Introduccion a la radiacion ultravioleta(uv) y el ozono

El sol proporciona energia , la cual de convierte en luz visible y rayos infrarojo en su mayor parte. la energia que rercibe la tierra proviene de una capa relativamente delgada del sol llamada fotosfera o corteza que se encuentra a 4000-6000K. la energia que mantiene esta temperatura tiene su origen en reacciones termonucleares, que se producen en la parte central del sol.
la radiacion emitida por el sol ccomplende una amplia gama de longitudes de onda, que conforman el espectro electromagnetico.
la radiacion ultravioleta es dañina para los organismos biologicos, el ozono impide que llege a la superficie terrestre. aunque tambien la radiacion uv tiene efectos beneficiosos para los animales y las plantas, ya que interviene en la foncion fotosintetica de los vegetales y en la sintesis de la vitamina D elemento fundamental para elm adecuado desarrollo de la estructura osea. en los ultimos años el ozono esta ciendo destruido por actividades industriales y no industriales, los efectos de la disminucion de ozono son leciones cutaneas, quenmaduras de piel , hasta cancer por parte de la radiacion uv-B. se ha demostrado que el cancer de piel disminuye con la latitud, a 30 grados se recibe tres veces mas radiacion uv-B que a 60grados , devido a que la radiacion recorre mas distancia.
ademas la radiacion afecta el ADN a igual que puede inhibir la fotosintesis.
la capa de ozono es un gas constituido por tres moleculas de oxigeno, y se encuentra diluido en el aire y se esparce desde el suelo hasta la estratosfera, acondiciones de presion y temperaturas normales el ozono mediria 3mm de grosor. la capa de ozono no tiene un espesor contante varia con la epoca  y latitud, los limites extremos son 100-500 Dobson (DU)*.
*unidad Dobson es la unidad de medida del intrumento de observacion.
la formacion del ozono tiene lugar en la alta estractosfera por efecto de la radiacion ultravioleta sobre el oxigeno molecular y las posteriores reacciones quimicas que se producen. el indice ultravioleta , es una forma de cuantificar  la irridiacion ultravioleta, 1UVI corresponde a la irradiancia de 1/40W/m2 de radiacion UV.B efectiva.
cuidados de la piel, el uso de sombreros , gafas de sol, y aplicarse creams con filtro solar evita el riego de contraer insolaciones.
la radiacionUVA es responzable de la pigmentacion inmediata; yiene escaso poder erimatogeno y es responzable de daños al ADN, envejecimiento actinico o fotoenvejecimiento.
la radiacion UVB dosis moderadas presentan activida antirraquitica estimulando la formacion de vitamina D, tambientiene poder erimatogenon del estracto corneo, disminucion del sistema inmunologico y cancer de piel.
radiacion IR origina enrrojecimiento de la piel, elevacion de la temperatura con resecamiento por perdida de umedada;contibuye a acelerar los efectos negativos de la radiaccion ultravioleta.
proteccion solar, una forma de prevenir los efectos perjudiciales del sol es la correcta utilizacion de los protectores solares o fotoprotectores, que contienen filtros que nos protejen de las radiaciones nosivas del sol.

la exposición al etanol disminuye la permeabilidad de la membrana externa mitocondrial en cultivos de hepatocitos de rata, Ekhson Holmuhamedov, John J. Lemasters

en este articulo trata sobre el efecto del etanol en las membrana de los hepatocitos.
Las respuestas agudas de hígado a etanol incluyen generación mitocondrial  de ATP, mayor formación de especies reactivas de oxigeno (ROS), peroxidación lipídica y supresión de oxidación de ácidos grasos. Metabolismo mitocondrial  requiere un intercambio continuo de sustratos entre el citoplasma y la matriz mitocondrial. VDAC es el único canal en la membrana externa mitocondrial aún no identificados que facilita el intercambio de los pequeños metabolitos hidrófilos entre el espacio intermembrana mitocondrial y el citoplasma. Aunque la exposición aguda de etanol induce la disfunción mitocondrial en hepatocitos, se sabe poco sobre el mecanismo molecular (s) subyacentes mediada por etanol alteraciones de metabolismo mitocondrial .
Para el estudio se aislaron los hepatocitos y se colocaron en un buffer intracelular frio con alguno inhibidores de proteasas, se la agrego digitonina que ayuda a la permeabilizacion, se midio la actividad de la lactato deshidrogenasa, se midio la actividad de la adenolato kinasa con la reducción de NADP+ utilizando

Hexoquinasa/glucosa-6-fosfato deshidrogenasa en presencia

de glucosa y ADP, se midio la respiración con el consumo de oxígeno antes y después del tratamiento con digitonin, se utilizo

Western blot para el aislamiento de membrana, se hiso el cultivo celular, se incubo y se observo los cambios ocurridos enla membrana.

se uso microscopia confocal de laser para observar los cambios en la membrana y en la mitocondria.

la diginonina permeabiliza el plasma y la membrana externa de la mitocondria de los hepatocitos.ya que la digitonina es un detregente no ionico que permeabiliza las membranas de los hepatocitos formando poros,

aunque liberando citoplasma y sustratos mitocondriales endógenas no altera  estructura  mitocondrial o la capacidad de las mitocondrias para mantener unpotencial de membrana en presencia de sustrato exógeno respiratorio.

