La mitocondria como diana

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LA MITOCONDRIA COMO DIANA FARMACOLÓGICA ORIGEN DE LA MITOCONDRIA: La mitocondria, cuyo nombre proviene del griego mito (hilo) y chondros (cartílago), es una organela citoplasmática con un origen ciertamente peculiar. Todas sus características estructurales y funcionales evidencian que en el nacimiento de la célula eucariota, una bacteria fue fagocitada por un microorganismo de mayor tamaño con el fin de aprovecharse de la energía, en forma de ATP, que ésta fabricaba mientras la célula anfitriona dotaba a su huésped de materias primas y protección. La simbiosis perfecta entre estos dos organismos primitivos supone en uno de los pasos más importantes de la evolución. DATOS RELEVANTES: Las mitocondrias tienen más similitudes con las bacterias que únicamente tamaño y forma. La matriz mitocondrial, contiene DNA, RNA y ribosomas que participan en la síntesis de algunos componentes mitocondriales (el resto es importado del citoplasma después de su expresión desde el núcleo). A pesar de esto, se reproducen por fisión binaria, además el proceso respiratorio que llevan a cabo, es muy semejante al que se observa en bacterias aerobias actuales. A partir de estas observaciones, Lynn Margulis propuso que el origen de las mitocondrias modernas es a partir de la endosimbiosis (endo, dentro + simbiosis relación biológica con beneficio mutuo) de bacterias aerobias con eucariontes anaerobios antiguos. Los nutrientes abastecidos por el eucarionte y consumidos por la bacteria, fueron presumiblemente reembolsados con creces, debido a la alta eficiencia metabólica oxidativa que el procarionte (sin núcleo), le dio al eucarionte. A lo largo del tiempo, estas bacterias fagocitadas fueron asumiendo tareas cada vez más relevantes dentro del funcionamiento interno de esta célula primitiva hasta convertirse en lo que hoy conocemos como mitocondria.

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LA MITOCONDRIA COMO DIANA FARMACOLÓGICA

ORIGEN DE LA MITOCONDRIA:

La mitocondria, cuyo nombre proviene del griego mito (hilo) y chondros (cartílago), es una organela citoplasmática con un origen ciertamente peculiar. Todas sus características estructurales y funcionales evidencian que en el nacimiento de la célula eucariota, una bacteria fue fagocitada por un microorganismo de mayor tamaño con el fin de aprovecharse de la energía, en forma de ATP, que ésta fabricaba mientras la célula anfitriona dotaba a su huésped de materias primas y protección. La simbiosis perfecta entre estos dos organismos primitivos supone en uno de los pasos más importantes de la evolución.

DATOS RELEVANTES:

Las mitocondrias tienen más similitudes con las bacterias que únicamente tamaño y forma.

La matriz mitocondrial, contiene DNA, RNA y ribosomas que participan en la síntesis de algunos componentes mitocondriales (el resto es importado del citoplasma después de su expresión desde el núcleo).

A pesar de esto, se reproducen por fisión binaria, además el proceso respiratorio que llevan a cabo, es muy semejante al que se observa en bacterias aerobias actuales.

A partir de estas observaciones, Lynn Margulis propuso que el origen de las mitocondrias modernas es a partir de la endosimbiosis (endo, dentro + simbiosis relación biológica con beneficio mutuo) de bacterias aerobias con eucariontes anaerobios antiguos.

Los nutrientes abastecidos por el eucarionte y consumidos por la bacteria, fueron presumiblemente reembolsados con creces, debido a la alta eficiencia metabólica oxidativa que el procarionte (sin núcleo), le dio al eucarionte.

A lo largo del tiempo, estas bacterias fagocitadas fueron asumiendo tareas cada vez más relevantes dentro del funcionamiento interno de esta célula primitiva hasta convertirse en lo que hoy conocemos como mitocondria.

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LAS MITOCONDRIAS:

Son organelos citoplasmáticos membranosos característicos de las células eucarióticas. Las mitocondrias poseen una gran importancia, ya que en ellas se realizan una serie de reacciones de óxido-reducción que permiten el sustento energético de la célula.

