weitere Schäden zu verhindern umwandeln muss. Der Sauerstoffverbrauch der Mitochondrien liegt im Schnitt bei mehr als 85% und dabei wird aus dem Sauerstoff, mit dem Alter zunehmend bis zu 5%, reaktionsfreudige Superoxidanionradikale. Es sind Auffälligkeiten zu erkennen, an welchen Enzymkomplexen der ox. Phosphorylierung die ROS (Radikalen Sauerstoff Spezies) entstehen. Vor allem Komplex 1 und Komplex 3 innerhalb der ETC (Elektronentransportkette) sind für die Produktion verantwortlich, wobei zu unterscheiden ist, dass bei Komplex 3 im passiven Zustand, also wenn wenig ATP produziert wird, ein höherer Ausstoß an ROS stattfindet als wenn die ATP-Synthese erhöht ist. Bei Komplex 1 wird in beiden Stadien also bei geringer und bei erhöhter ATP-Synthese viel ROS produziert, was diesen Komplex vermutlich zum Hauptproduzent erklärt.
Durch Antioxidantien schafft die Zelle es die Beschädigungen einzugrenzen, allerdings müssen dafür genügend Antioxidantien vorhanden sein. In der Matrix reduziert die manganabhängige Superoxiddismutase (SOD) die Superoxidanionenradikale zu Wasserstoffperoxid, dieses wird durch Gluthathionperoxidase(GPX) zu Wasser umgewandelt. Innerhalb der Membran passiert der gleiche Vorgang nur durch leicht abgewandelte Antioxidantien und zwar eine Cu/Zn-abhängige SOD und die GPX. Wenn den antioxidativen Enzymen die Cofaktoren fehlen dann nimmt die Schädigung der Mitochondrien durch Superoxidanionenradikale zu. Eine Besonderheit gibt es in den Herzmuskelzellen, deren Mitochondrien enthalten noch eine Menge an Katalase, um so über einen sekundären Weg Wasserstoffperoxid in Wasser umzuwandeln. Die mito. Membran besitzt viele ungesättigte Fettsäuren, welche für Schädigung durch ROS sehr empfänglich sind, des Weiteren können durch die Elektronenleakage der Komplexe an der inneren Membran durch Oxidation der Fettsäuren Lipidperoxide entstehen. Im höheren Alter steigt das Elektronenleakage an wodurch wiederum mehr Fettsäuren oxidiert werden, eine zunehmende Verschlechterung der Elektronendichtigkeit entsteht. Durch die veränderte Membran konnte in Tier- und Zellstudien nachgewiesen werden, dass die ox. Phoxphorylierung gestört, somit die ATP-Synthese verringert wird und zeitgleich eine erhöhte Bildung von ROS. ¹
Mitochondrielle DNA und Reparaturmechanismen
Durch die Nähe zu der Produktionsstätte der ROS ist die mito. DNA besonders stark der eventuellen Schädigung ausgesetzt. Schädigungen der DNA können von Desoxyribose-Schaden, Einzelstrangbrüchen, Doppelstrangbrüchen bis zu Veränderung der Basen reichen. Bisher wurden nicht viele Studien über die Schädigung der mitochondriellen DNA gemacht, jedoch wurde eine 10-fach höhere Menge an 8-Oxoguanin, einer geschädigten Base, in der mito. DNA als in der nuclearen DNA entdeckt. Dies wurde bisher als Grundlage für das Altern der Mitochondrien dargestellt. In früheren Studien wurden den Mitochondrien nachgesagt, dass sie keinerlei Reparaturmechanismen besitzen würden. Neuer Studien haben aber gezeigt, dass dem FPG-Protein ähnliche Strukturen vorhanden sind und diese ebenfalls Basen-Reparatur-Eigenschaften besitzt. ²
Quellen:
¹ https://www.jbc.org/content/272/41/25409.short
² https://www.thieme-connect.com/products/ejournals/html/10.1055/s-2008-1038564