Inhibición de la respiración por bloqueo VDAC

Para evaluar la importancia de VDAC en la fosforilación oxidativa, tratamos de hepatocitos de permeabilizado  de digitonin con (KPA), un inhibidor de VDAC. La respiración de los hepatocitos tratada con etanol en presencia de ADP y succinato aumentaron un 92% en células sin tratamiento. Después de permeabilización con baja digitonina, control de respiración y tratamiento de etanol los hepatocitos fue 103 ± 2 y 62 ± 2 nmol o2/min/106 células, respectivamente, mostrando una 40% de inhibición de la respiración por membrana permeabilizada de  hepatocitos después de la exposición de etanol. Esta inhibición fue revocada por altas dosis de digitonina, que restauró la respiración en las células en hepatocitos  tratados  con etanol, casi la misma que en hepatocitos no tratados. Por lo tanto, tratamiento de etanol suprime la respiración de los hepatocitos permeabilizado con baja digitonina.

Este efecto inhibitorio fue superado cuando las membranas mitocondriales exteriores fueron permeabilizadas  con alta cantidad de digitonina.

Además evaluar el efecto del etanol sobre la permeabilidad de la membrana externa, de los hepatocitos tratada con etanol y se permeabilizada con baja concentración  de digitonina y AK se midió la actividad en el sobrenadante (citosol) y pellets (permeabilized hepatocitos con mitocondrias intactas). Por el contrario, la actividad  mitocondrial AK en el sedimento disminuyó de 42% del total de la actividad en las células sin tratamiento al 24% después del tratamiento de etanol. Posterior exposición de etanol hepatocitos  tratados de alta digitonina se  restauraro la actividad mitocondria AK al 48% del total. Recuperación de mitocondrial Actividad de AK en hepatocitos con etanol tratados con dosis alta Digitonina se asoció con la liberación de citocromo c confirmando esa alta dosis de digitonin permeabiliza la membrana  mitocondrial exterior.

la entrada de RhoDex en hepatocitos y al  espacio intermembranal  mitocondrial, DIDS, un inhibidor no selectivo de VDAC se agregó para cerrar VDAC y atrapar Rho- Dex dentro del espacio intermembranal. Tratamiento previo de etanol de hepatocitos disminución la trampa mitocondrial RhoDex. En promedio, disminución de etanol y retención de RhoDex mitocondrial en un 35% en comparación con las células no tratadas. Tratamiento previo de los hepatocitos con el inhibidor VDAC, DIDS, disminuiyo la absorción de RhoDex mitocondrial en 56% en comparación con el control células sin afectar a la retención MTG o morfología mitocondrial, consistente con la conclusión de que RhoDex entra en el espacio  intermembrana  a través de VDAC. El metabolismo mitocondrial normal requiere continuo intercambio de metabolitos entre el citoplasma y la matriz mitocondrial. Por el contrario, los metabolitos hidrófilos mitocondriales cruzan la membrana externa y entrar en el  espacio intermembranal principalmente a través de VDAC].

Se evaluó la permeabilidad de la membrana externa mitocondrial en hepatocitos normal y tratados con etanol.

La permeabilización selectiva de membrana plasmática con digitonina  baja (8-20 lM) fue confirmado por liberación de DHL y captación de centro azul con retención de AK mitocondrial y citocromo c, mientras que digitonin mayor (80 lM) causó la permeabilización  de la membrana externa con la liberación de citocromo c y AK mitocondrial  intermembrana). Digitonin mayor no causa permeabilización de la membrana interna, desde entonces mitocondrial se mantuvo el potencial de membrana.

Al mismo tiempo, tratamiento de control y etanol expuestos células con baja digitonina  dio lugar a una mayor control de la respiración (_100 nmol/min/106células) en comparación con células expuestas a etanol (_nmol 60, min, 106células), demostrando supresión de 40% de la tasa de respiración después de la exposición de etanol.

Los metabolitos de etanol pueden persistir después de lavado de etanol para explicar el aumento. Digitonina  alta restaurado la respiración de los hepatocitos tratada con etanol a casi al mismo ritmo que los hepatocitos sin tratar.

Del mismo modo, tratamiento de etanol inhibe la accesibilidad de mitocondrial

AK a sus sustratos. Aunque tratamiento de etanol no tuvo efectos sobre la actividad de citosólicas AK, actividad de AK mitocondrial fue el 43% menos después del tratamiento de etanol que sin tratamiento. Alta digitonina  con nuevo restaurado mitocondrial actividad AK después de tratamiento  con etanol a casi los mismos niveles que en hepatocitos sin tratar

La disminución de la permeabilidad de la membrana externa después de etanol fue confirmado mediante microscopía confocal.

