RESUMEN ARTICULO CIENTIFICO 6. METABOLISMO ENERGETICO MITOCONDRIAL Y ENVEJECIMIENTO.

Se sabe que la mitocondria es un regulador para el envejecimiento, se dice que con la edad los mamíferos muestran mutaciones en su ADNmt y un deterioro en las vías respiratorias.

El proceso de producción de ATP en la mitocondria depende de oxigeno

La producción de ATP se basa en la cadena de transporte de electrones (ETC) integrado por los complejos, el NADH y FADH2 formados en la glucolisis, la oxidación de ácidos grasos y el ciclo de ácido cítrico son moléculas ricas en energía que donan electrones a la CTE. Los electrones se dirigen hacia aquellos compuestos con más potencial + oxidativo y la liberación gradual de la energía durante la transferencia de electrones se utiliza para bombear protones (H+) en el espacio intermembranal.

Los complejos I, III y IV funcionan como bombas de protones impulsados por la energía de oxidación. Estos protones presentan un potencial de acción de -150 a 180mv que impulsa la fosforilacion del ADP por la ATPasa.

Hay un proceso llamado fuga de protones o desacoplamiento mitocondrial en el que los protones pueden volver a entrar a la matriz sin contribuir a la síntesis de ATP y la energía del gradiente se convierte en calor, está regulado por proteínas desacoplantes (UCPs) o FCCP.

Un pequeño porcentaje de los electrones que se fugan, de los complejos I y III forman especies reactivas de oxigeno (ROS) que representa un 90% de la producción total de la célula, esto puede indicar que es en la mitocondria donde hay daño oxidativo relacionado con la teoría de radicales libres. Esto porque se ha demostrado que las mitocondrias se hacen más grandes y menos numerosas con la edad presentando anomalías en su fisiología y disminución en su actividad.

El ADNmt sufre deleciones puntuales relacionados con la actividad de la Cadena Respiratoria Mitocondrial.

La teoría mitocondrial del envejecimiento predice que los niveles de ADNmt aumentan de forma exponencial como consecuencia de los ciclos del estrés oxidativo, pero estudios comprobaron que en este caso no hay relación.

Existía una teoría que decía que el corazón tenía cierto número de latidos del corazón, y cuando estos terminaban moríamos.

Ahora se dice que el consumo de energía limita la longevidad, es decir, la tasa metabólica del organismo determina la vida útil. Verdad hasta cierto punto.

Estudios realizados en ratones indican que el aumento en el metabolismo oxidativo y el metabolismo de tejido adiposo puede contribuir al aumento en la vida y su resistencia en enfermedades metabólicas.

La restricción calórica es la única intervención dietética de aumentar la esperanza de vida máxima de los organismos, implica la restricción en un 20 a 50& de ingesta total de calorías, la regulación de este tipo reducirá el ROS y daño oxidativo que genera el envejecimiento, dependiendo de una familia de proteínas relacionadas con la levadura.

El aumento en la respiración mitocondrial y biogénesis da lugar a un reducido nivel de oxígeno en las mitocondrias y reducir la posibilidad de que la producción de ROS del complejo I y II o aumentando la superficie mitocondrial ; lo cierto es que no se sabe los mecanismos, otra idea es que un aumento en la respiración mitocondrial induciría a un bajo nivel en los ROS que estimulan los sistemas antioxidantes en defensa de la célula.

El papel de la mitocondria en el envejecimiento se sigue investigando sin saber aún los mecanismos que lo regulan, o las enzimas y compuestos que participan por lo que es producto de investigaciones hasta el día de hoy.

RESUMEN ARTICULO CIENTIFICO 5. LA MITOCONDRIA Y EL CORAZON

ARTICULO: LA MITOCONDRIA Y EL CORAZON

El corazón depende de la energía de la mitocondria para funcionar, betaoxidacion de ácidos grasos, cadena respiratoria de electrones y fosforilacion oxidativa. Los defectos en la estructura y función de  las mitocondrias se relacionan con enfermedades cardiovasculares.

Un ejemplo es la miocardiopatía dilatada o hipertrófica, defectos en la conducción cardiaca y muerte súbita, miocardiopatía isquémica y alcohólica y miocarditis.

Bioenergética. Las mitocondrias son muy abundantes en el corazón, de 20 a 40% total del volumen celular ya que es un tejido de demanda energética, su producción energética depende de factores genéticos codificados por el núcleo y ADNmt, que coordinan la función mitocondrial normal. Diversas vías interaccionan para generarla como son oxidación del piruvato, ciclo de ácidos tricarboxilicos, betaoxidacion mitocondrial  y la vía de fosforilacion oxidativa, que genera de 80 a 90 % ATP celular.

El corazón fetal funciona en un ambiente hipoxico, la glucosa y el lactato son los sustratos utilizados por la glucolisis y oxidación de lactato, ya en el periodo postnatal los ácidos grasos se convierten en el principal sustrato energético del corazón.

