Substancje mitochondrialne, czyli dieta wspomagająca mitochondria

Aktualizacja: 6 maja, 2024

Mitochondria – mikroskopijne struktury komórkowe wielkości kilkunastu nanometrów, okazują się mieć niebagatelny wpływ na zdrowie i funkcjonowanie całego organizmu, a ich prawidłowa czynność warunkuje wystąpienie i rozwój licznych chorób. Czym jest medycyna mitochondrialna, jakie ma zastosowanie i jak dbać o swoje mitochondria, by zachować zdrowie i dobrą kondycję na dłużej?

Mitochondrium

Mitochondria to półautonomiczne struktury występujące w cytoplazmie komórki eukariotycznej, posiadające swój genom i własny aparat syntezy białek. W organellach tych zachodzą podstawowe reakcje metabolizmu komórkowego, przemiany węglowodanów, nukleotydów, aminokwasów i kwasów tłuszczowych.

Mitochondrium – funkcje

W mitochondriach zachodzi wiele podstawowych reakcji metabolizmu komórkowego (m.in. produkcja ATP – związku wysokoenergetycznego, koniecznego do przebiegu wielu reakcji wymagających nakładu energii). W nich także przemianie ulegają węglowodany (cykl mocznikowy, beta-oksydacja). Odpowiadają za utrzymanie prawidłowego pH komórki, potencjału redoks i homeostazy jonowej. Są więc swoistym centrum energetycznym komórki (gromadzącym ATP), które warunkuje przebieg wielu procesów metabolicznych. Struktury te regulują pośrednio proliferację (namnażanie) i śmierć komórek, a nawet proces transformacji nowotworowej [1]. Nieprawidłowa praca mitochondriów, niedostateczne zaopatrzenie tych organelli w substancje odżywcze i nadmiar substancji toksycznych (ołów, rtęć) prowadzi do zmniejszenia produkcji energii przez mitochondria – to z kolei upośledza przebieg wielu procesów metabolicznych w organizmie oraz  skutkuje samozniszczeniem komórek, przyspieszeniem starzenia narządów i zwiększonym stresem oksydacyjnym. Mogą wtedy pojawić się przewlekłe migreny, zmęczenie, depresja, zaburzenia koncentracji i choroby neurodegeneracyjne (choroba Alzheimera, Parkinsona, ALS). Niestety objawy chorób mitochondrialnych są bardzo zróżnicowane, wielosystemowe i nierzadko mają odmienny obraz kliniczny przy tym samym defekcie mitochondrialnym, co utrudnia ich poprawne zdiagnozowanie. Te małe struktury mają więc olbrzymi wpływ na funkcjonowanie całego organizmu, bowiem ich rola nie kończy się na poziomie komórkowym. To od tych energetycznych „elektrowni” zależy nasz stan zdrowia, samopoczucia, kondycja i sprawność umysłowa. Nic więc dziwnego, iż współczesna medycyna coraz większą wagę przywiązuje do aspektu prawidłowego funkcjonowania tych organelli, a nowa gałąź leczenia – medycyna mitochondrialna – prężnie się rozwija.

Medycyna mitochondrialna

Medycyna mitochondrialna to stosunkowo nowo powstała gałąź medycyny skupiającej się głównie na działaniach profilaktycznych, które mają zapobiec uszkodzeniom mitochondriów a zwłaszcza mitochondrialnego mtDNA. Ponadto poprzez zaopatrzenie organelli w paliwo konieczne do jej prawidłowego funkcjonowania, ma za zadanie wspomagać nasze wewnętrzne mechanizmy komórkowe utrzymujące homeostazę organizmu. Medycyna mitochondrialna szuka nieprawidłowości w funkcjonowaniu organelli na poziomie komórkowym oraz przez dotarcie do źródła problemu i zaadresowanie przyczyny umożliwia podjęcie działań terapeutycznych przywracających prawidłowe funkcjonowanie ciała.

Mówi nam, że podłoże chorób tkwi w nieprawidłowych reakcjach organizmu i jego komórek oraz ma na celu poprawę tego patologicznego stanu, co ma w konsekwencji prowadzić do poprawy stanu zdrowia.