Efectos de congelación en las membranas y proteínas en las células de tumor de próstata LNCap, Willem F. Wolkers,Saravana K. Balasubramanian, Emily L. Ongstad, Helena C. Zec e, John C. Bischof

En el articulo se analizan los efectos del congelamiento de las células y sus posibles aplicaciones en la eliminación de células LNCap tumorales prostáticas usando criocirugia, espectroscopia infrarroja de la tansformada de Fourier, criopreservacion.

se realizaros estudios donde se encontraron que al congelar las células, sufrían cambios en su conformación molecular y podrían ser destruidas por la formacion de hielo dentro de la celula. todo esto se relaciona con la nucleación  y su posoble viavilidad despues de la congelacion, todos estos estudios se realizaron a temperaturas bajo cero de -4 a -6 grados centigrados, entre otras utilizando tablas y graficas se analizo la nucleacion y la deshidratacion en la célula  y su posoble viavilidad despues de descongelarla y llevarla a su temperatura optima. se encontro que a -4 grados centigrados se formaba hielo (nucleación) y deshifratacion, mientras que a -6 grados centigrados la nucleación era del 100%, pero existia un inconveniente que a esta temperatura la nucleación y la deshidratacion se llevaba a cabo al mismo tiempo, aumentando asi la letalidad dentro de la célula, por la formacion de hielo.
ademas se observo que entre el 5-10% de formacion de hielo es letal para la mayoria de las células.
tambien se encontro una temperatura optima de congelamiento, observandose que la deshidratación no era tan agresiva para la celula , presentendo asi una gran estabilidad intercelular cuando se formaban los cristales de hielo por lo que existia un mayor grado de viavilidad posible.
deprovista de la nucleacion se observo que a una temperatura de -20 grados centigrados las celulas tenian una optima viavilidad.
tambien se obserbo que existia cierta desnaturalizacion de la membrana, devido a que ocurria un cambio configuracional de la extructura membranal ,ya que cambiaba de hidrofobica a hidrofilica, acompañada de una desnaturalizacion proteica. a -20 grados centigrados la desnaturalizacion de las proteinas se devia a un abrupto incremento en la formacion de estado con beta-extructuras.
se observo tambien que a -3 grados centigrados tiende  a baja la alta la fase  de trancicion cooperativa concidiendo con la fase de transicion  y temperatura de hielo en el sistema, y a -10 grados centigrados tiene mas o menos cooperacion de la fase de trancicion. A -6 grados la fase cooperativa de la trancicion de la membrana guardando coorrelacion  con el hielo de nucleación. la cooperatividad decrece con la temperatura de nucleacion.

FOTOSÍNTESIS Leonor Carrillo

En este articulo nos da una repaso de la fotosintesis. La energía solar que llega la biósfera (~3.1024 J/año) es captada y convertida en biomasa por los ecosistemas terrestre y acuático con una eficiencia del 0,1% (~3.1021 J/año) almacenándose en 200 Gt (peso seco) de material vegetal por año a expensas de la energía solar, pues ~30 GJ corresponde a la síntesis de ~2 toneladas biomasa.

Por otra parte, la energía solar que fija el reino vegetal en su conjunto es 10 veces mayor que la energía consumida como tal por la humanidad y unas 200 veces mayor que la energía consumida como alimento.

Las células no pueden emplear o almacenar la energía química directamente, la tienen que convertir en energía química, más fácil de utilizar. Las reacciones bioenergéticas pueden explicarse en términos de transferencia de electrones entre moléculas.

La fotosíntesis se inicia con la captación de la luz por los pigmentos fotosintéticos accesorios y su conversión en energía electrónica por los pigmentos clorofílicos de los centros de reacción. Luego la energía electrónica se transforma en energía química y queda almacenada como tal. La unidad fotosintética básica está constituida por moléculas de clorofilas y otros pigmentos que actúan como antenas y por clorofila a especializada. Las distintas formas de clorofila actúan  como pigmentos antena, si bien existen moléculas especializadas de clorofila a, ligeramente modificadas, que intervienen como pigmentos fotoactivos de plantas y algas:

P680 en el fotosistema II, P700 en el fotosistema I. En las bacterias se encuentran

bacterioclorofilas de tipo a y b, entre ellas las moléculas especializadas de bacterioclorofila a en los centros de reacción: P840 en las bacterias verdes y P870 en laspurpúreas .

Estos pigmentos forman asociaciones muy estrechas con proteínas o polipéptidos en las membranas tilacoidales, los que sirven de matriz estabilizadora.

Los pigmentos de la antena se excitan por los fotones absorbidos y transfieren la energía de excitación a otras moléculas vecinas en algunos picosegundos. De esta forma se canaliza la energía luminosa hacia la clorofila especializada del centro de reacción, que  realiza la conversión de la energía luminosa en energía química. La clorofila a del centro de reacción se excita por la energía absorbida y aumenta extraordinariamente su capacidad reductora o de donación de electrones.

La molécula de clorofila absorbe un fotón y pasa a un estado excitado con mayor energía. La clorofila es muy inestable en el estado excitado de mayor energía y rápidamente cede algo de su energía al ambiente en forma de calor. La molécula de clorofila se excita por la luz y cede uno de sus electrones más externos al aceptor, quedando la clorofila oxidada y el aceptor reducido. La clorofila oxidada actúa, por su parte, como un fuerte agente oxidante que capta un electrón del donador. La molécula de agua se oxida: 2H2O O2 + 4e + 4H+. Los fotones de luz roja de 700 nm son los de más larga longitud de onda que pueden promover el bombeo de electrones en fotosíntesis. Se necesitan 2 fotones por electrón, es decir un total de 8 fotones (170 kJ/mol) para fotolizar 2 moléculas de agua y liberar una molécula de oxígeno. En bacterias fotosintéticas el flujo de electrones es promovido por un único fotosistema.