Con la edad el musculo cardiaco presenta cambios metabólicos, como ejemplo el aumento en el valor de los ácidos grasos saturados, reducción de ácidos grasos insaturados y cardiolipina.la cardiolipina es el fosfolípido celular más abundante, componente de la membrana mitocondrial interna, que desempeña el papel de transporte.

En las miocardiopatías se han documentado defectos discretos de la fosforilacion oxidativa mitocondrial o deficiencias en la cadena respiratoria. La miocardiopatía dilatada y la hipertrófica se encuentran acompañadas frecuentemente por niveles defectuosos de las actividades enzimáticas de la fosforilacion oxidativa y la cadena respiratoria.

La miocardiopatía hipertrófica se asocia a mutaciones puntuales patogénicas específicas del ADNmt, que se encuentran localizadas en nucleótidos altamente conservados a lo largo de la evolución, estas mutaciones se suelen acompañar de niveles reducidos de la actividad de enzimas respiratorias específicas.

Una miocardiopatía es a menudo consecuencia de mutaciones en proteínas transportadoras mitocondriales, por ejemplo la traslocasa de la carnitina- acilcarnitina, que facilitan el paso de metabolitos críticos a través de la membrana mitocondrial interna y mutaciones en la proteína frataxina que participa en el transporte mitocondrial de hierro. La miocardiopatía es la manifestación clínica primaria de diversas alteraciones hereditarias de la betaoxidacion mitocondrial de ácidos grasos.

Existe un mecanismo cardioprotector de autodefensa en el corazón isquémico que implica la apertura de canales mitocondriales de K+ sensibles al ATP que puede estar mediado por una mejoría de la producción del ATP, por una disminución de la sobrecarga de Ca en la matriz mitocondrial y un aumento de la generación de radicales libres del oxígeno que dan lugar a una activación de la proteincinasa C.

En la apoptosis están implicadas la disminución de la actividad de las enzimas mitocondriales (particularmente el complejo III) y la fosforilacion oxidativa,

Para el diagnostico en la actualidad se utiliza el análisis de las enzimas del músculo esquelético en pacientes con miocardiopatía y la biopsia muscular puede reemplazar la biopsia endomiocardica en la evaluación y seguimiento de la miocardiopatía basada en alteraciones mitocondriales.

La formación de células miocárdicas funcionales en el ratón y humanos se ha conseguido con el uso de células madre embrionarias  (ES) derivadas de estadios blastocitarios en fases preembrionarias. Esto promete aplicación para tratar la miocardiopatía por el reemplazo de cardiomiocitos defectuosos.

RESUMEN ARTICULO CIENTIFICO 4. MITOCHONDRIA AS ATP CONSUMERS IN CELLULAR PATHOLOGY

ARTICULO: Mitochondria as ATP consumers in cellular pathology

Christos Chinopoulos, Vera Adam-Vizi !

Las mitocondrias cumplen 3 funciones básicas a nivel celular: 1) proporcionar ATP para los procesos biológicos, 2) participar en la homeostasis de Ca 2+ y 3) generar y eliminar especies reactivas del oxigeno (ROS), además participa en las señales que conducen a la muerte celular.

Esta ultima, la muerte celular  esta relacionada con el deterioro mitocondrial y muchos padecimientos por  la homeostasis, ya que la función de la mitocondria es producir energía pero el proceso inverso causa la desaparición de muchas células, lo cual lleva a investigar sus causas.

A la muerte celular, denominada apoptosis se le relaciona con algunas moléculas que se liberan al citosol como como el citocromo c, Smac / Diablo,
endonucleasa G, FIA para nombrar unos pocos, al hecho de desconocer  la programación para su muerte se podría comparar con la “caja de Pandora”.

Al invertir el proceso de producción de ATP hay una molécula llamada F0F1-ATPasa que cumple la función de ATPsintasa pero en sentido inverso, es decir hidrolizar ATP. Las mitocondrias tienen mecanismo para perturbar la integridad de su membrana para formar un poro denominado “poro de transición de permeabilidad” (PTP) que permite el paso de solutos y agua que conducen a la hinchazón y posteriormente a la ruptura. Se dice que la molécula que origina estos cambios es “ciclofilina D” lo que se ha comprobado en ratones, esto para poder determinar porque la mitocondria consume energía y  de ciclofilina dependiente de PTP.