De esta manera, y de forma general, células que realizan un mayor gasto de energía poseerán una mayor cantidad de mitocondrias.

Su dimensión varia entre 1 a 10 u. Pudiendo las mismas adoptar distintas formas:

Granular Bastoniforme Filamentosas

ESTRUCTURA MITOCONDRIAL:

La mitocondria presenta una estructura con dos compartimentos bien definidos, matriz y espacio intermembranal, delimitados por dos membranas, interna y externa, con características morfológicas y funcionales bien diferentes.

1.-EN LA MATRIZ se localizan varias copias del genoma circular mitocondrial (herencia de su pasado procariota), ribosomas, más parecidos a los de las bacterias que a los de las células eucariotas, y numerosos complejos enzimáticos necesarios tanto para las funciones energéticas, como para la expresión y la replicación de genes.

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2.-EL ESPACIO INTERMEMBRANAL tiene un menor contenido proteico, en él se localizan las enzimas que median el tránsito de sustancias entre la matriz mitocondrial y el citosol.

Del mismo modo, sus membranas presentan también diferencias significativas.

3.-LA MEMBRANA INTERNA, caracterizada morfológicamente por presentar unas invaginaciones denominadas crestas, presenta multitud de complejos enzimáticos (los componentes de la cadena transportadora de electrones (CTE), la ATP sintasa) y proteínas que regulan el paso de metabolitos (como el transportador de nucleótidos de adenina), resultando especialmente impermeable a iones.

4.-LA MEMBRANA EXTERNA, a diferencia de la interna y debido a la presencia de la proteína porina, conocida en la actualidad como canal aniónico dependiente de voltaje (VDAC), es permeable, en condiciones fisiológicas, al paso de iones y de metabolitos con pesos moleculares inferiores a 6000 Daltons.

FUNCION MITOCONDRIAL:

La función mitocondrial se basa en los siguientes aspectos: abastecimiento energético de la célula y en la regulación de los niveles de calcio y otros segundos mensajeros como las EROS.

FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

La fosforilación oxidativa es una serie de eventos químicos que llevan a la síntesis de ATP.

La mitocondria, y en concreto su matriz, es el escenario donde tiene lugar la fosforilación oxidativa, a través de la cual se genera poder reductor en forma de NADH y FADH2, que son utilizados como donadores de electrones en la cadena respiratoria, estos interaccionan con el oxigeno molecular, el cual es un potente aceptor de electrones. De hecho el flujo neto de electrones desde el NADH hasta el Oxígeno resulta en la síntesis de ATP. (Jordán, 2004)

Proceso:

Acoplado al transporte de los electrones (por una serie de complejos enzimáticos —I, II, III y IV, que forman la cadena transportadora de electrones) y gracias a la energía liberada, tiene lugar la salida de tres protones desde la matriz hasta el espacio intermembranal, originando un gradiente electroquímico entre los dos compartimentos.

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Esta energía es utilizada por la enzima ATP sintasa o complejo V, localizada en la membrana interna, para fosforilar moléculas de ADP dando lugar a ATP, a la vez que los protones vuelven a la matriz a favor de gradiente.

CAPTACION DE Ca +2

Por otro lado, las mitocondrias, gracias a su capacidad de internalizar Ca2+ y precipitarlo en su interior en forma de fosfatos, participan, junto con el retículo endoplasmático y las bombas iónicas y canales localizados en la membrana celular, en la regulación de los niveles citoplasmáticos del catión calcio libre. (Villalobos, Carlos - Sanz Blasco Sara - STAF LABORATORY, 2006)

El Ca2+ intracelular es un mensajero versátil y del universal segundo implicado en el control de una gran cantidad de funciones celulares y fisiológicas en esencialmente todos los tipos de células.

Las señales de Ca2+ regulan no sólo funciones a corto plazo de la célula tales como exocitosis y contracción del músculo sino también desempeñan un papel fundamental en el control de las funciones de largo plazo de la célula como proliferación de célula.