El fotosistema II produce la descomposición del agua en la membrana del tilacoide y la liberación de protones en el lumen del mismo. La plastoquinona reducida y la plastocianina transfieren electrones al complejo de citocromos y al fotosistema I, respectivamente.

Ciclo de Calvin. La primera fase, carboxilativa, corresponde a la la incorporación de una molécula de CO2 en otra de ribulosa-1,5-difosfato (una pentosa) formando un compuesto de transición de seis átomos de carbono que se hidroliza rápidamente en dos moléculas de 3- fosfoglicerato (una triosa). Esta reacción requiere la energía provista por el ATP, previa a la reducción catalizada por la enzima NADP gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa. La tercera etapa, regenerativa, tiene por misión recuperar la molécula de ribulosa-1,5- difosfato aceptora del CO2. La última reacción está catalizada por la fosfo-ribulosa-quinasa que fosforila la ribulosa-5-fosfato con una molécula de ATP.

El dióxido de carbono del aire, presente a una concentración del 0,03% (300 mmol por mol de aire) es la única fuente de carbono para las plantas. El ritmo de intercambio de carbono entre la atmósfera y el océano, y la atmósfera y la biósfera terrestre son cada uno del orden de 70 Gt de carbono al año.

Envejecimiento y metabolismo energético mitocondrial, Ivana Bratic, Aleksandra Trifunovic

 Las mitocondrias tienen un papel central en el metabolismo energético. Parte de la energía libre derivados de la oxidación de los alimentos se encuentra dentro mitocondrias que transformó a la ATP, moneda energética de la célula.Este proceso depende de oxígeno. Cuando el oxígeno es limitado, productos glucolíticamente se metabolizan directamente en el citosol por los efectos menos eficiente.La producción de ATP mitocondrial se basa en el transporte de electrones de la cadena (ETC), integrado por los complejos de la cadena respiratoria I-IV, que electrones en la transferencia de una manera gradual hasta que finalmente reducir el oxígeno para formar agua. El NADH y FADH2 formados en la glucólisis, de oxidación de ácidos grasos y el ciclo del ácido cítrico son moléculas ricas en energíaComplejos I, III y IV función como bombas de H +que son impulsadas por la energía libre de oxidación, junto con reacciones. Durante la transferencia de electrones, los protones son bombeados siempre desde la matriz mitocondrial al espacio intermembrana, como resultado en un potencial de ~ 150 a 180 mV. la fuerza motriz de protones, que impulsa la fosforilación del ADP a través de la ATP sintasa (foF1 ATPasa-complejo V).  Normalmente hay una estrecha conexión entre el  transporte de electrones y la síntesis de ATP y una inhibición de la ATP sintasa lo tanto, también inhiben el transporte electrónico y la respiración celular. Bajo ciertas condiciones, los protones pueden volver a entrar en la matriz mitocondrial sin contribuir a la síntesis de ATP y la energía del gradiente electroquímico de protones se dará a conocer en forma de calor . Este proceso, conocido como fuga de protones o  desacoplamiento mitocondrial, podría estar mediada por proteínas desacoplantes (UCPs) . Como consecuencia, el desacoplamiento lleva una  baja producción de ATP con altos niveles de electrones.

 

 

 

La mitocondria y el corazón, Jóse Marin-Garci y Michael J.Goldenthal

las anomalias en la funcio y estructura de las mitocondrias estan asociadadas con en fermedades cardiovasculares, como la miocardiopatía dilatada e hipertrofica, defectos de la conducion cardiaca y muerte subita, miocardiopatia isquémica y alcolica y miocarditis. algunas anomalias mitocondriales pueden tener una base genetica.
las mitocondrias constituyen un  20-40% del volumen celular, por ser un tejido de gran demanda energetica.
los ácidos grasos son el pricipal sustrato del musculo cardiaco para formar ATP.
las mitocondrias humanas contienensu propia molecula de ADN de doble cadena que enloba 16.569 que codifica 13 proteinas las cuales forman parte de los 5 complejos enzimaticos involucrados en el transporte de electrones y la fosforilacion oxidativa.

 La producción energética mitocondrial depende de factores genéticos codificados por el núcleo y por el ADNmt, que modulan la función mitocondrial normal, incluyendo la actividad enzimática y la disponibilidad de cofactores, y de factores ambientales como la disponibilidad de combustibles (p. ej., azúcares, grasas y proteínas) y oxígeno. la oxidación del piruvato, el ciclo de los ácidos tricarboxílicos, la betaoxidación mitocondrial de los ácidos grasos y la vía final común de la fosforilación oxidativa que genera el 80-90% del ATP celular.La vía de transporte de carnitina para el influjo mitocondrial de ácidos grasos, el transportador de piruvato, el canal de K+ y el transportador de Ca2+ se encuentran localizados en las membranas mitocondriales.