Zastosowanie medycyny mitochondrialnej

Ze względu na udział mitochondrium w kluczowych dla komórki procesach, medycyna mitochondrialna wyznaje przekonanie, że większość chorób związana jest z zaburzeniem funkcjonowania mitochondriów. Celem medycyny mitochondrialnej jest rozpoznanie rodzaju tych dysfunkcji, ich eliminacja i poprawa funkcjonowania mitochondrium rzutująca na remisję lub wyleczenie chorób. Zastosowanie medycyny mitochondrialnej w tym aspekcie jest bardzo szerokie i nie ma podziału na określone specjalizacje medyczne (np. okulista, onkolog, reumatolog), a poprzez oddziaływanie na mitochondria ma wywierać wpływ na zdrowie całego organizmu. Medycyna mitochondrialna coraz częściej znajduje zastosowanie w:

• chorobach autoimmunologicznych – ze względu na przekonanie, iż większość chorób związana jest z obecnością przewlekłego stanu zapalnego, który najpierw rozwija się na poziomie komórkowym. Według medycyny mitochondrialnej poprawa pracy organelli energetycznych może mieć pozytywny wpływ na wprowadzenie chorób autoimmunologicznych w stan remisji;
• chorobach nowotworowych – mitochondria jako organelle odpowiedzialne za namnażanie i śmierć komórek odpowiadają również za proces nowotworzenia (m.in. przez obecność zaburzeń w szlaku fosforylacji oksydacyjnej zachodzącej w nieprawidłowo funkcjonującym mitochondrium). Pierwsze doniesienia o zmianach metabolizmu tlenowego komórek nowotworowych pochodzą z badań nad metabolizmem komórek rakowych, za które Otto Warburg otrzymał Nagrodę Nobla [1];
• chorobach neurodegeneracyjnych – u chorych z chorobami mitochondrialnymi zwyrodnienia tkanki nerwowej są częste. U osób powyżej 75. roku życia oraz chorych z chorobami neurodegeneracyjnymi w neuronach istoty czarnej występuje zwiększona liczba mutacji mtDNA dotyczących także genów jądrowych związanych z funkcjonowaniem mitochondriów. Niektóre z nich mogą odpowiadać za dziedziczne uwarunkowania chorób neurodegeneracyjnych;
• cukrzycy – w cukrzycy typu II komórki mięśni szkieletowych wykazują zaburzenia przemian energetycznych. Obserwuje się również obniżony poziom ekspresji genów mitochondrialnych. Ze względu na kluczową rolę mitochondriów w metabolizmie glukozy i w produkcji ATP, można spodziewać się, że zmiany w mtDNA oraz mutacje genów mitochondrialnych kodowanych jądrowo, mogą mieć związek z rozwojem cukrzycy. Ponadto, przewlekły stres oksydacyjny wywołany defektem pracy organelli mitochondrialnych i występującej w cukrzycy hiperglikemii może prowadzić do uszkodzeń siatkówki, nabłonka naczyń, nerwów obwodowych i nefronów – częstych powikłań cukrzycowych.
• chorobach wątroby – NAFLD (niealkoholowa stłuszczeniowa choroba wątroby) oraz NASH (niealkoholowe stluszczeniowe zapalenie wątroby) to dysfunkcje narządu powiązane pośrednio z dysfunkcjami mitochondrialnymi. U pacjentów z NASH obserwuje się szereg nieprawidłowości związanych z funkcjonowaniem mitochondriów, łącznie ze zmianami strukturalnymi, prowadzącymi do powstania w hepatocytach megamitochondriów o nieprawidłowej budowie wewnętrznej błony mitochondrialnej. W hepatocytach chorych na NAFLD ulega nasileniu produkcja wolnych rodników. Poprawa pracy mitochondriów u chorych na NASH i NAFLD może znacząco poprawić funkcjonowanie narządu i przyspieszyć jego regenerację.
• choroby układu krążenia – uważa się, że reakcje wolnorodnikowe mają znaczący wpływ na rozwój chorób układu sercowo-naczyniowego, co sugeruje potencjalne znaczenie zaburzeń mitochondrialnych również w tej grupie schorzeń. W mitochondriach mięśnia sercowego szczególnie istotna wydaje się ich rola w zachowaniu homeostazy jonów Ca2+. Uszkodzeniom w niedokrwieniu towarzyszy zwiększenie zawartości jonów Ca2+ w mitochondriach, mogące prowadzić do ich dysfunkcji, a nawet śmierci komórki.
• procesach starzenia – starzenie się organizmu można definiować jako osłabianie struktury i funkcji komórek organizmu, postępujące wraz z upływem czasu. Wraz z postępującym starzeniem się narasta akumulacja mutacji w mitochondrialnym tDNA. Poprawa pracy mitochondriów może pośrednio skutkować opóźnionym i bardziej łagodnym w przebiegu procesem starzenia.