Las señales de Ca2+ activan los genes responsables de la entrada de reclinar las células en el ciclo celular, promueven síntesis de la DNA y estimulan diversos acontecimientos en la mitosis.

SISTEMAS DE TRANSPORTE DE CA2+

Se conocen tres sistemas de transportadores que controlan la entrada y la salida de este catión en la mitocondria:

El uniporte de Ca2+

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El antiporte 2Na+/Ca2+, El antiporte Ca2+/2H+.

El primero de ellos es un transportador electrogénico y el único que se encarga de internalizar Ca2+ en la mitocondria, presenta baja afinidad por el Ca2+ y puede ser inhibido por el rojo de rutenio y el Mg2+.

Por otro lado, el sistema antiporte Na+/Ca2+, inhibido por fármacos bloqueantes de los canales de Ca2+, y el sistema de antiporte dependiente de energía Ca2+/2H+, localizado en las mitocondrias de algunas células, realizan la liberación del Ca2+ en respuesta a determinados estímulos.

APLICACIÓN EXPERIMENTAL:

Experimentos donde se determinó la concentración de calcio mitocondrial [Ca2+]m gracias al uso de acuorinas, han demostrado que cambios rápidos en la concentración de calcio citoplasmático[Ca2+]c producidos, por ejemplo, por la estimulación de la célula nerviosa, tienen su representación en la mitocondria, y con una amplitud muy elevada, aunque de una duración muy corta, ya que es rápidamente compensada por la salida de Ca2+.

En respuesta a este incremento de [Ca2+]m se produce, por ejemplo, la activación de rutas metabólicas, generando más cantidad de energía para la célula.

Además, se ha observado que esta regulación de los niveles de [Ca2+]c llevada a cabo por la mitocondria también es esencial, en las células excitables, para el correcto funcionamiento de los sistemas que controlan la liberación de neurotransmisor.

Sin embargo, en condiciones patológicas, donde las [Ca2+]c se encuentren elevadas de forma sostenida, la entrada de Ca2+ a la matriz es desmesurada y conduce a efectos muy diferentes, como es la activación de forma rotunda del sistema de uniporte de Ca2+, con la consiguiente saturación de los sistemas de salida de calcio, obteniendo como resultado cambios drásticos en el interior de la mitocondria.

Una mitocondria dañada dilata los ciclos metabólicos, relentiza el proceso energético y consume más energía. El exceso de energía consumida para el mismo rendimiento inhibe la capacidad de comunicación con las células vecinas y promueve la muerte celular.

FUENTE DE EROS:

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Finalmente, se ha propuesto a la mitocondria como la fuente de EROS más importante en el interior de las células.

Como resultado de una reducción defectuosa del oxígeno durante la fosforilación oxidativa puede tener lugar, en la matriz mitocondrial, la generación de especies reactivas del oxígeno (EROS), como el superóxido que, constituyen una pieza clave en el envejecimiento celular.

LA MITOCONDRIA UNA ORGANELA ENERGETICA EN EXPANSIÓN:

En la actualidad se sabe que esta organela, no solo supone la fuente energética para el funcionamiento celular, sino que también desempeña un papel esencial en la regulación de los niveles de segundos mensajeros como el Ca2+ o las especies reactivas de oxígeno (EROS) en el citoplasma.

ESPECIES REACTIVAS DE OXIGENO (EROS)

La estructura electrónica del oxígeno hace que sea susceptible de reducciones parciales, produciéndose Especies Reactivas de Oxígeno (EROs)

Las especies reactivas del oxígeno incluyen:

iones de oxígeno radicales libres peróxidos tanto inorgánicos como orgánicos.

Son generalmente moléculas muy pequeñas altamente reactivas debido a la presencia de una capa de electrones de valencia no apareada.