Los genes de ADNmt que codifican proteínas son transcritos en forma de ARNm específicos que se traducen en un complejo específico de síntesis ribosoma/proteína. El ADNmt también codifica parte de la maquinaria de síntesis proteica mitocondrial, como 2 ARN ribosómicos (ARNr) y 22 ARN de transferencia (ARNt), como se observa en la figura 2. En general, cada célula cardíaca contiene múltiples mitocondrias (50-100) y cada mitocondria contiene múltiples copias de ADNmt (1-10 moléculas/mitocondria).

las proteínas codificadas por el núcleo son sintetizadas en ribosomas citosólicos, dirigidas a las mitocondrias e importadas por procesos complejos. Por tanto, puede esperarse que determinadas mutaciones en genes nucleares involucrados en la biogénesis mitocondrial contribuyan en parte a los defectos observados en las enzimas cardíacas mitocondriales y en el ADNmt, como el aumento de la incidencia de deleciones de ADNmt a gran escala, y depleción de ADNmt asociados a alteraciones cardíacas. se han identificado unas pocas mutaciones en los genes nucleares que afectan a la biogénesis mitocondrial y que conducen a alteraciones cardíacas. La oxidación de los ácidos grasos proporciona una pequeña parte de la producción global de ATP debido a que los valores de ácidos grasos circulantes son bajos, y también como consecuencia de la inhibición de la oxidación de los ácidos grasos por los elevados valores de lactato presentes en el corazón fetal.

Las proteínas específicas asociadas a la membrana mitocondrial y las proteínas citoplasmáticas involucradas en la captación de los ácidos grasos de cadena larga se encuentran reguladas de forma coordinada durante el desarrollo del tejido cardíaco.La creatincinasa cardíaca mitocondrial (CKmt), que permanece indetectable en las fases iniciales del desarrollo fetal, presenta una activación de su expresión durante el desarrollo neonatal. . Las mitocondrias, por ser el principal lugar de generación de radicales libres del oxígeno, son la diana crítica de su efecto nocivo; la localización de la cadena respiratoria en la membrana interna de la mitocondria hace que a menudo resulte dañada, lo que a su vez produce un aumento de la generación de radicales libres del oxígeno que conduce a un círculo vicioso de deterioro de la función mitocondrial.

La cardiolipina, que es el fosfolípido insaturado celular más abundante, es el principal componente de la membrana mitocondrial interna, y desempeña un papel integral en la función de transporte de la membrana mitocondrial cardíaca, en su fluidez y estabilidad, además de facilitar la función de las enzimas bioenergéticas que se encuentran en la membrana. Con el envejecimiento también se produce un aumento de la tasa de deleciones a gran escala y de mutaciones puntuales del ADNmt cardíaco, y una reducción de las actividades enzimáticas mitocondriales. estas anomalías mitocondriales pueden ser debidas en gran parte al aumento de la producción mitocondrial de radicales libres del oxígeno asociado al envejecimiento. Sin embargo, el efecto del envejecimiento sobre la función de las enzimas implicadas en la fosforilación oxidativa cardíaca ha sido revaluado recientemente y se ha cuestionado el grado y el papel que desempeña el declive de la función bioenergética mitocondrial.  Una gran cantidad de cambios/parámetros fisiológicos puede tener influencia sobre las actividades enzimáticas mitocondriales. En las miocardiopatías existen defectos discretos de la fosforilación oxidativa mitocondrial o deficiencias en la cadena respiratoria. Las mutaciones patogénicas del ADNmt se encuentran localizadas generalmente en nucleótidos altamente conservados a lo largo de la evolución, y a menudo tienen una presentación heteroplásmica (una población mixta de genomas de ADNmt mutante y silvestre), aunque evidencias recientes indican que las mutaciones patogénicas de ADNmt pueden ser también homoplásmicas.

Se han identificado mutaciones patogénicas de ADNmt en varios genes de ARNt mitocondriales que están asociadas a miocardiopatías. En general, las mutaciones patogénicas de ARNt mitocondrial afectan negativamente a la síntesis proteica de las mitocondrias y la actividad de múltiples enzimas respiratorias. Se ha descrito también una mutación de ADNmt asociada a miocardiopatía en el ARNr. Asimismo, otras mutaciones puntuales de ADNmt que se encuentran en otras localizaciones del ADNmt (algunas en genes de ARNt, otras en genes del ADNmt codificadores de proteínas), que no están presentes en individuos normales se han asociado a pacientes con miocardiopatía dilatada. Las enfermedades multisistémicas mitocondriales con afección cardíaca se describen asociadas a un espectro creciente de manifestaciones clínicas. De la misma forma, determinados síndromes o fenotipos pueden estar causados por mutaciones completamente diferentes del ADN nuclear o mitocondrial. Por ejemplo, el síndrome de Leigh puede estar causado por mutaciones en la subunidad de la ATPasa-6, por mutaciones puntuales en el gen LYS del ARNt mitocondrial, por mutaciones del ADN nuclear de la piruvato deshidrogenasa por mutaciones nucleares que afectan a las subunidades del complejo II o por depleción del ADNmt. También se han asociado a alteraciones cardíacas los reagrupamientos esporádicos a gran escala del ADNmt. Este tipo de deleciones son el reflejo de un daño específico del ADNmt (presumiblemente como consecuencia de los radicales libres del oxígeno), son dependientes de la edad y sigue sin esclarecerse su papel en las enfermedades cardíacas.

Se ha descrito la depleción en los valores de ADNmt cardíaco en pacientes con una miocardiopatía aislada, tanto dilatada como hipertrófica. Además, la depleción del ADNmt cardíaco puede ser inducida específicamente por zidovudina (AZT), que inhibe tanto la polimerasa de ADN del VIH como la polimerasa gamma del ADNmt, lo que interfiere con la replicación de ADNmt. En humanos y en animales tratados con AZT se han encontrado valores reducidos de ADNmt cardíaco asociados a una marcada disminución de la actividad de las enzimas respiratorias y un fenotipo clínico de disfunción cardíaca.