Mitochondrialne substancje odżywcze

Aby mitochondria funkcjonowały prawidłowo, potrzebują odpowiednio wysokiej podaży konkretnych substancji odżywczych. Paliwem dla mitochondrium, koniecznym dla produkcji ATP jest glukoza, ciała ketonowe i tlen. Ponadto substancje odżywcze niezbędne dla prawidłowego funkcjonowania tych organelli to:

• witaminy z grupy B ( szczególnie B1 , B2 , B3, B5 ) – wspomagają produkcję energii przez mitochondria. Znajdują się w podrobach, warzywach zielonych, drobiu, kaszach;
• związki mineralne: siarka, cynk, magnez, żelazo – wspomaga dostarczenie tlenu do mitochondrium, mangan, selen – chroni przed stresem oksydacyjnym, przeciwutleniacz;
• przeciwutleniacze (m.in. witamina C) – zapobiega uszkodzeniom mitochondriów w wyniku zbyt wysokiego stężenia wolnych rodników tlenowych i wysokiego stresu oksydacyjnego. Jej źródłem są m.in. cytrusy;
• L-karnityna – pełni funkcje transportowe wobec długołańcuchowych kwasów tłuszczowych, które przekazywane do mitochondriów ulegają przemianom skutkującym powstaniem energii. W diecie można dostarczyć ją spożywając mięso różnych gatunków;
• kwas liponowy – jest istotnym kofaktorem przy reakcjach enzymowych wewnątrz mitochondriów, pomagając optymalizować przemianę energii. Wykazuje zdolność spowolnienia postępu starzenia mitochondrialnego poprzez znoszenie działania utleniaczy (właściwości przeciwutleniające). Najwięcej tego związku znajduje się w podrobach zwierzęcych;
• kreatyna – pomocna w produkcji ATP przez mitochondria. Z diety dostarczyć można jej niewielkie ilości z różnych rodzajów mięs;
• koenzym Q10 – występuje praktycznie we wszystkich komórkach organizmu, niezbędny do powstania energii w pracujących mitochondriach. Jest również skutecznym przeciwutleniaczem chroniącym mitochondria przed wolnymi rodnikami powstającymi podczas procesów metabolicznych. W pożywieniu znajduje się on głównie w podrobach zwierzęcych (serce, nerki, wątroba);
• witamina D – wykazuje właściwości antyproliferacyjne i hamujące proces nowotworzenia, przeciwzapalne, kardio-, neuro-i dermoprotekcyjne. Ponadto witamina D wspomaga prawidłowy odczyt DNA, co zmniejsza ryzyko mutacji genetycznych i wywiera plejotropowy wpływ na wiele narządów i tkanek. Najwięcej witaminy D znajduje się w tłustych rybach, np. łosoś, makrela lub oleju rybim.

Mitochondria to niewielkie organelle o wielkim znaczeniu dla prawidłowej czynności całego organizmu. Zaburzenia ich funkcjonowania mogą wiązać się z wystąpieniem wielu chorób (nowotworowych, neurodegeneracyjnych itp.) a znalezienie przyczyny tych zaburzeń (co jest celem medycyny mitochondrialnej) i ich eliminacja (m.in. przez zapewnienie mitochondriom niezbędnych im składników odżywczych) może być kluczem do poprawy stanu zdrowia.