Actualmente se estudia el porque el consumo de ATP por la mitocondria lleva a una neurodegeneracion, la respuesta no se conoce pero las evidencias indican que la mitocondria juega un papel importante en la patogénesis de las enfermedades neurodegenerativas al haber síntomas como estrés oxidativo o insuficiencia respiratoria que están relacionadas con el consumo de ATP por esta y no su síntesis. Esto basado en la disminución de actividad del complejo 1 en la cadena respiratoria mitocondrial en autopsias de la corteza frontal, en pacientes con la enfermedad de Parkinson (EP), se utilizo rotenona como inhibidor y se comprobó la función de F0F1-ATPasa como bomba de protones. También el estrés oxidativo es otro factor que puede contribuir a la inversión de FOF1-ATO asa en condiciones patológicas en neurodegeneracion, Este daño oxidativo esta presente en pacientes con alzheimer, los ROS limitan la fornmacin de NADH.

En el citosol la disposición de ADP puede ayudar a la estimulación de la glucólisis para compensar el deterioro en la generación de ATP mitocondrial que las propias mitocondrias consumen.

El estudio de la funcion de la mitocondria es vital para comprender la regulación en la producción y consumo de energía, que a veces produce daños en el organismo como las enfermedades neuro degenerativas y que el consumo de energía por la misma mitocondria puede ser inversa, inhibirse y regularse  sin causar estragos si se dan las condiciones adecuadas.

Alumna: ZAVALETA BAHENA AZUCENA

RESUMEN ARTICULO CIENTIFICO 3. LOS COMPUESTOS DE FOSFATO DE ALTA Y BAJA ENERGIA

Articulo: LOS COMPUESTOS DE FOSFATO DE ALTA Y BAJA ENERGIA

Todo organismo necesita una fuente de energía para  realizar adecuadamente sus funciones, en nosotros esa fuente convertible en energía son los compuestos de fosfato y el ATP es el portador mas importante de la célula, así como otras enzimas como la ATPasa que convierten la energía de la hidrolisis del ATP en trabajo para la contracción de los músculos y así tener movimiento o los iones o la producción de luz. De la energía no toda se invierte en los procesos o reacciones, ya que parte se pierde en el ambiente como calor.

Actualmente se sabe que la energía de la hidrolisis de los compuestos de fosfato varia dependiendo si están en solución o en la superficie de las enzimas y que esta energía que se va a utilizar en un trabajo se encuentra predeterminada desde antes de las reacciones catalíticas, es decir la ruptura del compuesto.

Durante los años 20´ hasta los años 70´¨se estudio la hidrolisis del ATP por los efectos intramoleculares. De los compuestos de fosfato se saben que hay de alta y baja energía, esta energía depende exclusivamente de la naturaleza química del enlace que liga el residuo de fosfato al resto de la molécula.

Así los compuestos de fosfato con alta energía son los enlaces N-P del fosfato de creatina, el fosfato del enol del fosfoenolpiruvato, las uniones fosfoanhidrido del ATP y de PPi, el concepto de un compuesto “rico en energía” se refiere al hecho de que los enlaces presentan una Keq elevada para  la hidrolisis en agua e inversamente los enlaces “pobres” en energía tenían una Keq baja para la hidrolisis ejemplos son los fosfoesteres y el glicerol. Estos efectos dependían de la resonancia de oposición, las repulsiones electrostáticas y la distribución del electrón a lo largo del esqueleto de la molécula.

A partir de los años 70´S se descubrió que la mayoría de los compuestos de fosfatos presentes en los sistemas  biológicos estaban en solución e interactuaban fuertemente con el agua, protegiendo sus cargas y neutralizando la repulsión electrostática y formando puentes entre las moléculas, la Keq debía determinarse por las energías de solvatación de los reactivos y productos, esta energía es necesaria para remover a las moléculas de solvente que se organizan alrededor de una sustancia en solución, mientras más solvatada este es mas estable y menos reactiva que la que esta menos solvatada y la Keq esta determinada por la energía de solvatación entre los reactivos y productos, así la Keq es alta cuando los productos están mas solvatados que los reactivos.

En 1984 se probo la teoría de solvatación propuesta por George en 1970, para medir la solvatación se midió en el laboratorio la energía de hidrolisis de PPi en medios con diversas actividades de agua y con esto se ayudó a medir los resultados que tienen implicaciones fisiológicas importantes en procesos biológicos de la traducción de energía como la síntesis fotosintética de PPi, un ejemplo son los cromatóforos de bacterias fotosintéticas R. Rubrum que contienen una enzima pirofosfatasa inorgánica membranal, que sintetiza PPI cuando un gradiente electroquímico de protones se forma a través de la membrana de los cromatóforos iluminados, cuando la luz se apaga el PPi sintetizado previamente es metabolizado por la enzima antes mencionada.

El calor, su formación y su producción en los procesos biologiacos están siendo importantes en los estudios actuales, ya que está relacionado con ciertas enfermedades, su alteración en su formación se observa en casos como el control de peso corporal, la disfunción endocrina, el hipertiroidismo y la tasa de producción de calor así como la hormona tiroidea T3 implicada en la regulación térmica de vertebrados.

 Alumno: Zavaleta Bahena Azucena