Las mutaciones en un amplio grupo de genes nucleares que codifican proteínas mitocondriales pueden causar miocardiopatías. Por ejemplo, una miocardiopatía es a menudo una consecuencia de mutaciones en proteínas transportadoras mitocondriales (p. ej., la translocasa de la carnitina-acilcarnitina) que facilitan el paso de metabolitos críticos a través de la membrana mitocondrial interna, y también de mutaciones en la frataxina, una proteína de transporte mitocondrial implicada en la acumulación mitocondrial de hierro que causa la ataxia de Friedreich (a menudo se presenta con miocardiopatía hipertrófica). También se han implicado en algunas enfermedades de base mitocondrial, como el síndrome de Leigh, algunas mutaciones de genes nucleares que codifican factores necesarios para el ensamblaje y el funcionamiento de las múltiples subunidades que conforman los complejos enzimáticos respiratorios. La miocardiopatía es la manifestación clínica primaria de diversas alteraciones hereditarias de la betaoxidación mitocondrial de los ácidos grasos. También se han encontrado asociados a miocardiopatía los defectos en el transporte de carnitina al interior de las células, así como defectos en el mecanismo de transporte carnitina-acilcarnitina, responsable del transporte de ácidos grasos al interior de la mitocondria. Los defectos en la proteína mitocondrial trifuncional que afectan a la proteína de cadena larga L-3 hidroxilacil-CoA están asociados frecuentemente a la miocardiopatía dilatada. La patogenia cardíaca de estas alteraciones hereditarias que afectan a la betaoxidación de los ácidos grasos y el metabolismo de la carnitina incluyen probablemente dos factores: un deficiente aporte bioenergético al corazón y la acumulación de concentraciones tóxicas de ácidos grasos con la subsiguiente disfunción cardíaca. Los defectos en la conducción cardíaca y las arritmias están presentes frecuentemente en pacientes con defectos específicos en la oxidación de los ácidos grasos. Además, la acumulación de metabolitos de ácidos grasos de cadena larga (p. ej., la acilcarnitina de cadena larga) desempeña un papel fundamental en el desarrollo de arritmias ventriculares que tienen lugar durante la isquemia miocárdica. En pacientes con mutación en el G4.5 se produce un aumento de l os valores de ácidos grasos saturados, mientras que los ácidos grasos insaturados y la cardiolipina están marcadamente reducidos. Una función defectuosa de la aciltransferasa puede resultar en un aumento de la saturación de los ácidos grasos, lo que perjudica la fluidez y la función de las membranas cardíacas.

Algunos pacientes con mutaciones específicas de la cadena pesada de la betamiosina pueden desarrollar un número anormal de mitocondrias y una marcada reducción de la función respiratoria mitocondrial Se ha sugerido una interacción potencial entre estas mutaciones nucleares patogénicas y las mutaciones de ADNmt a partir de estudios que demuestran la coexistencia de mutaciones de la cadena pesada de la betamiosina y del ADNmt en pacientes con miocardiopatía hipertrófica⁷⁷. Las localizaciones celulares defectuosas de las mitocondrias pueden desempeñar un papel crítico en la fisiopatología cardíaca, al modificar la función bioenergética cardíaca.

Existen evidencias que demuestran que la apoptosis (muerte celular programada), que conduce a la pérdida de células cardíacas y al remodelamiento del ventrículo izquierdo, constituye un hecho significativo de la insuficiencia cardíaca en pacientes con miocardiopatía dilatada y en modelos animales. La apertura del PTP produce una disipación del potencial transmembrana mitocondrial (ΔΨ m) y una despolarización de la membrana mitocondrial. La disminución del contenido de ATP promueve la transferencia de la proteína Bax al PTP. Cada vez hay mayor número de fármacos/toxinas con efectos deletéreos conocidos sobre la función mitocondrial cardíaca. Los cambios mitocondriales incluyen un gran aumento de la producción de radicales libres debido a una actividad anormal de la deshidrogenasa de NADH; un incremento del daño del ADNmt, del tipo de acumulación de 8 OHdG y deleciones a gran escala de ADNmt; alteraciones en la homeostasis del Ca2+ mitocondrial; cambios en la actividad de las enzimas implicadas en la oxidación de los ácidos grasos (p. ej., el CPTI) y aumento de la actividad de la translocasa de nucleótidos de adenina. La mayor parte de los efectos bioquímicos deletéreos de la doxorrubicina puede ser contrarrestada con la suplementación de alguno de los siguientes factores: MnSOD, carnitina, adenosina o metalotioneína, capaces de aportar grados variables de cardioprotección. También existe evidencia de que la doxorrubicina actúa sobre el PTP mitocondrial, modulando el flujo de Ca2+, la generación de radicales libres del oxígeno, la actividad de la translocasa de nucleótidos de adenina, el transporte y metabolismo de carnitina y la integridad del ADNmt. Además de permitir el examen de los efectos específicos sobre la función cardíaca que se derivan de la eliminación de genes implicados en la función mitocondrial, los ratones knock-out específicos de tejido con una miocardiopatía mitocondrial se han utilizado para identificar los genes modificados con potencial valor terapéutico.

