Mitochondriale disfunctie

Wanneer we het over energie hebben, hebben we het over mitochondriën. Mitochondriën zijn essentieel voor de energieproductie in vrijwel alle lichaamscellen. Het mag dan ook geen verwondering wekken dat – wanneer de functie van mitochondriën om wat voor reden dan ook verstoord is – cellen en lichaamsfuncties niet langer optimaal functioneren.

Een suboptimale functie kan veroorzaakt worden door:

1. Een te laag aantal mitochondriën om aan de energievraag te voldoen

2. Verstoorde functie van de elektrontransportketen (al dan niet genetisch)

3. Verstoorde chemiosmose door onderfunctie elektrontransportketen

4. Ontoereikende toevoer van essentiële metabolieten

5. Onjuiste balans van oxidanten en antioxidanten

6. Toxinen die de functie van mitochondriën verstoren

Een te laag aantal mitochondriën is kenmerkend voor de ouder wordende mens. Hoe ouder men wordt, hoe lager het aantal goed functionerende mitochondriën in de cellen, dus hoe kleiner de hoeveelheid beschikbare energie. Dit speelt tot het twintigste levensjaar nauwelijks een rol, hetgeen kan verklaren waarom (jonge) kinderen over een onuitputtelijke bron van energie lijken te beschikken. Vanaf het twintigste levensjaar neemt de efficiëntie waarmee mitochondriën energie produceren echter af en daalt ook het aantal mitochondriën die optimaal functioneren. Veroudering wordt steeds meer gezien als mitochondriale aandoening. Ook bewegingsarmoede is een oorzaak van een te lage aanmaak van mitochondriën.

Overigens bestaan er ook genetische aandoeningen die kunnen leiden tot mitochondriale insufficiëntie en disfunctie. Dit is slechts een zeer klein percentage; ongeveer 1 op de 5000 mensen heeft een aangeboren mitochondriale afwijking. Het grootste percentage van mitochondriale stoornissen is terug te voeren op de leefstijl, waaronder een ontoereikende toevoer van essentiële metabolieten, verkeerd en/of te veel eten en bewegingsgebrek. Ook de prioriteit van energieverdeling in het lichaam is van belang, waarbij onder andere het immuunsysteem een rol speelt. Dit voert echter te ver om in dit verband hier te bespreken en we verwijzen u dan ook graag naar onze opleidingen.

Een verstoorde functie van de elektrontransportketen, bijvoorbeeld als gevolg van een ijzergebrek, of als er onvoldoende ubiquinol/ubiquinon aanwezig is, heeft als gevolg dat er minder protonen over het binnenmembraan van het mitochondrium naar buiten worden getransporteerd. Dit komt omdat de elektrontransportketen voor zijn functie afhankelijk is van, onder andere, voldoende toevoer van ijzer en Q10. Als de elektrontransportketen niet optimaal functioneert, vertraagt dit het proces van chemiosmose, het terugvloeien van protonen via ATP-synthase als gevolg van osmotische druk, waardoor er minder ATP wordt geregenereerd uit ADP. Wanneer cellen te weinig energie aanmaken, kunnen ze hun vitale functies niet goed uitvoeren.

Tot slot heeft de leefomgeving invloed op de functie van mitochondriën. Belangrijke toxinen die mogelijk schade aan de mitochondriën kunnen veroorzaken, zijn onder andere:

• Sigarettenrook
• Luchtvervuiling, waaronder fijnstof
• Polyaromatische koolwaterstoffen (PAK’s)
• Herbicidenen pesticiden

Oxidanten en antioxidanten

Een belangrijke oorzaak van mitochondriale disfunctie is gelegen in de redoxreacties die plaatsvinden binnen de elektrontransportketen. De eiwitten in deze keten zijn vermoedelijk de belangrijkste veroorzakers van oxidatieve schade. De stofwisseling van mitochondriën is niet volledig efficiënt en normaal gesproken wordt ongeveer 1-3% van de verbruikte zuurstof daar omgezet in reactieve zuurstof- en stikstofdeeltjes. Dit zijn de zogenaamde ROS (reactive oxygen species) en RNS (reactive nitrogen species). Deze deeltjes worden vrije radicalen genoemd en kunnen schade toebrengen aan DNA-moleculen, eiwitten en vetzuren, zowel binnen als buiten de mitochondriën.