Estas especies se forman de manera natural como subproducto del metabolismo normal del oxígeno y tienen un importante papel en la señalización celular. Sin embargo, en épocas de estrés ambiental sus niveles pueden aumentar en gran manera, lo cual puede resultar en daños significativos a las estructuras celulares. Esto lleva en una situación conocida como estrés oxidativo .

Las principales especies reactivas del oxígeno o sustancias pro-oxidantes son:

− Radical hidroxilo (HO)+− Peróxido de hidrógeno (H2O2)− Anión superóxido (O2)− Oxígeno singlete (1O2)− Oxígeno nítrico (NO)− Peróxido (ROO)− Semiquinona (Q)

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− Ozono

Las EROS se pueden originar en cualquier compartimento celular como resultado normal de su fisiología, se pueden formar a nivel de mitocondrias, como de retículo endoplasmico.

EQUILIBRIO OXIDANTES — ANTIOXIDANTES

Las especies reactivas del oxigeno (EROs) se producen normalmente en las células como producto del metabolismo celular. La concentración de EROS es finamente controlada por acción de los antioxidantes

Si un agente estresante induce un aumento en la producción de EROs, este equilibrio puede romperse causándose daños en las estructuras celulares

Los daños serán reparados por mecanismos celulares específicos. Si no se recupera el equilibrio se producirán disfunciones que pueden desembocar en la muerte celular.

EFECTOS DAÑINOS

Normalmente las células son capaces de defenderse a sí mismas contra los daños de las especies reactivas del oxígeno mediante el uso de enzimas como la superóxido dismutasa y la catalasa. Pequeñas moléculas antioxidantes como el ácido ascórbico (vitamina C), ácido úrico , y glutatión también desempeñan un rol importante como antioxidantes celulares.

Los efectos de las especies reactivas del oxígeno sobre el metabolismo celular han sido bien documentadas en una gran variedad de especies. Estos incluyen no sólo los roles en la muerte celular programada y la necrosis, sino también efectos positivos, tales como:

La inducción de genes de defensa y la movilización de los sistemas de transporte de iones.

También se lo implica con frecuencia en funciones de señalización redox o señalización oxidativa.

Estas también proporcionan un enlace a la adaptación del sistema inmune a través de la reclutación de glóbulos blancos .

La señalización redox también está implicada en la mediación de la apoptosis o muerte celular programada y en la lesión isquémica. Ejemplos concretos son los accidentes cerebro vasculares y ataques cardíacos .

En general, los efectos nocivos de las especies reactivas del oxígeno en la célula son:

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1. Daños al ADN2. Oxidación de ácidos grasos poliinsaturados

3. Oxidación de aminoácidos en las proteínas

LA MITOCONDRIA Y SU RELACIÓN RELEVANTE CON LA APOPTOSIS:

Pero quizás el descubrimiento más importante sobre esta organela sucedió hace un par de décadas, cuando se observó que su presencia era necesaria para la inducción de muerte celular programada, de forma que, estudios recientes sitúan a la mitocondria como el punto donde convergen diferentes vías de señalización apoptótica.

Esta organela, a través de la regulación de la permeabilidad de sus membranas, controla la liberación al citoplasma gran cantidad de sustancias de naturaleza proteica (Citocromo C, AIF, SMAC/Diablo, etc.) que son capaces de activar rutas de señalización (factores proapoptoticos) necesarias para que se produzca la muerte programada de la célula.

El lanzamiento de factores proapoptoticos se relaciona con un aumento enorme en la permeabilidad de la membrana mitocondrial interna.

Varios factores promueven este aumento de la permeabilidad incluyendo:

La tensión oxidativa. Pérdida de potencial mitocondrial.

Sobrecarga especialmente mitocondrial de la concentración de Ca2+.

PROCESOS APOPTÓTICOS.

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Los procesos de apoptosis se ejecutan normalmente durante el desarrollo para suprimir las células innecesarias o para eliminar las células que han sido dañadas por distintos agentes estresantes, tales como la radiación o la oxidación.

Si la apoptosis no está operando correctamente, sin embargo, pueden presentarse tumores, inmunodeficiencia, autoinmunidad o trastornos neurodegenerativos.

