Митохондрия – наиболее значимая органелла в цитоплазме клетки, ее энергетическая станция. Считается, что когда-то, миллионы лет назад, это была самостоятельная бактерия, которая со временем стала частью клеток эукариотов. Из этих клеток возникли царства растений, грибов и животных. Случилось такое объединение по причине взаимовыгодности, которое называется термином
Они сплошь состоят из мембран и представляют из себя их удвоение (дупликатура), которое пронизывает митохондрию. На внутренней мембране происходят все энергетически значимые процессы. Митохондрии имеют собственную ДНК, которая передается только с матерью, так как сперматозоиды практически лишены цитоплазмы и митохондриальной ДНК.
Содержание митохондрий в разных тканях тела человека сильно разнится. Наибольшее их число там, где затрачивается максимальное количество энергии, а это мышцы и нервная система, печень и сердце, поэтому данные ткани наиболее чувствительны к кислородному голоданию.
Распад одной молекулы жира дает 131 молекулу АТФ, но обязательно при участии кислорода, без него митохондрия не работает.
При отсутствии жира митохондрии способны к расщеплению глюкозы (аэробный гликолиз) с образованием 36 молекул АТФ, что менее выгодно энергетически по сравнению с жиром.
В отсутствие кислорода, даже при наличии жира, ни клетка, ни митохондрия не могут его утилизировать. Самостоятельно клетка способна к анаэробному гликолизу – это две молекулы АТФ, что крайне неэффективно, но значимо в экстремальных ситуациях. Однако организм может поддерживать такой метаболизм очень короткое время с образованием большого количества лактата и снижением рН. Это и происходит в момент так называемой
Процесс окисления жирных кислот в митохондрии можно представить так: ЖИР + КИСЛОРОД + L—КАРНИТИН = ЭНЕРГИЯ
Митохондриальная дисфункция связана с большим количеством факторов и сама по себе становится причиной метаболического синдрома, ожирения, диабета второго типа, онкологии и нейродегенеративных процессов. К ним относятся многие хронические неврологические заболевания, такие как аутизм, деменции, болезни Альцгеймера и Паркинсона, энцефалопатии, нейродегенерации.
Первая стадия – это образование универсальной молекулы ацетил-коэнзима А, который синтезируется с участием глюкозы и жира. Метаболизм белка тоже может идти по этому пути, но в норме он не является источником энергии – только в крайних случаях.
Вторая стадия – цикл Кребса на внутренней мембране митохондрий.
Третья стадия – передача электрона в дыхательной транспортной цепи митохондрий во внутренней мембране для создания высокоэнергетической связи молекулы АТФ.
Схема 10. Цикл Кребса
Эта схема преобразований универсальна, но для корректной ее реализации требуется множество дополнительных условий. Кофакторов (витамины, микроэлементы) и кислорода должно быть достаточно (иначе высоки шансы возникновения патологий: анемии, сосудистой дисфункции, дыхательной недостаточности). Мембраны митохондрий должны быть стабильны: высокий уровень воспаления и оксидативного стресса дестабилизирует их структуру; в идеале необходимы оптимальная pH-среда, достаточное количество воды, скорость реакций и уровень нагрузки на митохондрии; отсутствие тяжелых металлов (и присутствие нормальных микроэлементов, которые их вытесняют).
Отклонения в этих показателях нарушают процесс образования энергии, что обозначается как
Для работы цикла Кребса и митохондрий необходима почти вся группа витаминов В, аскорбат, микроэлементы – магний, цинк, железо, медь. Тяжелые металлы выступают антиподами для нормальных микроэлементов, они занимают их место при дефиците, таким образом блокируют цикл Кребса на разных этапах превращений. Ртуть, свинец, кадмий, мышьяк, алюминий вызывают митохондриальную дисфункцию, дефицит энергии через замещение того или иного нормального элемента лежит в основе патогенетического действия.