Schade aan DNA leidt tot mutaties en schade aan eiwitten leidt tot denaturatie (vervorming) en heeft een verminderde enzymfunctie tot gevolg. Wanneer het vetzuurmembraan van een mitochondrium beschadigd raakt door ROS, kunnen ionen en protonen teruglekken naar het cytosol. Het teruglekken van ionen verstoort de elektrochemische gradiënt, die belangrijk is voor het gecontroleerde transport van metabolieten het mitochondrium in. Bovendien verstoort het de protonenpomp die nodig is om ATP-synthase aan te drijven, waarbij ADP wordt omgezet in ATP. Dit resulteert wederom in een verlaagde aanmaak van ATP en dus minder energie.

Balans

Oxidatieve processen worden in het lichaam onder normale omstandigheden in balans gehouden door antioxidanten, zowel binnen als buiten de mitochondriën. Het lichaam produceert daartoe zelf glutathion en enzymatische antioxidanten zoals catalase en superoxide dismutase (SOD) in het cytosol. Ook antioxidanten in de voeding zijn in staat vrije radicalenproductie te voorkomen en beëindigen, waaronder vitamine C en vitamine E. Zowel de lichaamseigen aanmaak van glutathion als de inname van vitamine C en E via de voeding kunnen ontoereikend zijn om de vrije radicalenbelasting in het lichaam in balans te houden.

ROS hebben overigens ook een biologische signaalfunctie in de cel en zijn dus niet altijd slecht. Het gaat erom een goede balans te handhaven tussen pro- en antioxidanten om zo redoxreacties zo schadeloos mogelijk te laten verlopen. Wanneer iemand nauwelijks groente of fruit eet – dit is het meerendeel van de bevolking en komt hoogstwaarschijnlijk nog vaker voor bij uw cliënten – kunt u ervan uitgaan dat de oxidatieve belasting in het lichaam hoger is dan de antioxidatieve capaciteit. In deze gevallen is het aan te bevelen te suppleren met antioxidanten.

Enkele symptomen van mitochondriale disfunctie

Mitochondriale disfunctie kent een groot aantal lokale en systemische symptomen. Wanneer u één of meer van onderstaande symptomen - of ziektebeelden - in uw praktijk tegenkomt, is de kans aanwezig dat mitochondriale disfunctie daarbij een rol speelt.

• Groeivertraging
• Spierzwakte, spierpijn, lage spiertonus, bewegingsarmoede
• Chronische vermoeidheid, uitputting, burnout
• Problemen met zicht en het gehoor
• Leerproblemen
• Lichamelijke en geestelijke ontwikkelingsachterstanden
• Symptomen van autisme en autistiform gedrag
• Ziekten van hart, lever en nieren
• Klachten van het maag-darmkanaal, moeite met slikken, diarree of constipatie, onverklaarbaar overgeven, kramp, reflux
• Diabetes
• Verhoogd infectierisico
• Neurologische problemen, migraine, dementie
• Bewegingsstoornissen
• Schildklierproblemen
• Ademhalingsproblemen
• Verzuring door lactaat

Chronische aandoeningen en energie

Er zijn aanwijzingen dat mitochondriale disfunctie een rol speelt bij zeer veel chronische ziekten. Hieronder vindt u een kort overzicht.