Cuando la célula no consigue el ATP suficiente para su funcionamiento, su citoplasma y membrana cambian su configuración, entrando en lo que se denomina senescencia. Las células T detectan las células senescentes y les insertan la información necesaria para que inicien su programa de autodestrucción o apoptosis.

APLICACIÓN EXPERIMENTAL:

En la última década del siglo pasado, en el laboratorio del Prof. J.C. Reed en la Fundación para la Investigación sobre el Cáncer en California se obtuvo la primera indicación de que la mitocondria desempeña un papel importante en la inducción de la apoptosis, al demostrar que la presencia de esta organela era necesaria para inducir apoptosis en un tubo de ensayo.

Desde entonces los estudios se han dirigido a analizar diferentes características de esta organela que son esenciales para que ejerza este papel, tales como su capacidad de regular la permeabilidad de sus membranas, controlando la liberación de componentes proteicos al citoplasma y la producción de radicales libres como el superóxido.

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VÍAS DE SEÑALIZACIÓN DE LA APOPTOSIS

Existen tres vías principales para la transmisión de una señal apoptótica:

– La primera ocurre cuando el sistema nervioso es sobreexcitado por glutamato, como ocurre en los procesos isquémicos.

En ellos se ha observado una entrada masiva y prolongada del ión Ca2+ al citoplasma, que es «detectada» por la mitocondria.

– La unión de ligandos a receptores «de muerte», como el TNFR1 o Fas localizados en la membrana citoplasmática activa rutas de señalización que se dirigen a la mitocondria.

– Por último, el daño en el genoma celular puede ser detectado por ciertos factores de transcripción, como p53, que inducen el incremento de las concentraciones citoplasmáticas de ciertas proteínas que se translocan a la mitocondria para ejercer efecto proapoptótico.

LA APERTURA DEL PORO DE PERMEABILIDAD TRANSITORIA MITOCONDRIAL:

Todos estos procesos se ven traducidos a nivel mitocondrial en la formación de una estructura multiproteica, en las zonas de unión de sus membranas, que se conoce como «poro de permeabilidad transitoria mitocondrial» (PPTM), y que se presenta como el eje del desencadenamiento de una señal apoptótica.

Cuando estos estímulos llegan a la mitocondria, diferentes proteínas, entre las que destaca el ANT-proapoptico y el VDAC (Voltaje Dependent Anion Channel), se ven modificadas para la generación de un poro de dimensiones exageradas y por el cual se produce la liberación, entre otras sustancias, de compuestos con conocida actividad pro-apoptótica, como citocromo C, la proteína Smac/Diablo, el factor inductor de apoptosis y algunos miembros de la familia de las caspasas (ejecutoras más importantes de las últimas fases de la apoptosis gracias a su actividad catalítica).

Este proceso está altamente regulado por multitud de proteínas que interaccionan con los componentes esenciales del PPTM, entre las que destacan la ciclofilina D, que se encuentra en la matriz y cuya interacción con ANT parece esencial para la apertura del poro.

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FASE DE EJECUCIÓN

En esta etapa, las sustancias liberadas por la mitocondria activan diferentes rutas apoptóticas. Así, mientras el citocromo C junto con la procaspasa 9 y la proteína apaf-1 entran a formar parte de un complejo multiproteico denominado apoptosoma, que dirige la activación de las proteínas denominadas caspasas, que median la muerte programada celular, el AIF (factor inductor de apoptosis) desencadena procesos de condensación de la cromatina y fragmentación del ADN.

CASOS FRECUENTES DE APOPTOSIS:

La apoptosis puede ocurrir, por ejemplo, cuando una célula se halla dañada y no tiene posibilidades de ser reparada, o cuando ha sido infectada por un virus.

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La "decisión" de iniciar la apoptosis puede provenir de la célula misma, del tejido circundante o de una reacción proveniente del sistema inmune .