El diagnóstico de la disfunción mitocondrial en la enfermedad cardíaca procede en gran parte de estudios de biopsias endomiocárdicas que han utilizado análisis histoquímicos, ultraestructurales y de la actividad de las enzimas de la fosforilación oxidativa y de la respiración celular. También puede ser informativo el análisis de ADN utilizado para identificar mutaciones patogénicas específicas del ADNmt, el análisis de las deleciones a gran escala del ADNmt y la evaluación de los niveles de ADNmt; sin embargo, según nuestra experiencia, la incidencia global de mutaciones patogénicas de ADNmt es baja en pacientes con enfermedad cardíaca, incluyendo aquellos que presentan defectos de las enzimas de la fosforilación oxidativa. Una vez que las mutaciones específicas de ADNmt han sido identificadas, su significado funcional puede ser confirmado utilizando tecnología «cíbrida». Según esta metodología, los citoplastos de los pacientes (células enucleadas que contienen las mitocondrias y el ADNmt de los pacientes) son fusionadas con células rhoº receptoras deficientes en ADNmt (células nucleadas en cultivo cuyo ADNmt ha sido eliminado mediante crecimiento prolongado en bromuro de etidio). Los pacientes con miocardiopatía secundaria a deficiencia a pueden ser tratados con L-carnitina oral. Por el momento, disponemos de una información limitada en relación con la estructura y función mitocondriales en células ES, y no existen datos sobre su utilidad en las enfermedades cardíacas que presentan anomalías mitocondriales extensas, ni sobre pruebas realizadas para probar la cardiotoxicidad mitocondrial.

El desarrollo de la ingeniería celular basada en la terapia con células ES puede tener un importante impacto en el tratamiento de las enfermedades cardíacas basadas en defectos mitocondriales.

El uso eficaz de la terapia génica para el tratamiento de los defectos derivados del ADNmt en la fosforilación oxidativa está pendiente de una metodología basada en el reemplazo génico mitocondrial en células humanas.

Mitocondrias como consumidores de ATP en patología celular Christos Chinopoulos, Vera Adam-Vizi

la función de las mitocondrias es proporcionar ATP para las funciones celulares,  participa en la homeostasis del Ca2+ , la generacion y eliminacion de especies reactivas de oxigeno.Además, las mitocondrias puede integrar y lanzar señales letales que conduce a la muerte celular. ATP