• Neurodegeneratieve aandoeningen: Alzheimer, parkinson, ALS
• Cardiovasculaire aandoeningen: Atherosclerose, andere hart- en vaatziekten
• Diabetes en metabool syndroom
• Autoimmuunziekten: Multiple sclerose, diabetes type I
• Psychiatrische stoornissen: Autismespectrumstoornissen, schizofrenie, bipolaire stoornis, stemmingsstoornissen
• Gastrointestinale problemen
• Vermoeidheidssyndromen: Chronisch vermoeidheidssyndroom
• Aandoeningen van spieren en skelet: Fibromyalgie, spieratrofie
• Chronische infecties

Hoe kan het dat mitochondriale disfunctie zulke verstrekkende gevolgen heeft en bij vrijwel alle chronische aandoeningen voorkomt? Dit komt omdat de energievoorziening in de cellen essentieel is voor alle levensprocessen. Wanneer de energievoorziening gestoord is, vindt men daarom symptomen op al deze gebieden.

Q10, ubiquinol

Ubiquinol is de enige vetoplosbare antioxidant die het lichaam zelf aanmaakt.Co-enzym Q10 is in elke lichaamscel essentieel voor de productie van energie (ATP) in mitochondriën door afwisselend op te treden als elektronendonor (ubiquinol) en elektronenacceptor (ubiquinon) in de ademhalingsketen. Met name weefsels en organen met veel mitochondriën in de cellen en een hoge energieproductie zoals hart, hersenen, spieren, alvleesklier, nieren en lever hebben veel co-enzym Q10 nodig om goed te functioneren. Suppletie met ubiquinol is wenselijk als de lichaamseigen aanmaak ontoereikend is, zoals bij het ouder worden (vanaf 40 jaar neemt de synthese van co-enzym Q10 gestaag af), door ziekte, oxidatieve stress of medicijngebruik (o.a. statines). Ubiquinolsuppletie maakt het lichaam niet lui, zoals wel wordt gedacht, en beïnvloedt de lichaamseigen synthese niet. Bij personen met lage gehaltes Q10, reduceert suppletie vermoeidheid.

PQQ

De omzetting van energie in de mitochondriën is afhankelijk van redoxreacties. PQQ vormt een cofactor voor de werking van enzymen die redoxreacties catalyseren, de zogenaamde oxidoreductases. Een belangrijk voorbeeld van een oxidoreductase is glucosedehydrogenase, dat betrokken is bij de glycolyse. Ook de vier enzymcomplexen in de elektronentransportketen bevatten oxidoreductases in de vorm van membraangebonden dehydrogenases.

Daarnaast is het mogelijk dat PQQ een belangrijke rol speelt binnen celcommunicatie. Bij dieronderzoek is naar voren gekomen dat een tekort aan PQQ kan leiden tot groeivertraging, verminderde immuunfunctie en voortplantingsproblemen. Dit doet vermoeden dat PQQ veel meer is dan een catalyst en antioxidant. Mogelijk heeft PQQ effect op PGC-1-alfa, een transciptiefactor die genen reguleert die betrokken zijn bij de energiestofwisseling. PGC-1-alfa stimuleert de vorming van NRF-1 en NRF-2, stoffen die indirect de mitochondriale eiwitsynthese stimuleren.

Van PQQ is ook aangetoond dat het de mitochondriale biogenese stimuleert. Daarnaast reduceert PGC-1-alfa het gehalte ROS en beschermt het tegen mitochondriale toxinen. PGC-1-alfa wordt geactiveerd door AMP-kinase, dat ontstaat bij een ATP-gebrek in de spieren na inspanning. Intensief bewegen is dus een belangrijke strategie om de groei, proliferatie en genese van mitochondriën te bevorderen. Maar ook PQQ kan daaraan bijdragen.

Antioxidanten

Gereduceerd glutathion kan als scavenger (vrije radicalenvanger) fungeren voor bijna alle beruchte vrije radicalen en reactieve zuurstofdeeltjes, zoals het hydroxylradicaal, superoxide en vetzuurradicalen.Vanwege de krachtige reducerende werking, draagt GSH ook sterk bij aan het hergebruiken van andere antioxidanten die geoxideerd zijn geraakt en daardoor onwerkzaam zijn geworden. Glutathion kan de andere antioxidanten in de antioxidantcascade (vitamine C, vitamine E, alfa-liponzuur en coënzym Q10) weer geschikt maken voor hergebruik, waardoor de capaciteit van het antioxidantsysteem sterk wordt gestimuleerd.