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Cuando la capacidad de una célula para realizar la apoptosis se encuentra dañada (por ejemplo, debido a una mutación), o si el inicio de la apoptosis ha sido bloqueado (por un virus), la célula dañada puede continuar dividiéndose sin mayor restricción, resultando en un tumor que puede ser de carácter canceroso.

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También condiciones de stress como la falta de alimentos, así como el daño del ADN provocado por tóxicos o radiación, pueden inducir a la célula a comenzar un proceso apoptótico.

FARMACOLOGÍA DE LA MITOCONDRIA:

La capacidad reguladora de los procesos de muerte celular por parte de la mitocondria la convierte en la organela de estudio de fármacos con actividades tanto proapoptóticas, con el fin de matar la célula, como antiapoptóticas, con el fin de prevenir su muerte. (CEÑA, Valentín - TORNERO, Daniel, 2002)

Estos farmacos ayudarian al tratamiento.

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Enfermedades neurodegenerativas. Envejecimiento celular. Procesos isquemicos e infartos al corazón. Tratamiento del Cancer y el crecimiento tumoral.

En este trabajo revisaremos el mecanismo de acción de algunos fármacos que modulan la función mitocondrial, entre los que se incluyen algunos

antitumorales, inmunosupresores, antivirales, y agonistas de canales de potasio localizados en la membrana mitocondrial, así como sulfonilureasas y anestésicos.

FÁRMACOS PROAPOPTÓTICOS

Entre los mecanismos de acción de los fármacos proapoptóticos existe la manipulación de la concentración de calcio en el interior de las células, por ejemplo, mediante el uso de la tapsigargina (inhibidor de la ATPasa-Ca2+ del retículo endoplasmático) que previene la acumulación de calcio en el retículo y que induce apoptosis en varios tipos celulares. Otros promotores de la apoptosis, como ya se ha comentado, son las EROS.

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La producción excesiva de radicales libres puede ser inducida por un gran número de xenobióticos, iones de metales de transición y radiaciones ionizantes y ultravioleta.

LA ACTIVACIÓN DEL PPTM o la modificación de la estabilidad de la membrana mitocondrial constituyen parte del mecanismo de acción de gran número de fármacos anticancerígenos entre los que se incluye el etopósido, doxorrubicina, 1-beta-D-arabinofuranosilcitosina, lonidamina, ácido betulínico, arsenito, CD437 y péptidos alfahelicoidales catiónicos anfifílicos.

FÁRMACOS ANTIAPOPTÓTICOS. MODULACIÓN DEL ESTRÉS OXIDATIVO

Con el fin de proteger a la mitocondria contra el daño producido por las EROS, son varias las aproximaciones que se están realizando (entre las que destacamos el aumento de los valores de glutatión) mediante el uso de precursores de su síntesis como puede ser la N-acetilcisteína, que además tiene, por sí sola, propiedades antioxidantes.

Este efecto también se produce con el incremento en el contenido de coenzima A mediante la administración de su precursor, el ácido pantoténico.

Otros antioxidantes intracelulares generales son el ácido ascórbico, el alfatocoferol y el betacaroteno.

EL RECEPTOR DE BENZODIACEPINAS

Las benzodiazepinas son fármacos extensamente utilizados por sus propiedades como ansiolíticos, anticonvulsionantes, relajantes musculares y sedantes.

Como se ha comentado anteriormente, el receptor de estos compuestos se encuentra en la membrana externa mitocondrial, interaccionando tanto con el VDAC como con el ANT.

APOPTOSIS

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FÁRMACOS INMUNOSUPRESORES

La ciclosporina A es un fármaco inmunosupresor que bloquea la transcripción de genes en células T activadas. Es ampliamente utilizado para evitar los rechazos en transplante de órganos.

A nivel mitocondrial, la ciclosporina A es capaz de bloquear la formación del PPTM, y éste parece ser el mecanismo por el cual este fármaco es eficaz en la protección de las células frente a una lesión isquémica.