disposición y Ca2 + liberacion/absorción son funciones fisiológicas esenciales

la síntesis de ATP es llevado a cabo en por complejos enzimaticos. el Complejo I de la cadena respiratoria.  ATPasa comienza a funcionar como una bomba de protones y de hidrólisis del ATP en situ en las mitocondrias de las terminales nerviosas aisladas (sinaptosomas) la ATPasa, lo que demuestra claramente el papel de la F0F1-ATPasa en las enfermedades de neurodegeneracionLa glucólisis es la principal fuente de ATP para las funciones dependientes de ATP, sobre todo la de Na + / K +-ATPasa de la membrana plasmática, y la hidrólisis del ATP por la F0F1-ATPasa,el potencial electroquimico de membrana y la hidrolisis del ATP. Glucolítica generación de ATP se puede acelerar 10 veces en terminaciones nerviosas cuando lo fosforilacion es abolida, como resultado, el ATP / ADP disminuye relación de! 70% pero no se derrumba, el grado de inhibición fue suficiente para disminuir el nivel de ATP. El complejo I fue sólo parcialmente inhibida en los pacientes con Enfermedad de Parkinson (aprox. 30%), pero
el grado de inhibición fue sufi-ciente para disminuir el nivel de ATP en terminaciones nerviosas, lo que sugiere una alto control del flujo de la cadena respiratoria por el complejo I en las terminales nerviosas. También se ha demostrado que cuando el complejo I es inhibida en un 25%, la F0F1-ATPasa ya invierte y apoya el mantenimiento de el potencial electroquimico en
terminales nerviosas aisladas. El estrés oxidativo es otro factor que podría contribuir a la inversión de la F0F1-ATPasa en condiciones patológicas relevantes para neurodegeneración, un efecto de el estres oxidativo es la glutamato inducida por la despolarización mitocondrial enzima, la  fosfato deshidrogenasa por ROS, resultando en un número limitado de ATP la glucólisis proporciona ATP para la hidrólisis del ATP por la inversa F0F1- ATPasa. la  generación glucolítica de ATP se convierte en crítico cuando es complejo I es inhibido y el potencial electroquimico mantiene la funcion de lo F0F1-ATPasa reversa. el consumo de ATP mitocondrial se han examinado en una variedad de Na + homeostasis. El papel de la plasmalemmal Na + / K + ATPasa,como la reacción de los principales de ATP en las neuronas que utilizan y el de la retículo endoplasmático y plasmalemmal Ca2 +-ATPasa es evidente en la pérdida de la Na + y la homeostasis del Ca2 +, condiciones que implican el consumo de ATP por la mitocondria puede ser fatal,es un elemento clave en la iniciación / multiplicación neuronal de daños, que se caracteriza mejor por la excitotoxicidad del glutamatoutilizando el estado de tratamiento in situ enfoques bioenergéticos que  Na + carga resultado en el agotamiento del ATP, la pérdida de la capacidad de las mitocondrias se utiliza in situ. Factores que determinan el consumo de ATP por la mitocondria En el aislamiento, la foF1-ATPasa mitocondrial enérgicamente hidroliza ATP.la formación / proceso de hidrólisis, es decir, libre de la matriz [ADP], libre de la matriz [Pi], libre de la matriz [ATP], el pH de la matriz y el pH espacio intermembrana, como así como la H + / ATP (acoplamiento relación de "n" ). ATPasa operar e invertir no se comprende totalmente. procesos que consumen ATP citosólico y mitocondrial beneficios "t de la alta disposición de ATP por la operación de la síntesis de la foF1-ATPasa, 60! PH, donde! PH es el gradiente de pH en el interior de las mitocondrias translocasa nucleótidos de adenina (ANT) y foF1 ATPasa-deben operar a la inversa, cuando las mitocondrias consumen ATP citosólico. operaciones de la ANT y del foF1-ATPasa no se encuentran necesariamente en [ADP] y [ATP] como reactivo común.  el pH del espacio intermembrana, así como la H + / ATP dictan el tipo de la reacción ANT. sintosoma ATP (ATPasa: transportador de Pi: ANT 01:01:01 relación) ANT. Además, la operación inversa de la foF1-ATPasa está sujeto sincronía de dirección en el funcionamiento de ANT y foF1 ATPasa. fosforilación dentro de la matriz podría suministrar ATP a la foF1- ATPasa. PEPCK mitocondrial, por su reacción inversa formación al citosol.la ligasa en las mitocondrias de cerebro enfermo podría determinar si la matriz en la fosforilación a nivel de sustrato podría proporcionar ATP para foF1-ATPasa de trabajo a la inversa.de la hidrólisis del ATP por la foF1-ATPasa. la apertura de poros en las mitocondrias, obviamente, ATPasa, con un acceso directo a citosólica de ATP. dos ramas "cationes: (i) ANT ya no controla la hidrólisis del ATP por la FoF1-ATPasa y (ii) de ADP y Pi, los productos de hidrólisis de la foF1- ATPasa, se diluyen en el continuo citosol de la matriz, por lo tanto, el estimular la glucólisis. significante "El papel de peralte en efecto" fosforilación oxidativa suficiente.Además, el "cableado" de la producción de ATP mitocondrial a la energía nuclear generación de ATP mitocondrial de ATP en las mitocondrias que consume. mitocondrias experiencia PTP: (i) el derrame de citrato de la mitocondria deshidrogenasa gliceraldehído-3-fosfato de reacción. mitocondrias exhiben PTP, la producción de ROS no se incrementa, como disminución de la producción de ATP por la glucólisis. 
un mecanismo para prevenir el consumo excesivo de ATP por la foF1- ATPasa, durante la despolarización mitocondrial amplia, fundamentada que inhibe la actividad de la hidrolasa de ATP foF1- ATPasa, debido a la inhibición de la operación inversa de foF1-ATPasa por el IF-1 bastante sorprendente es que la inhibición de la foF1-ATPasa de IF-1 es incompleta, con lo que las piscinas de ATP mitocondrial y citosólica se han generado un inhibidor sintético foF1-ATPasa, se llama BMS-199264, paradigmas de la reperfusión, sin afectar la síntesis de ATP. La multitud de citosólica, así como matriz de los procesos de ATP que consume, todo depende de la provisión de ATP por la fosforilación oxidativa, mitocondrias a consumir citosólico y / o ATP mitocondrial en la célula estrés.

en las mitocondrias de cerebro. deficiencias mitocondriales participa en deterioro celular asociado estados patológicos como isquemia y reperfusión, excitotoxicidad, neurodegenerativas enfermedades, o trauma las características de las mitocondrias estan intrínsecamente relacionada, alteración mitocondrial ,la función implica generalmente la energía de "cit, deterioro Ca2+ ", la homeostasis, así como el estrés oxidativo .no sólo para producir ATP, pero funcionan como consumidores ATP. el gradiente electroquimico de protones (pmf)proporciona energia a  unidades de la ATP para la hidrolización F0F1-ATPasa de funcionar como ATP sintasa y promueve la fosforilación del ADP a ATP. en la mitocondria que tiene una respiración alterada o con fugas internas en la  membrana, la F0F1-ATPasa se invierte y, a expensas de la hidrólisis ATP , contribuye al mantenimiento de potencial de membrana en una óptimom nivel de bombeo de protones en la matriz,la F0F1-ATPasa consume las reservas de ATP celular de conducción de la célula en una eventual crisis energética aumento de la demanda de ATP, el deterioro celular se acelera. La contribución de las mitocondrias a la muerte celular ha sido objeto de estudio, evidencia de muerte celular por apoptosis en característica de las mitocondrias disfuncionales para liberar la señalización de muerte.Para  las funciones mitocondriales intactas, la integridad de la membranas mitocondriales es fundamental; las mitocondrias que tienen membrana interna con fugas es necesario revertir la F0F1-ATPasa de hidrolizar ATP y apoyandose del potencial de membrana, la membrana externa desde la matriz mitocondrial es hiperosmolar y la mitocondria no puede convertirse en consumidores de ATP citosólico. El consumo de ATP por las mitocondrias en las condiciones asociadas a la neurodegeneración aun son desconocidas.