L-Carnitine

L-Carnitine is een vetzuurtransporter die vetzuren bindt en transporteert naar de matrix in de mitochondriën. Vervolgens worden deze vetzuren afgebroken in het proces van bèta-oxidatie, waarbij acetyl-CoA ontstaat, het belangrijkste substraat in de citroenzuurcyclus. Bij mensen die te weinig L-carnitine in het lichaam hebben, is vaak sprake van mitochondriale disfunctie. Wanneer men L-carnitine verhoogt, worden er meer vetzuren het mitochondrium in getransporteerd. Hierdoor gaat het vetzuurmetabolisme omhoog en verbetert het proces van oxidatieve fosforilatie.

Met stijgende leeftijd nemen een aantal stoffen die belangrijk zijn voor de energieproductie in de mitochondriën af. Eén ervan is het fosfolipide cardiolipine, welke een belangrijke co-factor is voor het transport van diverse stoffen in de mitochondriën en voor het goed functioneren van de elektrontransportketen. L-Carnitine blijkt de leeftijdgebonden afname van cardiolipine terug te kunnen dringen en te kunnen herstellen naar de niveaus op jonge leeftijd, met als gevolg dat de onderzochte oudere dieren meer energie hadden en actiever waren.

Ribose

D-Ribose is een centraal onderdeel van voor de celstofwisseling essentiële stoffen als ATP, NAD, FAD en co-enzym A. Ribose kan onder normale omstandigheden in het lichaam uit glucose worden gemaakt, maar dat is een relatief traag proces. De geproduceerde ribose wordt in de cellen omgezet in energie door het aanzetten en stimuleren van ATP-productie.Gezonde vitale cellen vullen hun ATP voorraden voortdurend aan. Echter, onder zware omstandigheden zoals stress, zware inspanningen, verwonding, ziekte of bij veroudering zijn weefsels, zoals het hart en de skeletspieren, vaak onvoldoende in staat om ATP voorraden optimaal op peil te houden. De beschikbaarheid van ribose en creatine kan hierbij een rol spelen.

Creatine

Creatine functioneert in het spierweefsel als tijdelijke buffer van energierijke fosfaatgroepen. Tijdens spiercontracties kan creatinefosfaat snel fosfaatgroepen leveren voor de resynthese van ATP. De eigen ATP-voorraad en -productie is maar voor ongeveer 4 seconden toereikend, daarna gaat het lichaam de fosfaatgroepen in creatinefosfaat voor de ATP-productie gebruiken.Een voldoende hoog gehalte creatine in de spieren is dus essentieel voor het uithoudingsvermogen.

Magnesium

Magnesium speelt een en rol bij de (an)aerobe energieproductie; direct doordat het deel uitmaakt van het magnesium-ATP-complex en indirect als enzymactivator van ATP-genererende enzymen in de glycolyse en oxidatieve fosforylering.Wanneer men veel stress ervaart, of als men intensief sport, daalt het gehalte magnesium in het lichaam aanmerkelijk. Hierdoor ontstaan vermoeidheid en spierkrampen, beide tekenen van energiegebrek. Toevoeging van voldoende magnesium in een goed opneembare vorm, zoals magnesiumbisglycinaat, vult de voorraden weer aan, zodat er meer ATP geproduceerd kan worden, zowel direct via aanhechting op het magnesium-ATP-complex als indirect via enzymactivatoren. Hierdoor nemen vermoeidheid, spierpijn en andere symptomen van energiegebrek af. De komende tijd vertellen we u nog veel meer over magnesium tijdens ons magnesiumthema, dus hou onze nieuwsbrief in de gaten.

B-vitaminen

Uiteraard zijn de B-vitaminen met hun essentiële rol binnen de citroenzuurcyclus ook erg belangrijk voor een normaal energiemetabolisme.

Wil je nog meer kennis? Lees dan onze artikelen in onze kennisbank!

Meer interesse in educatie bij Natura Foundation? Bekijk dan onze agenda hier.