FÁRMACOS ANTIINFLAMATORIOS NO ESTEROIDES:

Los fármacos antiinflamatorios no esteroides, como los salicilatos y el ibuprofeno, muy comúnmente prescritos, presentan efectos secundarios que parecen estar mediados por un proceso que incluye daño mitocondrial e inhibición de ciclooxigenasas.

A este nivel, estos fármacos antiinflamatorios modifican la fosforilación oxidativa, inhibiendo la producción de ATP y alterando la permeabilidad de la membrana interna de la mitocondria.

El hecho de que los salicilatos induzcan la formación del PPTM en mitocondria aislada está siendo motivo de estudio por su implicación en el síndrome infantil de Reye. Además, el ibuprofeno, de una forma directa, también induce la apertura del PPTM.

OTROS FÁRMACOS

Además de los ya revisados, numerosos compuestos usados en medicina humana y veterinaria pueden interaccionar con la mitocondria de un modo más o menos accidental.

Así, algunos fármacos antiarrítmicos, como amiodarona, y algunos antibióticos, como el cloranfenicol, no sólo inhiben la síntesis proteica bacteriana, sino también la mitocondrial.

TÉCNICAS DE ANÁLISIS DE LA MITOCONDRIA

Debido a la importancia que, en el campo de la Farmacología, está adquiriendo el estudio de la mitocondria se ha producido un gran avance en el desarrollo de técnicas, no sólo bioquímicas que permiten el estudio de la acción de fármacos sobre esta organela.

Así, disponemos de técnicas tanto in situ, en las que las mitocondrias se encuentran dentro de células intactas; como de mitocondria aislada que requieren la purificación de las mismas.

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Todas estas técnicas han servido para conocer la gran diversidad que existe en las mitocondrias de distintos tipos celulares y dentro de una misma célula y para conocer con mayor detalle las funciones que desempeñan dentro de ellas.

EN LAS TÉCNICAS IN SITU, las mitocondrias se estudian valorando sus interacciones con el resto de componentes celulares, si bien presentan la dificultad de que pueden existir interferencias entre las diferentes mitocondrias y por parte de otras organelas del citoplasma.

La técnica "in vitro" más conocida y utilizada, quizás debido a su gran versatilidad, para el análisis de las mitocondrias individuales es la microscopía.

Mediante la microscopía y usando sondas de localización mitocondrial como es la "mito-DsRed", hoy somos capaces de estudiar las propiedades físicas mitocondriales en el interior de las células.

También disponemos de sondas fluorimétricas que permiten el estudio de variaciones en el potencial mitocondrial o de los niveles de ciertas moléculas de la matriz como el NADH.

EN LAS TÉCNICAS DE MITOCONDRIA AISLADA la organela es purificada por centrifugación a través de gradientes bien de sacarosa o de Percoll.

En estas preparaciones se eliminan las posibles interferencias con los otros componentes del citoplasma celular, permitiendo un análisis más directo, aunque se encuentran sacrificadas todas las interacciones que existen con ellos y que pueden modificar los procesos motivo de estudio.

Estas preparaciones permiten la manipulación de los substratos y la modificación del entorno con el fin de obtener una mayor eficiencia en el suministro de los fármacos.

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Las técnicas más frecuentemente utilizadas sobre preparaciones de mitocondria aislada son:

i) El registro electrofisiológico de los canales iónicos de ambas membranas. En el caso de la membrana interna se realizan preparaciones, conocidas como mitoplastos, en las que se ha eliminado la membrana externa.

ii) La citometría de flujo, utilizada para detectar distintas subpoblaciones de mitocondrias con diferentes características estructurales y/o funcionales.

iii) Las medidas espectrofotométricas de la absorbencia de una suspensión de mitocondrias aisladas permiten monitorizar modificaciones en el volumen de la organela como es su hinchamiento que indica, en algunos modelos, la apertura del PPTM.

iv) La electroforesis capilar con detección de fluorescencia inducida por láser utiliza las diferentes cargas de la superficie de las mitocondrias determinadas por la composición de su membrana externa para separarlas y determinarlas.

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