Enfermedades neurodegenerativas y mitocondrias

Enfermedades neurodegenerativas y mitocondrias.

Introducción.

El equilibrio entre la replicación y la muerte celular es fundamental para el buen funcionamiento de un organismo. El exceso de cualquiera de los dos supone la aparición de patologías, como es el caso de las neoplasias cuando el primero de ellos se ve alterado. Un claro ejemplo del segundo caso son las enfermedadesneurodegenerativas. Dentro de este grupo, las enfermedades más comunes en relación con la edad son la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Parkinson y la esclerosis lateral amiotrófica que afectan a diferentes sistemas neurales. Diferentes estudios han revelado que las mitocondrias podrían tener implicación en la degeneración neuronal.

Las mitocondrias son organelos con múltiples funciones, de lascuáles la principal es la producción de ATP por medio de la cadena de transporte de electrones. Otras de sus funciones son la síntesis de esteroides, grupos hemo y hierro-sulfuro; la homeostasis intracelular del calcio y también juega un papel en la muerte celular programada. Además, en las mitocondrias se producen especies reactivas del oxígeno, consecuencia de la fosforilación oxidativa, como son elradical superóxido o el radical hidroxilo, y especies reactivas del nitrógeno, como el óxido nítrico. Debido a la presencia de grupos hierro sulfuro en muchas proteínas mitocondriales para reacciones de óxido reducción, y a la ausencia de histonas protectoras en el ADN mitocondrial, estas moléculas son muy vulnerables a la acción de las especies reactivas del oxígeno.
El peróxido de hidrógeno(H2O2), en presencia de metales de transición, puede transformarse en el ión hidroxilo. El ión superóxido puede reaccionar con el gas difusible óxido nítrico, sintetizado por tres isoformas de la óxido nítrico sintasa, para formar el peroxinitrito, un potente oxidante nucleofílico y un agente nitrificante. Éste o sus productos puede provocar daños en las proteínas por nitrificación, y además es tóxicopara las neuronas ya que causa la ruptura de una o de las dos cadenas del ADN. La copper/zinc superóxido dismutasa puede utilizar el peroxinitrito para catalizar la nitrificación de los residuos de tirosina de las proteínas mitocondriales, como la ciclofilina D y el translocador del nucleótido de adenina, que son componentes del núcleo del poro de transición de la permeabilidad mitocondrial(mPTP). El óxido nítrico puede ser producido en la mitocondria, teniendo diferentes efectos en ella. A concentración nanomolar puede inhibir de manera rápida y reversible la respiración mitocondrial por nitrificación o nitrosilación.

Se sabe que las alteraciones mitocondriales participan en mecanismos de neuropatología humana, especialmente en aquellos desórdenes que implican interrupciones agudasde la administración de oxígeno y sustratos al cerebro y fallo bioenergético, como ocurre en casos de isquemia tisular y exposiciones a tóxicos. La atrofia óptica tipo 1 (OPA1), una neuropatía hereditaria, es un ejemplo de una enfermedad neurodegenerativa crónica causada por mutaciones en el gen OPA1, que codifica una GTPasa ligada a la dinamina que participa en el mantenimiento de la morfologíamitocondrial, incluyendo fusión y metabolismo. Las propiedades y funciones de las mitocondrias podrían conferir una susceptibilidad intrínseca a subconjuntos de células post-mitóticas de larga vida como las neuronas al envejecimiento y stress, incluyendo las mutaciones y toxinas ambientales.

Muerte celular.

Existen diferentes procesos de muerte celular, que han sido clasificados en doscategorías distintas: necreosis y apoptosis. Inicialmente, esta diferenciación se debió a que estos procesos presentan morfología diferente al microscopio.

Mientras que la necrosis consiste en una destrucción lítica de células individuales o grupos de células, la apoptosis es una descomposición ordenada y compartimental de grupos o células individuales formando componentes utilizables por las...